机器人恒压球形公自转磨头抛光技术研究

发布时间：2021-07-27 05:31

　　采用工业机器人进行大口径光学元件的研抛过程中,机器人自身定位误差会导致研抛压力产生波动,进而影响去除函数稳定性,为此提出了一种机器人恒压球形公自转磨头抛光方法,并对其结构、工作原理、机器人定位特性以及研抛压力输出特性开展了研究。首先,基于Preston理论构建了材料去除模型,对去除函数形状进行了分析,对所设计抛光磨头的机械结构与工作原理进行了介绍。然后,对机器人定位误差以及磨头输出力响应性与稳定性进行了测量,验证了所提方法能够较好地适应机器人研抛压力波动而做出的力响应控制。最后,进行了定点抛光以及粗、精磨抛加工实验。实验结果表明:利用所提方法去除函数的稳定性强,通过10个周期的粗、精抛加工,面形收敛率分别为90.95%、72.61%,可获得较高的加工精度与面形质量。 

【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

球形磨头运动示意图

去除函数测量

为进一步提高工件表面质量,在工件粗加工面形经过修形后对其进行精抛加工,研抛压力设为5 N,自转转速为360 r/min,抛光液为粒径3 μm的碳化硼水溶液(固液质量比1∶10),机器人移动速度为2 mm/s,采用干涉仪检测其面形。收敛过程如图14所示,其中图14a为精抛前面形,图14b～图14f分别为经过2～10个加工周期后的面形。从精抛面形收敛曲线(图15)中可看出,在加工周期前期,特别是经过前2个精加工周期,PV值、RMS值减小速率快,工件面形精度得到了大幅度提高,这说明此时精抛效果显著。在加工中期,PV值、RMS值总体上逐步减小,且在加工后期面形收敛曲线有逐渐趋于平缓的趋势,这表明在该精抛条件下面形精度在逐步收敛,但在中后期收敛速率减小。经过10个周期的研抛加工,工件面形从PV值EPV=0.723 μm、RMS值ERMS=0.117 μm收敛到PV值EPV=0.223 μm、RMS值ERMS=0.028 μm,其收敛效率为72.61%,收敛效果较好,能获得较高的面形精度与质量,验证了基于恒定研抛压力控制的公自转球形磨头抛光方法的有效性。图15 面形收敛曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]光学加工机器人定位误差测量与分析[J]. 韩哈斯额尔敦,曾志革,刘海涛,赵洪深.  光电工程. 2017(05)
[2]柔性抛光工具与工件接触区应力的测量方法与分布规律研究[J]. 计时鸣,郑高安,金明生,张利,张伟东,侯海鹏.  中国机械工程. 2011(09)

硕士论文
[1]工业机器人主动恒力装置的设计与实现[D]. 邢双.浙江工业大学 2017
[2]大口径光学研抛机器人磨头气动压力控制系统设计与实现[D]. 刘凤.重庆大学 2015
[3]工业机器人重复定位精度与不确定度研究[D]. 邓永刚.天津大学 2014
[4]工业机器人运动学标定与误差补偿研究[D]. 奚陶.华中科技大学 2012



本文编号：3305183