[发明专利]一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法

权利要求书

1.一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、将砂带磨抛过程中的切向力分解为滑擦力、耕犁力和切削力一共三个分力，并建立磨抛过程的总摩擦系数模型以及滑擦摩擦系数模型；

S2、考虑砂带磨粒真实几何形状，建立耕犁摩擦系数模型；

S3、通过切向力分解的切削力与磨抛过程中材料去除率的对应关系，进一步确定用材料去除率表示的总摩擦系数模型；

S4、计算不同工艺参数实验条件下的材料去除率和对应的总摩擦系数，通过线性拟合得到材料去除率和总摩擦系数的线性关系公式，通过线性关系公式推导出材料去除率为零的条件下的总摩擦系数，上述材料去除率通过工件打磨的几何尺寸测量并计算得到，总摩擦系数通过力传感器测定切向力和砂带磨抛过程中的法向力做比值计算得到；

S5、根据获得材料去除率为零的总摩擦系数，用模型公式计算的耕犁摩擦系数和滑擦摩擦系数，分别推导出切向力中的滑擦力、耕犁力和切削力；

S6、建立砂带磨抛中的比切削能以及三个分力的比能模型，计算机器人砂带磨削效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：步骤S1中所述的切向力F_t、总摩擦系数模型中的总摩擦系数f和滑擦摩擦系数模型中的滑擦摩擦系数μ_s分别表示为：

切向力公式：

F_t＝F_t·s+F_t·p+F_t·c 公式I

公式I中，切向力F_t由传感器测量得到，切向力分解的三个分力分别为滑擦力F_t·s、耕犁力F_t·p和切削力F_t·c；

总摩擦系数公式：

公式II中，F_n为砂带磨抛过程中的法向力，由传感器测量得到；

滑擦摩擦系数公式：

3.根据权利要求2所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：所述的砂带磨粒真实几何形状为球形。

4.根据权利要求3所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：在步骤S2中，所述的建立耕犁摩擦系数μ_p公式如下：

公式IV中，R为砂带磨粒的平均半径；r为球形磨粒中心轴与磨粒和工件接触点之间的距离，根据R和实际磨抛深度a’_p求解。

5.根据权利要求4所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：在步骤S3中，所述的切向力分解的切削力F_t·c与磨抛过程中材料去除率Q_w为线性关系，用如下公式进行表示：

F_t·c＝k·Q_w 公式V

其中，Q_w＝a'_p·v_w·b

上式中，k为常数；a’_p为实际磨抛深度，可以通过游标卡尺测量得到；v_w为工件进给速度；b为接触轮与工件间的有效接触宽度。

6.根据权利要求5所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：在步骤S3中，所述的总摩擦系数f可重新表示如下：

步骤S4中计算材料去除率的不同工艺参数包括接触轮切向速度v_c、工件进给速度v_w、理论磨抛深度a_p；材料去除率为零的条件下总摩擦系数用Q_w＝0条件下的f值表示，即：

f＝μ_s+μ_p 公式VI。