本發(fā)明涉及一種工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，特別是一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法。

背景技術(shù)：

模具等具有自由曲面形貌特征的大型工件加工，在經(jīng)過數(shù)控銑削加工獲得所需要的幾何形貌之后，仍然需要經(jīng)過進(jìn)一步的精整加工，才能獲得高質(zhì)量的表面質(zhì)量。長期以來，這種曲面形貌的精整加工主要依賴手工研拋加工工藝完成。近年來，隨著機(jī)器人等自動(dòng)化、智能化設(shè)備的深入應(yīng)用，曲面工件機(jī)器人研拋技術(shù)與裝備研究及其應(yīng)用均獲得了長足的發(fā)展，更有部分技術(shù)與設(shè)備已經(jīng)獲得應(yīng)用推廣，但其中仍然有些技術(shù)難題迫切需要解決，而如何實(shí)現(xiàn)材料去除的定量控制則是當(dāng)前國內(nèi)外研拋加工研究的技術(shù)前沿與難點(diǎn)問題。

在原理上，曲面工件機(jī)器人研拋加工過程的材料去除率與研拋工具在工件上接觸面切向力所做的功成正比。一般認(rèn)為接觸面摩擦系數(shù)處處相同、且是一個(gè)定常值，所以摩擦作用雙方之間的切向力正比于其法向力，也即：fa＝μ·fn(其中的μ為摩擦系數(shù))。因此，現(xiàn)階段preston法向力控制研拋材料去除控制方法成為國內(nèi)外流行的材料去除定量控制技術(shù)手段。

但是，現(xiàn)有的機(jī)器人研拋裝備一般是研拋工具與機(jī)器人系統(tǒng)的簡單集成，所以對于研拋加工過程的接觸力控制，實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性都不好，實(shí)際生產(chǎn)中難以直接基于preston理論控制研拋材料去除；另外，根據(jù)最新的研究表明接觸面內(nèi)摩擦系數(shù)不是處處相同的，也不會(huì)一直保持為一個(gè)定常值，這就意味著精確的法向力控制并不能獲得精確的切向力。因此，現(xiàn)有的preston法向力控制研拋材料去除控制方法迫切需要有新的方法替代。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其包括以下步驟：

1)、基于研拋加工切削功率p的函數(shù)關(guān)系：

p＝ua·ia

其中：ua為研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓，ia為研拋加工研拋電機(jī)的電樞電流；

2)、監(jiān)控研拋加工研拋電機(jī)的電樞電流ia，控制研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓ua。

上述一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其控制原理如下：

一般地，電機(jī)的電樞電流ia一般不受控，其電樞電流ia與其輸出扭矩mr成正比，而研拋電機(jī)的輸出扭矩mr可以表達(dá)為：

mr＝r·fa

其中：r為研拋砂輪的回轉(zhuǎn)半徑，fa為研拋工具與工件之間的切向力。

因此，研拋加工切削功率p正比于研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓ua正比于研拋工具與工件之間的切向力fa，僅需要控制研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓ua便相當(dāng)于控制研拋工具與工件之間的切向力fa，從而間接控制研拋工具在工件上接觸面切向力所做的功，最終達(dá)到研曲面工件機(jī)器人研拋材料去除控制的目的。

上述一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其具備了曲面工件機(jī)器人研拋材料去除控制精確性好，穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的一種曲面工件機(jī)器人研拋設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中研拋工具與工件接觸面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：工業(yè)機(jī)器人1、研拋工具系統(tǒng)2、研拋工具2-1、電流計(jì)3、工件4。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本實(shí)施例中所提供的一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其包括以下步驟：

1)、基于研拋加工切削功率p的函數(shù)關(guān)系：

p＝ua·ia

其中：ua為研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓，ia為研拋加工研拋電機(jī)的電樞電流；

2)、監(jiān)控研拋加工研拋電機(jī)的電樞電流ia，控制研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓ua。

上述一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其控制原理如下：

一般地，電機(jī)的電樞電流ia一般不受控，其電樞電流ia與其輸出扭矩mr成正比，而研拋電機(jī)的輸出扭矩mr可以表達(dá)為：

mr＝r·fa

其中：r為研拋砂輪的回轉(zhuǎn)半徑，fa為研拋工具2-1與工件4之間的切向力。

因此，研拋加工切削功率p正比于研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓ua正比于研拋工具2-1與工件4之間的切向力fa，僅需要控制研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓ua便相當(dāng)于控制研拋工具2-1與工件4之間的切向力fa，從而間接控制研拋工具2-1在工件4上接觸面切向力所做的功，最終達(dá)到研曲面工件機(jī)器人研拋材料去除控制的目的。

如圖1和圖2所示，一種采用上述曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法的機(jī)器人研拋設(shè)備，其主要包括了安裝至工業(yè)機(jī)器人1上的研拋工具系統(tǒng)2以及實(shí)時(shí)監(jiān)測研拋工具系統(tǒng)2中研拋電機(jī)的電樞電流ia的電流計(jì)3。

上述機(jī)器人研拋設(shè)備的工作方式如下：

首先，根據(jù)工藝參數(shù)手冊，查找研拋法向接觸力fn；

接著，根據(jù)圖1中的彈性阻尼系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算研拋過程獲得期望研拋法向接觸力fn所需的法向變形δn；

然后，結(jié)合法向變形δn對曲面工件4研拋?zhàn)鳂I(yè)進(jìn)行機(jī)器人編程，獲得機(jī)器人控制指令；

再然后，開啟圖1中的研拋工具系統(tǒng)2研拋電機(jī)，利用上述步驟產(chǎn)生的機(jī)器人控制指令驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行；同時(shí)，電流計(jì)3實(shí)時(shí)監(jiān)測圖1中研拋電機(jī)的電樞電流ia輸出；

最后，控制研拋工具系統(tǒng)2的研拋電機(jī)電樞電壓ua，獲得期望的研拋功率p，最終達(dá)到研曲面工件4機(jī)器人研拋材料去除控制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其包括以下步驟：1)、基于研拋加工切削功率P的函數(shù)關(guān)系：P＝Ua·Ia，其中：Ua為研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓，Ia為研拋加工研拋電機(jī)的電樞電流；2)、監(jiān)控研拋加工研拋電機(jī)的電樞電流Ia，控制研拋加工研拋電機(jī)的電樞電壓Ua。其解決了“提升所述曲面工件表面研拋的材料去除控制精準(zhǔn)度及穩(wěn)定性”的技術(shù)問題。上述一種曲面工件機(jī)器人研拋的材料去除控制方法，其具備了控制精準(zhǔn)度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：詹建明;胡利永;王賢成;馬睿;林鐘燾;張壯壯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.10
技術(shù)公布日：2017.07.07