机器人砂带磨削控制参数优化设计

基于磨削材料去除模型,进行工件曲面砂带磨削的控制参数优化设计.在假设磨削接触满足赫兹接触的前提下,通过对单颗磨粒切除材料机理分析,推导岀磨削过程的材料去除模型.选定了机器人砂带磨削控制参数中的设计变量,确定目标函数,建立了约束条件和数学模型,针对具体砂带磨削的控制参数进行优化,仿真结果表明优化方法的可行性.     

接触轮变形对机器人砂带磨削深度的影响

机器人磨削系统能够替代低效和高污染的手工曲面打磨作业,降低生产准备时间和设备成本,特别适用于小批量曲面零件的磨削加工。接触轮为橡胶等柔性材质,工件与工具之间存在弹性接触,有利于提高工件表面质量,但接触轮易变形,导致实际磨削量不易控制。研究砂带张紧对接触轮变形和磨削深度的影响,采用弹性力学平面问题的复变函数解法,建立模型并求解得到了接触轮的变形分布规律,与商用有限元软件的结果进行对比,验证了解析模型的正确性。建立改进的磨削深度预测模型,得到了接触区域内的磨削深度分布,试验验证了模型预测误差小于3.1%。该方法可以更为准确快速地预测机器人砂带磨削深度,为提高复杂曲面磨削精度提供了理论指导。     

螺杆转子砂带磨削装置开发及材料去除率预测

为实现螺杆转子表面磨削材料的均匀去除,开发了一种新型砂带磨削装置,该装置由接触轮式及自由式砂带磨削工具组成。针对磨削工具与工件的接触特点分别采用半解析法及几何近似法建立接触模型,获得接触区域内接触应力分布规律。提出了基于ThunderGBM算法的材料去除率预测模型,以接触应力及磨削工艺参数作为输入,对螺杆转子砂带磨削材料去除率进行了预测,然后针对五头螺杆转子设计并实施了磨削实验。实验数据与数值计算结果的对比表明提出的去除率预测模型具有较高的准确性与有效性。     

离散型空间焊道CBN砂带当量随行磨削技术

提出一种离散型空间(椭圆形、马鞍形、相惯线形等)焊道的磨削加工技术——立方氮化硼(Cubic boron nitride,CBN)砂带当量随行磨削方法,该方法一方面基于测量技术以及磨削量预测模型,利用四轴联动以及恒压力浮动砂带磨削技术实现离散型空间焊道当量随形磨削加工,保证焊道的等余量控制;另一方面针对焊道材料的难加工特性,运用CBN砂带实现高效率、高精度磨削加工。阐述了当量随行磨削加工原理,建立随行磨削加工模型,分析随行运动误差。基于测量技术以及磨削量预测模型,建立当量磨削控制方程。针对椭圆形焊道典型零件——燃烧室机匣进行了磨削加工试验,得到其磨削余量厚度误差在±0.005 mm以内,证明该方法的可行性,得到焊道磨削的最优工艺(砂带线速度24 m/s,磨削压力170 N,工件转速1r/min),并且得到工件旋转速度是影响材料去除率最大的工艺参数。     

机器人砂带磨削的曲面路径优化算法

机器人砂带磨削系统的两个显著优点是弹性接触和宽行加工,能够提高工件的表面质量和加工效率,主要用来完成复杂曲面特征工件的终加工.工件和接触轮之间存在曲面接触,机器人的磨削路径可由接触运动学理论和砂带磨削工艺相结合来生成,有关此方面的研究成果较少.在切削过程中,最重要的是要保证接触轮与工件曲面局部贴合,因此曲面曲率是磨削路...     

基于力反馈的机器人砂带磨削虚拟示教轨迹规划方法

提出了一种基于力反馈的机器人砂带磨削虚拟示教轨迹规划方法,开发了一套机器人虚拟示教系统。该系统通过给予操作者连续的磨削力觉反馈和视觉仿真,使操作者沉浸在一个虚拟现实的环境中,能够像真实的手工磨削一样动态地规划工件的磨削轨迹和参数,以避免加工干涉并获得较好的加工表面质量。为了提高示教精度和效率,建立了一个虚拟夹具模型来辅助并引导操作者快速地完成复杂零件的轨迹规划任务。实验研究表明,该方法生成的轨迹能够有效避免机器人磨削复杂零件时的各类干涉,对提升机器人砂带磨削轨迹规划效率具有重要意义。     

砂带磨削技术研究

砂带磨削是根据工件的形状,以相应的接触方式使高速运动着的砂带与工件接触进行磨削加工的一种高效工艺。由于其本身的特点,使得这种加工方法不仅能象铣削那样具有较高的金属切除率,而且能很好地提高工件表面粗糙度及加工精度。此外,砂带磨削     

发动机气门过渡曲面砂带抛光过程接触状态分析

采用砂带抛光方式加工发动机气门颈部过渡曲面,分析了气门过渡曲面抛光加工的特点,建立了气门过渡曲面砂带抛光的运动模型和接触状态模型。气门过渡曲面抛光加工过程中抛光点工件线速度剧烈变化以及砂带导轮轴与工件接触状态多变,影响了加工过程的稳定性和表面加工质量。研究了气门过渡曲面与砂带弹性导轮的运动接触状态与变化规律,理论计算了抛光加工过程去除量的变化曲线,进行了气门过渡曲面加工实验,并分段测取了材料去除量,其变化趋势与理论计算曲线一致。     

ZrO_2工程陶瓷砂带磨削实验及工艺研究

采用4种不同磨料的砂带对Zr O_2工程陶瓷进行对比磨削实验,并采用锆刚玉磨料的砂带进行正交试验,对材料去除量、工件表面粗糙度和砂带磨损量进行了测量,得出了Zr O_2工程陶瓷最佳磨削参数。文章分析了在对Zr O_2工程陶瓷进行砂带磨削加工过程中砂带粒度和磨削用量的不同对磨削加工效率、工件表面质量的影响。在磨粒切削加工模型的基础上,通过观察磨削前后陶瓷表面微观形貌分析了工程陶瓷的磨损机理。实验结果表明:随着磨削压力和砂带粒度的增大,工件表面粗糙度呈减小趋势;增加砂带线速度和磨削压力可在一定程度上提高材料去除率和磨削比,但超过临界值其表面易发生崩脆断裂;砂带线速度为19 m/s,磨削压力为15 N,砂带粒度为120#时,Zr O_2工程陶瓷综合磨削效果达到最好。     

开式砂带磨削参数对表面粗糙度影响的分析与优化

根据砂带磨削的原理设计了开式接触轮式砂带磨削装置,并将其应用于普通车床,对机械加工中较难加工的细长轴进行砂带磨削试验。通过试验分析了砂带转速、工件转速、磨削深度等因素对工件表面粗糙度的影响,并对磨削参数进行优化。结果表明在车床上采用开式接触轮式砂带磨削装置对细长轴进行精加工,能有效地降低表面粗糙度。在工件转速nW=1 000 r/min、砂带转速nS=3 r/min、磨削深度ap=0.07 mm、纵向进给速度f=0.02 mm/r条件下,能获得最优的表面粗糙度Ra0.48μm。