【摘要】：曲面磨削作為高精度加工方式之一,對工件的表面加工質(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;同時軌跡優(yōu)化策略忽略了實際加工環(huán)境中機器人速度、振動等因素對磨削軌跡光滑性和曲面加工質(zhì)量產(chǎn)生的影響。針對上述情況,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象,改進等弦高誤差法,保證每次走刀為最大加工步長,提高算法的效率;并結(jié)合實際加工場景中速度、加速度、振動等因素對磨削軌跡光滑性產(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)曲面齊次表達式,計算曲面曲率并進行凹凸性判斷,為磨削軌跡生成算法提供理論支撐。(2)針對等弦高誤差法搜尋最大步長加工點存在誤判和效率較低的問題,本文基于擬牛頓DFP算法改進了等弦高誤差法,結(jié)合中點和三點校核法,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,減少走刀次數(shù),提升算法的效率。(3)基于DFP算法改進后的等弦高誤差法,實現(xiàn)磨削軌跡生成模塊。對比分析磨削曲面加工離線仿真實驗與實際加工兩者的實驗結(jié)果,證明磨削軌跡生成模塊的算法的有效性。(4)針對實際加工環(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)出的機器人運動指令程序應(yīng)用到實際加工場景,采集機器人運動數(shù)據(jù),進行速度誤差分析、加速度連續(xù)性分析和振動分析�；趨�(shù)擬合提出機器人姿態(tài)速度和直線速度的最優(yōu)關(guān)系式,利用動力學的控制參數(shù)方案減小加工中的振動,提高加工軌跡的光滑性。
【圖文】：

圖 2.1 JR605 機器人的連桿坐標系圖如圖 2.2 所示，結(jié)合離線編程技術(shù)，以機器人系統(tǒng)為核心的機器人磨削系統(tǒng)程具體為：（1）導(dǎo)入待加工零件的數(shù)學模型，建立工件坐標系，提取工件型面的尺寸曲率等信息；（2）確定合適的磨削工具，在當前工件坐標系下，選擇磨削加工方向和磨刀方式，軟件自動規(guī)劃對應(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）進行仿真加工，觀察機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)域的離散點數(shù)據(jù)，直至加工末端點能正常到達全部加工位得到機器人加工指令程序；（5）將機器人加工指令程序代碼應(yīng)用到實際加工環(huán)境完成加工要求；（6）根據(jù)實際加工工況修改機器人加工程序；

12圖 2.2 機器人磨削系統(tǒng)工作流程圖機器人系統(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)計對軌效率有直接影響。第二，應(yīng)用磨削軌跡信息；這一步是在離線編程軟件中進工，可以分析磨削軌跡生成模塊的有效性。第三，實際加工中依據(jù)情況修改碼；這一步可以在實際磨削加工場景中分析機器人的速度參量和振動因素，速度關(guān)系、減小振動，達到在實際加工中優(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)境到真實加工環(huán)境，對曲面磨優(yōu)化方向和實施步驟。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TG580.6;TP242

【參考文獻】

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本文編號：2639544