【摘要】：曲面磨削作為高精度加工方式之一,對(duì)工件的表面加工質(zhì)量有決定性影響。磨削軌跡步長控制方法是保證高精度高效率加工的有效途徑之一,但是步長控制方法中的等弦高誤差法并不能保證在弦高允差范圍內(nèi)獲得最大加工步長;同時(shí)軌跡優(yōu)化策略忽略了實(shí)際加工環(huán)境中機(jī)器人速度、振動(dòng)等因素對(duì)磨削軌跡光滑性和曲面加工質(zhì)量產(chǎn)生的影響。針對(duì)上述情況,本文以規(guī)則曲面(如:平面、圓柱面、環(huán)面等)拼接成的組合曲面的加工軌跡為研究對(duì)象,改進(jìn)等弦高誤差法,保證每次走刀為最大加工步長,提高算法的效率;并結(jié)合實(shí)際加工場景中速度、加速度、振動(dòng)等因素對(duì)磨削軌跡光滑性產(chǎn)生的影響,提出優(yōu)化方案,改善磨削曲面的表面加工質(zhì)量。主要工作如下:(1)闡述磨削加工方式和磨削參數(shù)對(duì)磨削表面質(zhì)量的影響,分析曲面的幾何特征,推導(dǎo)曲面齊次表達(dá)式,計(jì)算曲面曲率并進(jìn)行凹凸性判斷,為磨削軌跡生成算法提供理論支撐。(2)針對(duì)等弦高誤差法搜尋最大步長加工點(diǎn)存在誤判和效率較低的問題,本文基于擬牛頓DFP算法改進(jìn)了等弦高誤差法,結(jié)合中點(diǎn)和三點(diǎn)校核法,利用DFP算法的超線性收斂性,快速搜尋弦高允差范圍內(nèi)的最大步長點(diǎn),減少走刀次數(shù),提升算法的效率。(3)基于DFP算法改進(jìn)后的等弦高誤差法,實(shí)現(xiàn)磨削軌跡生成模塊。對(duì)比分析磨削曲面加工離線仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際加工兩者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明磨削軌跡生成模塊的算法的有效性。(4)針對(duì)實(shí)際加工環(huán)境中磨削軌跡光滑性不足的問題,本文將離線編程軟件導(dǎo)出的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令程序應(yīng)用到實(shí)際加工場景,采集機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),進(jìn)行速度誤差分析、加速度連續(xù)性分析和振動(dòng)分析�；趨�(shù)擬合提出機(jī)器人姿態(tài)速度和直線速度的最優(yōu)關(guān)系式,利用動(dòng)力學(xué)的控制參數(shù)方案減小加工中的振動(dòng),提高加工軌跡的光滑性。
【圖文】：

圖 2.1 JR605 機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系圖如圖 2.2 所示，結(jié)合離線編程技術(shù)，以機(jī)器人系統(tǒng)為核心的機(jī)器人磨削系統(tǒng)程具體為：（1）導(dǎo)入待加工零件的數(shù)學(xué)模型，建立工件坐標(biāo)系，提取工件型面的尺寸曲率等信息；（2）確定合適的磨削工具，在當(dāng)前工件坐標(biāo)系下，選擇磨削加工方向和磨刀方式，軟件自動(dòng)規(guī)劃對(duì)應(yīng)的磨削軌跡；（3）結(jié)合曲面最終加工效果，觀察磨削軌跡的加工方向側(cè)、切矢和法矢是若存在不合理信息，則重新編輯，直至全部合理，則應(yīng)用磨削軌跡信息；（4）進(jìn)行仿真加工，觀察機(jī)器人在磨削過程中是否存在干涉、關(guān)節(jié)限位等問在，修改不合理區(qū)域的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，直至加工末端點(diǎn)能正常到達(dá)全部加工位得到機(jī)器人加工指令程序；（5）將機(jī)器人加工指令程序代碼應(yīng)用到實(shí)際加工環(huán)境完成加工要求；（6）根據(jù)實(shí)際加工工況修改機(jī)器人加工程序；

12圖 2.2 機(jī)器人磨削系統(tǒng)工作流程圖機(jī)器人系統(tǒng)磨削曲面加工的工作流程在三處地方涉及到了軌跡，第一，，針對(duì)面信息規(guī)劃磨削軌跡；這一步應(yīng)用到了磨削軌跡生成算法，算法的設(shè)計(jì)對(duì)軌效率有直接影響。第二，應(yīng)用磨削軌跡信息；這一步是在離線編程軟件中進(jìn)工，可以分析磨削軌跡生成模塊的有效性。第三，實(shí)際加工中依據(jù)情況修改碼；這一步可以在實(shí)際磨削加工場景中分析機(jī)器人的速度參量和振動(dòng)因素，速度關(guān)系、減小振動(dòng)，達(dá)到在實(shí)際加工中優(yōu)化軌跡的目的，改善曲面的表面。根據(jù)該工作流程圖，可以明確從虛擬仿真環(huán)境到真實(shí)加工環(huán)境，對(duì)曲面磨優(yōu)化方向和實(shí)施步驟。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG580.6;TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639544