重庆理工大学学报(自然科学) ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (3): 97-103.doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2020.03.015

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三自由度机械臂增材制造装置及控制系统设计

韩兴国1,2,陈海军2,崔立秀1,宋小辉1,殷国富2   

  1. 1.桂林航天工业学院机械工程学院,广西桂林541004;2.四川大学制造科学与工程学院,成都610065
  • 收稿日期:2019-02-21 出版日期:2020-04-14 发布日期:2020-04-14
  • 作者简介:韩兴国,男,博士,教授,主要从事机电一体化技术和智能制造及装备研究,Email:hanxingguo2004@163.com;通讯作者殷国富,男,博士,教授,博士生导师,主要从事CAD/CAM、智能制造及装备研究,Email:gfyin@scu.edu.cn。
  • 基金资助:
    国家工信部智能制造新模式应用项目(2017bwqt005gxb);国家自然科学基金项目(51705094; 51965014);广西高校中青年教师基础能力提升项目(KY2016YB535);广西自然科学基金项目(2018JJA160218)

  • Received:2019-02-21 Online:2020-04-14 Published:2020-04-14

摘要: 针对传统增材制造装置结构单一和打印空间有限的问题,开发了一种三自由度机械臂熔融沉积式增材制造装置。对该装置进行三维建模,其主要包含1个转动关节和2个移动关节,采用θ、ρ和z作为该装置旋转运动、水平运动和垂直运动的参量,基于圆柱坐标系进行运动建模和运动分析。选用倍福控制器C6920作为三自由度机械臂熔融沉积增材制造装置的控制系统,基于TwinCAT软件进行人机交互界面的开发,采用G代码编写各轴的联动程序,将传统的基于笛卡儿直角坐标系的直线插补转化为基于圆柱坐标系下的插补运算。最后,在三自由度机械臂熔融沉积式增材制造样机上进行了零件打印实验。与传统台式熔融沉积式增材制造装置相比,打印零件在尺寸精度和表面质量方面显著提高。

关键词: 增材制造, 机械臂, 三自由度, 控制系统, 圆柱坐标系, 熔融沉积

中图分类号: 

  • TG156