本文關(guān)鍵詞：基于工業(yè)機(jī)器人的非球面工件打磨技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,非球面元件的應(yīng)用范圍越來越廣�，F(xiàn)階段非球面模具零件的表面加工主要依靠人工打磨,其加工效率較低,加工后表面精度不高,產(chǎn)品質(zhì)量一致性無法保證,并且打磨粉塵對(duì)工人身體健康危害極大。打磨機(jī)床雖然可以克服上述缺點(diǎn),但是由于其運(yùn)動(dòng)空間的限制并沒有得到很好的普及。如今,運(yùn)動(dòng)范圍更廣,自動(dòng)化程度更高的工業(yè)機(jī)器人開始涉及各個(gè)領(lǐng)域,機(jī)器人打磨技術(shù)逐漸成為一種高效的自動(dòng)化打磨手段,可以有效地完成多種形式的打磨要求。為了獲得高效率的打磨方法和高質(zhì)量的打磨效果,本文以FANUC LR Mate 200iD型工業(yè)機(jī)器人為基礎(chǔ),搭建了一套可用于非球面等異型面零件的打磨試驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué),打磨斑均勻性優(yōu)化方法和機(jī)器人打磨軌跡規(guī)劃做了深入的研究。首先,根據(jù)非球面工件在機(jī)床打磨中的進(jìn)給速度、工具轉(zhuǎn)速、進(jìn)刀量等加工要求,利用工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間大、控制靈活等工作特點(diǎn),搭建了一套機(jī)器人非球面打磨系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)。利用PLC控制器完成打磨頭控制系統(tǒng)與機(jī)器人之間的通訊,對(duì)非球面工件不同曲率處打磨工具的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。其次,詳細(xì)探討了工件上毛刺刻痕等缺陷的去除過程;結(jié)合Preston方程建立非球面打磨運(yùn)動(dòng)模型,對(duì)打磨區(qū)域上打磨點(diǎn)的速度進(jìn)行了計(jì)算,通過仿真深入分析了打磨區(qū)域內(nèi)打磨點(diǎn)的速度分布情況,為后續(xù)打磨工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。利用數(shù)控銑床進(jìn)行了不同打磨工具和不同打磨參數(shù)的單軌跡磨削試驗(yàn),通過比較分析工件的表面質(zhì)量,確定打磨過程中的關(guān)鍵工藝參數(shù)。然后,結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)理論,以FANUC LR Mate 200iD型號(hào)機(jī)器人為對(duì)象進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算,對(duì)打磨中涉及到的機(jī)器人工具位姿變換問題進(jìn)行了全面的研究,并著重分析了單條打磨軌跡上相鄰目標(biāo)點(diǎn)處工具坐標(biāo)的位姿變換。通過分析不同打磨軌跡形式工具坐標(biāo)位姿變換的特點(diǎn),提出了適用于旋轉(zhuǎn)非球面工件的母線打磨軌跡方法。利用ROBOTGUIDE仿真軟件建立非球面打磨虛擬工作站,進(jìn)行打磨路徑的模擬仿真。最后,根據(jù)工件曲率的變化規(guī)律調(diào)整工具的下壓量來確保工件不同位置打磨斑面積的均勻性,得到了工具下壓量的調(diào)整方案。結(jié)合關(guān)鍵打磨工藝參數(shù)和打磨斑均勻性優(yōu)化方法編寫機(jī)器人打磨加工程序。試驗(yàn)后對(duì)比不同打磨條件下非球面工件的表面粗糙度,分析產(chǎn)生差異的主要原因,驗(yàn)證打磨軌跡和打磨斑均勻性優(yōu)化方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)機(jī)器人 非球面 軌跡規(guī)劃 打磨斑 下壓量
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242.2
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• abstract6-15
• 符號(hào)說明15-17
• 第一章 緒論17-23
• 1.1 課題研究背景及意義17-18
• 1.2 機(jī)器人打磨技術(shù)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀18-21
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第二章 六自由度工業(yè)機(jī)器人打磨系統(tǒng)硬件及其控制23-33
• 2.1 打磨工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)23-24
• 2.2 非球面工件打磨頭模塊設(shè)計(jì)24-27
• 2.2.1 打磨驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)24-26
• 2.2.2 打磨頭結(jié)構(gòu)校核26-27
• 2.2.3 打磨工具27
• 2.3 PLC總機(jī)控制打磨系統(tǒng)27-32
• 2.3.1 PLC控制系統(tǒng)28-29
• 2.3.2 STEP7控制軟件29-30
• 2.3.3 打磨系統(tǒng)控制方法30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 非球面工件打磨模型分析和打磨工藝參數(shù)設(shè)計(jì)33-51
• 3.1 工件磨削加工中毛刺去除過程33-34
• 3.2 非球面工件機(jī)器人打磨運(yùn)動(dòng)學(xué)模型34-41
• 3.2.1 單軌跡打磨材料去除率34-36
• 3.2.2 打磨工具上打磨點(diǎn)的速度分布36-38
• 3.2.3 非球面打磨運(yùn)動(dòng)學(xué)建模38-40
• 3.2.4 打磨運(yùn)動(dòng)速度仿真40-41
• 3.3 關(guān)鍵磨削參數(shù)的確定41-48
• 3.3.1 不同材料銑削試驗(yàn)41-44
• 3.3.2 不同打磨工具打磨試驗(yàn)44-47
• 3.3.3 機(jī)器人打磨工藝參數(shù)正交試驗(yàn)47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-51
• 第四章 機(jī)器人打磨運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算及軌跡規(guī)劃51-73
• 4.1 機(jī)器人打磨運(yùn)動(dòng)學(xué)模型51-59
• 4.1.1 機(jī)器人打磨運(yùn)動(dòng)學(xué)方程51-54
• 4.1.2 打磨軌跡相鄰目標(biāo)點(diǎn)間的位姿變換54-55
• 4.1.3 機(jī)器人打磨逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解55-58
• 4.1.4 機(jī)器人打磨正向運(yùn)動(dòng)學(xué)驗(yàn)證58-59
• 4.2 非球面打磨工具接觸點(diǎn)軌跡59-62
• 4.2.1 行切法路徑59-60
• 4.2.2 環(huán)切法路徑60-61
• 4.2.3 旋轉(zhuǎn)非球面母線打磨路徑61-62
• 4.3 非球面打磨斑面積均勻性優(yōu)化62-71
• 4.3.1 非球面打磨運(yùn)動(dòng)模型的建立62-63
• 4.3.2 打磨斑面積的計(jì)算63-66
• 4.3.3 打磨斑面積歸一化調(diào)整方法66-68
• 4.3.4 有限元仿真驗(yàn)證68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 機(jī)器人非球面打磨運(yùn)動(dòng)仿真及試驗(yàn)73-85
• 5.1 試驗(yàn)?zāi)康募皸l件73-74
• 5.2 機(jī)器人非球面打磨試驗(yàn)路徑仿真74-78
• 5.2.1 模擬仿真平臺(tái)的搭建74-76
• 5.2.2 仿真路徑規(guī)劃76
• 5.2.3 機(jī)器人打磨運(yùn)動(dòng)程序76-78
• 5.3 非球面工件打磨試驗(yàn)及結(jié)果分析78-82
• 5.3.1 打磨系統(tǒng)的設(shè)置78-79
• 5.3.2 打磨斑均勻性試驗(yàn)及結(jié)果分析79-80
• 5.3.3 母線軌跡打磨試驗(yàn)及結(jié)果分析80-82
• 5.4 本章小結(jié)82-85
• 第六章 結(jié)論與展望85-87
• 6.1 結(jié)論85-86
• 6.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-93
• 研究成果及發(fā)表學(xué)術(shù)論文93-95
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介95-96
• 附件96-97

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