机床与机器人旋转超声铣边对比试验研究

针对弱刚度环境下碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite material,CFRP)铣边因颤振导致的刀具损伤严重和铣边质量低下问题,开展了机床与机器人有无超声铣边试验研究。分析了超声振动对不同加工方式下铣削力波动的影响规律,开展了机床与机器人刀具损伤的对比试验,分析两种铣边方式下超声能量摄入后对刀具损伤的改善效果,对比分析机床与机器人铣边样件的表面质量。结果表明:机器人的铣削力波动性相比机床增大了57%,导致刀具损伤严重和铣边质量降低。超声振动的引入使得两者之间的加工差异性得到显著减小,对于机器人而言,超声振动作用下刀具损伤减轻35.23%,表面粗糙度降低23.77%。

机器人纵扭超声铣边颤振在线监测方法

针对因信息孤立导致机器人纵扭超声铣边加工颤振误判问题,提出基于多源特征融合的颤振监测方法。首先,采用最大相关最小冗余(MRMR)算法研究不同特征量对颤振的敏感程度,构建了多源特征分类模型。运用主成分分析法(PCA)将排序前3的敏感特征(能量熵、重心频率、波形因子)融合为新的颤振特征,并基于拉依达准则确定系统颤振阈值为0.44,将机器人纵扭超声铣边加工过程分为稳定、轻微颤振及严重颤振3种状态。最后,编写了机器人纵扭超声铣边颤振在线监测软件,实现了颤振状态的精准检测和识别。实验结果表明,经融合后的特征相较于传统单一特征颤振监测响应时间可提前1.536 s。