高温合金机器人柔性磨削表面完整性研究进展

柔性磨削一直是近年来磨削研究的热点,并越来越多地应用于航空高温合金部件的加工,而表面完整性决定了磨削工件的质量与性能,因此对柔性磨削表面完整性展开研究具有重要意义。针对机器人柔性磨削,总结了其加工特点与系统组成并重点阐述了智能控制的模型算法,从表面形貌、应力状态与组织结构3个方面梳理了近年来具有代表性的表面完整性演变机理与理论建模工作,并总结了表面完整性对高温合金部件疲劳强度与抗腐蚀性能的影响,提出了高温合金机器人柔性磨削的发展方向。

机器人柔性磨削机床的恒磨削力补偿机构及其动力学分析

介绍了用于机器人柔性磨削系统的柔性砂带磨削机床,提出了恒磨削力补偿机构。分析了机器人柔性砂带磨削机床转位机构实现在线多工位磨削加工的创新设计和恒磨削力补偿机构的原理。建立了恒磨削力补偿机构的运动学、静力学和动力学数学模型,并对其进行了数值仿真。讨论了机器人柔性砂带磨削机床的结构参数对恒磨削力补偿机构的运动学特性和动力学特性的影响,为机器人柔性砂带磨削机床的机械设计和机器人的轨迹规划提供了理论依据。最后,对具有恒磨削力补偿机构的柔性磨床组成的机器人柔性磨削系统进行叶片加工实验,结果表明其加工精度完全满足复杂曲面的高加工精度要求。

大口径碳化硅机器人柔性磨削去除特性研究

我国空间遥感、深空探测、空间战略装备等国家重大工程的快速实施,对大口径复杂曲面光学元件的高效制造提出了要求。为了提高光学加工中研磨阶段的效率,提出了基于工业机器人的柔性磨削技术。分析并比较柔性磨削技术与传统刚性磨削、传统研磨技术的差异,提出了等体积去除模型并验证其正确性。研究了磨削去除体积与驻留时间、压力以及转速的关系。实验条件下,柔性磨削去除效率为0.59mm^(3)/s,高于传统小磨头研磨效率8.4×10^(-2)mm^(3)/s。论文提出的柔性磨削技术为大口径碳化硅空间反射镜高效磨削提供一条新技术途径。

基于驻留时间控制的压气机叶片前缘砂带磨削研究

提出了一种面向叶片前缘廓形精准控制的机器人砂带磨削加工方法.以轴流压气机叶片为研究对象,结合半赫兹接触理论和有限元仿真获取了柔性磨具和叶片前缘的接触区域内的应力分布,基于Preston方程求解材料去除函数.遍历刀位点对控制点的磨削深度,建立全局材料去除矩阵,搭建驻留时间求解非线性方程组.采用带有阻尼因子的Tikhonov正则化消除大型稀疏病态矩阵对求解精度波动的影响,将所求驻留时间转换为对应刀位点的进给速度,生成机器人加工代码.磨削试验结果表明,基于驻留时间控制的机器人砂带磨削方法能够实现给定允差范围内叶片前缘廓形的精准加工,型面误差可以控制在0.02mm以内.

叶片进排气边智能磨削检测一体化系统

为了实现对叶片进排气边的高精度、高效率和高一致性的加工与检测,本文在光学扫描测量技术和柔性砂轮自适应磨削技术的基础上,搭建了叶片进排气边智能磨削检测一体化系统。该系统以智能制造的设计理念为核心,包括了在线测量系统、机器人系统、柔性磨削系统和智能制造控制系统等多个子系统。在应用过程中,首先采用光学坐标测量机对叶片进排气边进行快速的数字化测量并建立加工余量模型,然后在磨削专家系统的协调和控制下,利用工业机器人抓取叶片并执行磨削运动和叶片工位传递,最后在柔性砂轮上完成进排气边的自适应磨削加工,从而完成了进排气边的"测量-磨削-测量"的自动化全过程。本文在该系统上进行了叶片进排气边的磨削与检测实验,从而对系统的加工精度及加工方案的可行性进行了验证。实验结果表明,该系统的加工精度和效率能够满足叶片现代化生产的要求,具有很大的现实意义和实际应用价值。

基于电流控制的柔性研磨技术

针对厚度为0.1～3.5mm的印制电路板在研磨过程中刚度差的问题,介绍了一种基于电流控制的柔性研磨技术.在刷辊研磨过程中,根据刷辊转动电机的瞬时测量电流与预期设定电流的比较结果,控制脉冲的发送频率与数目,从而实现伺服电机以不同速度调整磨削深度,即实现恒定磨削力的研磨过程.实验结果表明,采用电流控制的柔性研磨系统可以高效而又精确地研磨印制电路板.

磨削机械的创新设计

对非平面或非圆柱面的曲面工件进行磨削加工,须用柔性的磨削机械。设计两大类柔性磨削机械,分别是圆形柔性磨削机械和齿形柔性磨削机械。其磨削装置是内部充满水、外部粘贴有砂砾的密闭的橡胶砂轮。根据帕斯卡原理,密闭的充满水的橡胶砂轮任何部位的压强都相等。橡胶砂轮与工件接触处的形状可以随着工件表面的形状变化而变化,但是橡胶砂轮与工件接触的任何点的压强却是相等的,这样工件与橡胶砂轮接触的任何部位都会被磨削得一样光滑。