齿轮齿条直线倍程机构在机器人柔性抛光机床中的应用

介绍了根据齿轮齿条直线倍程机构原理设计的机器人柔性抛光机床的轮径检测机构.此机构不仅满足机器人柔性抛光系统对磨损后抛光轮的轮径检测需要,而且还满足抛光轮磨损后抛光轮与工件接触点的位置不变,简化了系统编程,提高了系统的可靠性.     

复杂型面洁具机器人磨削抛光系统

为了实现复杂型面工件的柔性加工,研制了一套机器人柔性加工系统,完成了具有复杂型面水龙头的自动化磨削抛光过程.设计了具有力控制功能及接触轮在线调整功能的磨削单元,可以实现在线误差实时补偿及自动更换机器人TCP(Tool Center Point);设计了具有力控制功能及轮径在线检测与补偿功能的抛光单元,不仅能够实时补偿机器人系统各种误差,而且当抛光轮半径变化很大时,仍能够保证工件与抛光轮接触;采用机器人离线编程技术,设计了离线编程软件,提高了机器人编程效率及精度;采用三维激光扫描技术,能够自动实现工件校准及在线装卡误差检测与补偿,保证产品加工一致性.该系统技术先进且简单实用,能够满足产品生产要求.     

机器人在自动化抛光设备中实现恒定压力和恒定线速度抛光的研究

针对抛光轮外径的磨损导致工件抛光质量不稳定,而传统检测方法存在成本昂贵和结构复杂等问题,设计了一套机器人恒定压力和恒定线速度的抛光系统.系统的核心由Allen-Bradley的PLC和ABB机器人构成,通过分析抛光轮电动机的输出电压、输出电流和抛光压力的关系,计算出抛光轮磨损量,从而实现恒定压力和恒定线速度的抛光.试验结果表明,系统对抛光轮外径的检测误差为±0.5 mm;随着抛光轮外径的变化,抛光压力的变化范围为±5％,完全满足抛光工艺的需求.     

工业机器人抛光作业的主动柔顺控制系统

针对抛光作业过程中的恒力问题,研究了工业机器人恒力抛光作业的主动柔顺控制系统。通过六维力传感器对采集到的力信号进行了滤波、重力补偿,得到抛光工具与工件间的实际接触力;采用模糊PID控制策略,控制恒力补偿装置实现柔顺位置补偿,保证抛光工具与工件间恒定的接触力,从而完成机器人对工件柔顺恒力抛光作业的要求。该方案可以满足抛光机器人对位置和力分别控制的要求。     

机器人柔性抛光机床的力控制系统的建模与辨识

机器人柔性抛光系统中,力控制系统是重要的组成部分.力控制系统对抛光加工性能有重要的影响,直接关系着抛光质量.该力控制系统实际上是一个闭环的交流伺服系统,对力控制系统的建模为抛光系统的动态和静态性能分析提供了理论基础.     

玻璃成形抛光相对线速度基本恒定控制算法研究

针对玻璃成形抛光中玻璃与抛光轮接触点相对线速度持续减小从而影响加工效率的问题,以控制相对线速度基本恒定、保证加工效率和精度为目标,提出基于三次NURBS曲线的速度控制算法。基于线性加减速方案,确定速度特性曲线控制点。结合Preston公式,以相对线速度基本恒定为约束条件,求解抛光轮中心末速度。以加加速度连续为约束条件,求取与控制点对应的权因子,确定抛光轮中心速度变化时的控制方程。采用四阶龙格-库塔数值方法确定插补初始点,再由米勒-汉明数值方法进行迭代校正,实现参数式曲线插补控制算法。试验结果表明,该速度控制方法能够有效保持玻璃与抛光轮接触点相对线速度基本恒定,加工效率较传统方法有较大提高。     

机器人柔顺力控装置研究

机器人自动化抛光过程中,工具与工件间的接触力控制尤为重要.基于主动柔顺控制的原理,提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法.进行了系统的结构设计和动力学建模,基于BP神经网络PID算法,设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略.最后进行力控跟踪实验,实验结果表明,柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定...     

应用于模具自由曲面的新型气囊抛光技术

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。建立相应的机器人抛光系统,研究旋转型膨胀气囊抛光工具及抛光过程中各因素对抛光表面粗糙度的影响。对气囊抛光工具的位置和姿态控制问题以及抛光工具,以一定下陷深度和倾斜角度与被抛工件接触时的接触区域的相关特性进行分析。在机器人抛光系统上进行抛光正交试验和试验数据分析,获取表面粗糙度的不同影响因数的最优参数组合,试验中被抛光曲面平均表面粗糙度达到了0.007 μm。研究结果表明,气囊抛光技术可实现抛光工具与被抛光工件的大面积柔性接触,通过气囊内部气压的调节和机器人抛光系统对抛光工具的运动轨迹和姿态的精确控制,可有效地提升自由曲面抛光的品质和效率。     

PLC在机器人柔性抛光机床中的应用

介绍了机器人柔性抛光机床的机械设计原理及控制要求，阐述了抛光轮的轮径检测原理和力控制原理。详细介绍了该控制系统的组成和工作原理，确定了以S7-300PLC为核心的机器人柔性抛光机床控制系统。说明了其硬件组成、软件设计和控制系统的抗干扰措施。     

基于机器人和PLC技术的自由曲面抛光控制分析

本文介绍一种基于机器人和PLC技术,用于自由曲面工件的表面抛光的加工方法,文章着重探讨在力因子作用下的加工方法、控制参量的推算.实践证明,采用这种设计思想制造的加工设备,达到了自动化生产的需求.     

时变去除函数在气压砂轮抛光中的应用研究

针对气压砂轮抛光中通过驻留时间控制材料去除量需在模具表面多去除一层材料及抛光效率低等问题,提出了一种基于时变去除函数的抛光材料去除量控制方法。该方法以抛光工具所能达到的最大进给速度在模具表面进行抛光加工,无需多去除材料,通过实时改变抛光工具的去除能力以适应面形误差的变化,极大地缩短了抛光时间;开展了抛光材料去除过程研究,建立了气压砂轮抛光工具进给速度与面形数据和抛光去除函数之间的关系,提出了抛光过程时间的计算方法;针对时变去除能力超出抛光工具最大去除能力的问题,提出了在气压砂轮抛光中对需去除的材料进行分层抛光的思想。最后,通过抛光过程时间对材料去除量控制的两种方法进行了对比分析。研究结果表明,在气压砂轮抛光中采用时变去除函数来控制材料去除量能极大地提高抛光效率。     

磁流变变间隙动压平坦化加工力特性研究

磁流变变间隙动压平坦化加工利用工件的轴向低频振动使磁流变液产生挤压强化效应,可以有效提高加工效果并使光电晶片快速获得纳米级表面粗糙度。通过旋转式测力仪试验研究不同变间隙参数对磁流变变间隙动压平坦化加工过程中抛光正压力的影响规律,结果表明,在工件轴向低频振动作用下,抛光正压力形成脉冲正值和负值周期性的动态变化过程;将工件轴向低频振动过程分解为下压过程与拉升过程,下压速度和拉升速度对动态抛光力有不同的响应特性;随着最小加工间隙的减小抛光正压力会急剧增大;设置最小加工间隙停留时间观察抛光正压力变化,可以发现在工件最小加工间隙停留期间抛光力从峰值逐渐衰减并趋于平稳;挤压振动幅值对抛光正压力影响较小。建立了磁流变变间隙动压平坦化加工材料去除模型,弄清了在动态压力作用下,磨料更新及其附加运动机制,研究了磁流变变间隙动压平坦化加工过程中磨料颗粒对工件表面柔性划擦和微量去除的作用机理,为磁流变变间隙动压平坦化加工的工艺优化提供了理论依据。     

未知工件CAD信息的气囊抛光技术研究

为解决传统的气囊抛光操作都需要工件CAD信息所引起的抛光效率低下、操作复杂等问题,现将一种能够在线自动重构工件几何信息技术应用到机械臂气囊抛光系统中。介绍了抛光工件未知曲面在线重构的操作方法,从而获取工件未知曲面的法矢量,提出了抛光气囊头与工件未知曲面接触力的主动控制方案,将传统的力/位并行控制算法模拟人的大脑,试着去识别工件表面的几何变化趋势,建立了具有时变约束的在线最优轨迹规划算法。通过在机械臂气囊抛光实验设备中对一未知几何信息的工件进行了自动抛光操作,对抛光效果和抛光过程中的接触力进行了实验对比和数据分析。结果表明,该策略在应用改进的力/位并行控制算法跟踪和识别一个未知的抛光工件曲面是可行、有效的。     

化学机械抛光工艺中的抛光垫

抛光垫是晶片化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料。研究了抛光垫对光电子晶体材料抛光质量的影响：硬的抛光垫可提高晶片的平面度;软的抛光垫可改善晶片的表面粗糙度;表面开槽和表面粗糙的抛光垫可提高抛光效率;对抛光垫进行适当的修整可使抛光垫表面粗糙。     

Effect of interfacial friction force on material removal in full aperture continuous polishing process

Full aperture continuous polishing using pitch lap is a key process of finishing large flat optical workpiece. The friction force of the workpiece and pitch lap interface significantly affects material removal. In this work, the friction force was determined by a measurement system that uses force transducers to support the workpiece. Experimental and theoretical analyses have been carried out to investigate the evolution of friction force with polishing time and its effect on material removal. Our results show that the friction coefficient of the workpiece/lap interface decreases during polishing, which is due to surface smoothing of the viscoelastic pitch lap by loading conditioner. In addition, the spatial average and uniformity of material removal rate (removal coefficient) increases with the increase of friction coefficient, which is due to rough lap surface, provides more sharp asperities to charge the polishing particles.     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理研究

基于磨粒特征尺寸与砂轮、工件间液膜厚度比值的变化,研究了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理。分析了在两体加工及三体加工模式条件下,单颗磨粒运动特点以及磨粒由两体研磨加工向三体抛光加工转变的临界条件。实验证明,砂轮约束磨粒喷射光整加工中,随着加工循环的增加,工件表面微观形貌变化规律与理论分析相同,实验结果和理论分析吻合很好。     

色选机滑槽专用抛光机的设计

针对色选机滑槽的特殊表面抛光工艺,设计了一台专用抛光机床.该机床可实现对滑槽复杂表面的高精度抛光加工,满足色选机的生产和研制需要.解决了滑槽在高精度机械抛光加工中遇到的超大行程、刀具(抛光轮)的选取、工件变形、定位夹紧等技术和工艺问题.在生产应用中,创造了很高的经济效益.     

轴承内圈抛光用心轴的改进

在对轴承内圈滚道进行抛光时要用到抛光心轴,原抛光心轴为一体结构,使用时主要用前部锥面,如磨损后则整体报废,浪费很大。针对以上情况,将抛光心轴改成两体结构,只要更换前部易损件就可以继续使用,既节约了资金,又节省了加工时间,为生产任务的完成提供了保证,也为以后加工、设计此类零件提供了参考。     

Design and Implementation of a Technique for Iterative Magnetorheological Jet Polishing

This article introduces a technique for iterative high precision freeform lens polishing, with operations alternating between a fabrication and a measurement unit. The technique is implemented using a Magnetorheological Jet Polishing (MJP) machine as fabrication unit, and a sub-aperture stitching interferometric system as measurement unit. The two units are separately located and have different internal coordinate references. Precision integration of the two is the key to realize high performance iterative polishing. In our study, application of the proposed technique yields a peak to valley (PV) value of 1/7λ in polishing flat optical elements.