机器人变抛磨头抛磨系统搭建及其实验研究

为了实现复杂曲面类零件一次性、完整性抛磨加工的理念,设计搭建了基于工业机器人的变抛磨头抛磨系统,其中包括抛磨平台的结构设计、静力学分析、模态分析、控制方案设计、测力模块的设计以及传感器与上位机之间通讯方案的设计;然后基于阻抗控制算法构建了工业机器人与抛磨平台间的柔顺联动控制策略。经实验验证,抛磨平台具有较高的定位精度和重复定位精度,且抛磨平台与工业机器人配合加工时无碰撞与干涉发生,选用航空发动机叶片进行抛磨加工实验后未发现加工盲区的存在,为复杂曲面类零件一次性、完整性抛磨加工奠定了基础。     

基于阻抗模型的工业机器人磨抛柔顺控制

以型面尺寸精度与表面质量控制为目标的航空发动机叶片磨抛加工是叶片制造过程中的关键技术和难题。基于机器人磨抛执行器系统结构,文中采用基于位置的阻抗控制策略建立了磨抛执行器的柔顺控制系统,采用李雅普诺夫法分析机器人磨抛执行器的系统稳定性,实现了叶片磨抛加工过程中磨抛力的柔顺控制。实验结果表明,该方法能有效提高叶片表面磨抛加工质量。     

叶片抛磨表面粗糙度优化预测模型及实验研究

抛磨作为提高叶片表面质量的最后一道工序,能够显著提高叶片表面完整性,表面粗糙度是衡量叶片抛磨后表面完整性最重要的技术指标。采用六自由度机器人+百叶轮弹性磨具对叶片进行抛磨加工,首先采用单因素实验法分析了影响叶片表面粗糙度的主要工艺参数,接着采用正交试验得出了叶片抛磨加工的优化工艺参数区间,最后采用非线性回归模型对表面粗糙度进行了预测。实验验证结果表明,影响叶片表面粗糙度的主要工艺参数依次为百叶轮目数、接触压缩量、抛磨循环次数和机器人进给速度,采用川崎RS20N机器人抛磨某型号精铸汽轮机叶片,优选区间为百叶轮目数（200～600）#之间,接触压缩量为（0.2～1.2）mm,抛磨循环次数为（2～4）次,进给速度为（0.1～0.4）mm/s,在优选工艺区间进行加工,表面粗糙度均低于0.4μm,预测模型和实际抛磨结果误差率低于10%,表明该预测模型能够为实现叶片抛磨工艺参数在线控制和调整提供理论依据。     

面向复杂曲面的机器人砂带磨抛路径规划及后处理研究

针对机器人砂带磨抛复杂曲面叶片问题,对叶片内外型面和进排气边的磨抛路径规划及后处理技术进行了研究,对复杂曲面叶片的机器人砂带磨抛路径规划的计算效率及加工效率进行了分析,提出了一种将基于等残留高度法的笛卡尔空间计算的磨抛行距转化为参数域空间的磨抛行距的方法,并将机器人砂带磨抛复杂曲面叶片接触轮的中心坐标位置、支撑轴矢量以及轴线矢量数据后处理为机器人的位姿信息,利用机器人砂带磨抛系统装备实验平台对复杂曲面叶片进行了实际的加工实验。研究结果表明:所提出的刀路规划和后处理技术能够有效地解决机器人砂带磨抛复杂曲面叶片的问题,具有加工路径总长短以及路径条数少的特点,计算简单、加工效率高、加工表面质量好。     

一种面向叶片的机器人抛磨轨迹规划方法

为了实现对叶片的自动化抛磨加工,提高抛磨质量,提出了一种面向叶片的机器人抛磨轨迹生成方法。该方法在传统的分层切片算法的基础上改进了交点追踪方式,使生成的轨迹更加完善,效果更好。通过CAD/CAM技术对叶片进行建模,生成叶片的三角网格模型。对该模型进行分层切片处理,得到抛磨运动轨迹。在此基础上,确定机器人抛磨姿态并进行运动学逆向求解,得出机器人各关节运动转角。仿真与实验结果表明,该抛磨轨迹规划方法,可以有效提高叶片工件表面加工质量。     

4+2自由度叶片抛磨专用机器人轨迹规划方法研究

砂带抛磨作为复杂曲面叶片精密加工的最后一道工序,其加工质量直接影响叶片的服役性能和寿命。传统6自由度机器人多关节串联具有明显的弱刚性,在末端夹持大型叶片时抗变形能力欠佳。为此,文章自主设计研发了4+2自由度叶片抛磨专用机器人系统,并开展复杂曲面叶片抛磨轨迹规划方法研究。首先基于D-H法建立该机器人运动学模型,进行机器人运动学的正、逆解的求解;其次给出了综合考虑抛磨工具与工件曲率的干涉、刀路轨迹行距和轨迹点密度对残留高度的影响规律的轨迹规划方法,建立了2个单元的协同运动模型保证叶片的加工实现;最后通过叶片抛磨轨迹数控程序验证了所获得的抛磨轨迹的正确性。     

叶片复杂曲面的机器人抛磨工艺规划

为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工,对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先,通过平行截面法获得抛磨路径割线,以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着,提取曲线特征参数,根据设定的阈值进行抛磨点规划,再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划,从而得到完整的抛磨路径。然后,将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后,搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明,此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工,测得表面粗糙度分别为0.695~0.930μm和2.803~3.243μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划,使工具和工件保持最大接触,从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。     

高效多棱面水晶磨抛一体化机床数控系统研制

针对目前市场上水晶磨抛机加工质量差、劳动强度大、生产效率低的问题,设计了一台高效多棱面水晶磨抛一体化机床,其数控系统采用台达PLC及人机界面以实现磨抛机的控制。通过人机界面输入水晶各个加工面的加工参数,将其转换成相应脉冲量送到步进电机驱动器,驱动电机对水晶进行加工。降低了人工成本、提高了产品质量和加工效率。     

连铸机结晶器铜管外表面抛磨专机研制

针对连铸机上结晶器铜管外表面加工技术难题,介绍了一种利用尼龙刷辊进行抛磨加工的工艺方法,以及铜管抛磨专用机床的设计.     

异型石材加工中心磨抛砂轮创新改造设计研究

对石材数控机床磨抛砂轮现状进行了分析,研究了现有的加工方法和磨头结构,针对异型石材加工中心在工作过程中,对于复杂曲面磨抛时存在的问题,应用技术创新方法中ARIZ85算法流程寻求解决方案,进行了自动加工磨抛砂轮的创新改造设计。在对实际问题分析的基础上,完成了系统功能分析及原因分析,通过对创新原理应用,使用了技术矛盾分析,维数变换和分离方法的等算法,确定了异型石材加工中心磨抛砂轮设计方案,解决了在加工中心上无法实现复杂曲面磨抛的问题。     

机器人磨抛力柔顺控制研究进展

低成本、高灵巧度机器人在磨抛领域中的应用越来越广,而对机器人磨抛力的柔顺控制是降低工件表面粗糙度、获得高形状精度和表面完整性的关键。综述了国内外学者在机器人磨抛力主动柔顺控制策略、被动柔顺控制装置、主被动柔顺控制方法等方面的主要研究成果,分析了各种典型控制方法的原理及实现过程,比较了各方法的优缺点,并指出了目前研究存在的问题。最后总结了关键技术难点并展望了发展趋势。     

钛合金整体叶轮的磁性研磨抛光初探

在阐述整体叶轮光整加工概念的基础上,主要论述了磁性研磨抛光的原理及特点,并具体应用钻铣复合机床试验台及銣铁硼研磨头和氧化铝微粉在钛合金叶轮表面进行磨抛试验。在此试验的基础上,检测了钛合金表面的加工效果,得到了磁性研磨抛光对钛合金表面的磨抛试验数据;并进一步分析了磁性研磨抛光的抛光效果及磁性研磨抛光的影响因素,为提高钛合金整体叶轮的表面质量提供了一个新方法。     

四工位数控多棱面水晶磨抛一体机研发

针对当前多棱面水晶磨抛加工质量差,生产效率低,能耗浪费大等问题,研制了一款四工位多棱面水晶磨抛一体机,实现了多棱面水晶粗磨、精磨、抛光加工和工件更换操作同时进行。重点介绍该机的工作原理、结构构成及主要部件的设计。样机试验表明,研发的机床达到了多棱面水晶磨抛加工的高效、高精、低能耗,具有良好的经济和社会效益。     

金相试件自动磨抛机结构设计及分析

为了解决薄板类金相试件手工磨抛控制难、效率低且易产生弧形端面的问题,设计一种无需镶嵌的新型自动磨抛机。首先通过对薄板类金相试件手工磨抛过程分析,确定了试件磨抛的工作原理和技术要求,制定了自动磨抛机的结构和运动方案,详细设计了夹持装置A和夹持装置B的结构;然后建立基于有向装配原理的整机装配连接关系模型,并利用UG软件实现了磨抛机的有向装配;最后对所设计磨抛机的性能进行试验验证。结果表明:经所设计的自动磨抛机磨抛后的试件相比手工磨抛,平面度误差减少了62.5%(端面弧高H_2约为15μm),垂直度误差减少了50%(垂直度误差仅0.04μm),表面粗糙度Ra降低了20%(表面粗糙度Ra仅为0.08μm)。该磨抛机整体性能优于技术要求和手工磨抛水平,而且磨抛效率高,劳动强度低。     

抛磨工艺参数对表面粗糙度的影响研究

抛磨工艺参数对抛磨后工件表面粗糙度具有重要影响.为了探究机器人在抛磨作业中采用的工艺参数对表面粗糙度的具体影响效果,将机器人抛磨系统的接触力、旋转速度和进给速度3个工艺参数组合成不同的参数组合进行抛磨实验,利用极差分析法进行分析,得出了旋转速度、进给速度、接触力对表面粗糙度的影响依次减弱的结论.     

光整技术新工艺—离心式抛磨加工

本文介绍了离心式抛磨加工的工作原理,主要技术参数及应用,对磨块的选择与作用进行了叙述。     

深孔抛磨加工设备的结构及参数确定

介绍振动回转式深孔抛磨加工设备的主要结构及关键参数的确定方法，为深抛磨设备提供了依据。     

硅棒磨抛一体机的设计与应用

根据光伏行业硅棒加工需求,设计了一台集硅棒磨削、抛光、倒角等功能于一体的硅棒磨抛一体机。介绍了硅棒磨抛精度要求和机床总体设计方案,针对机床的上下料组件、进给滑台、对中机构、磨削组件等关键部件做了结构和功能介绍,并介绍了磨抛一体机的工作原理及该机床的优势,为光伏行业的硅棒加工机床的设计提供参考。     

基于专家推理的滚抛磨块优选模型研究

滚抛磨块的优选是滚磨光整加工工艺方案制定的关键,针对目前滚抛磨块优选中存在的工作量较大、智能化程度较低等问题,提出基于专家推理的滚抛磨块优选模型。首先,根据实际加工的成功案例确定各特征值等级范围及隶属区间,并与滚抛磨块建立联系,利用产生式规则表示法建立区间值模糊规则;然后,通过层次分析法确定模糊规则中各特征属性的权重,并采用区间值模糊推理算法进行滚抛磨块优选推理机的设计;最后,进行了大量的实验仿真,并将推理结果与实际结果进行了比较。实验结果表明,该方法可用于滚磨光整加工工艺实施时的滚抛磨块优选,为新工艺的加工方案制定提供决策指导,提高了生产效率。     

砂带抛磨装置

我公司产品中有一种工件,见图1所示。该工件表面粗糙度要求较高,以往我们采用车—精车—粗磨—精磨工序。由于工件中有一处φ29的细颈,在磨床上用砂轮进行磨削时,此处为薄弱环节,容易被砂轮顶弯,产生轴向横纹和螺旋纹。为了消除这些磨削缺陷,我们设计了砂带抛磨装置,粗精磨之后,在C630车床上用该抛磨装置对零件进行精整加工,取得了理想的表面质量。