[发明专利]一种全电数字化两自由度力控磨头装置

说明书

本发明属于智能加工制造技术领域，其公开了全电数字化两自由度力控磨头装置，其用于复杂曲面零件的打磨及抛光，所述全电数字化两自由度力控磨头装置包括双自由度伺服平台、力传感器、磨头电机、磨头及控制组件，所述力传感器连接所述双自由度伺服平台及所述磨头电机，所述磨头连接于所述磨头电机，所述控制组件分别连接于所述力传感器、所述磨头电机及所述双自由度伺服平台。本发明提供的全电数字化两自由度力控磨头装置的自动化程度高，成本低，加工效率高，灵活性较高，且可以减小工件的加工变形及加工区的应力集中，避免了抛光中的不均匀。

技术领域

本发明属于智能加工制造技术领域，更具体地，涉及一种全电数值化两自由度力控磨头装置。

背景技术

在航空航天、汽车、船舶等领域中，许多核心零件都具有复杂的曲面，这些曲面不能由初等解析曲面组成，因此复杂曲面的高效高质量的加工一直是国内外制造难题。

目前，针对自由曲面的光整加工主要采用手工研磨的方式，但该方式劳动强度较大、加工效率低、磨抛余量不均匀、零件表面一致性受工人技术熟练程度影响很大。实际工作过程中，技术工人采用检测样板来规划磨抛加工余量及评估磨抛加工质量，样品检测效率低，通用性差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全电数字化两自由度力控磨头装置，其基于现有自由曲面的光整加工特点，研究及设计了一种全电数字化两自由度力控磨头装置。所述全电数字化两自由度力控磨头装置的所述力传感器用于检测所述磨头与所述工件之间的接触力，以实现对抛光过程中的接触力及磨抛力的实时监测，实现了智能加工，使得工件的尺寸可控性较高，型面精度及表面一致性较好，且工件加工质量不受人为因素影响。此外，所述双自由度伺服平台用于带动所述磨头在XY平面运动，以实现所述磨头与待加工的工件之间的柔性接触，避免刚性接触所存在的加工冲击；同时通过力反馈，实现抛光过程中的力检测，通过变阻抗力控算法来调整平台的进给量，从而保证稳定顺应的抛光过程。

为实现上述目的，本发明提供了一种全电数字化两自由度力控磨头装置，其用于复杂曲面零件的打磨及抛光，其特征在于：

所述全电数字化两自由度力控磨头装置包括双自由度伺服平台、力传感器、磨头电机、磨头及控制组件，所述力传感器连接所述双自由度伺服平台及所述磨头电机，所述磨头连接于所述磨头电机，所述控制组件分别连接于所述力传感器、所述磨头电机及所述双自由度伺服平台；

所述双自由度伺服平台用于带动所述磨头在XY平面运动，以实现所述磨头与待加工的工件之间的柔性接触；所述力传感器用于检测所述磨头与所述工件之间的接触力，以实现对抛光过程中的接触力及磨抛力的实时监测；同时，所述力传感器还用于将检测到的力信息传输给所述控制组件，所述控制组件用于根据接收到的所述力信息来控制所述双自由度伺服平台及所述磨头电机的运动。

进一步地，所述磨头可拆卸地连接于所述磨头电机。

进一步地，所述力传感器为一个三维力传感器。

进一步地，所述双自由度伺服平台包括移动平台、两个伺服电机及两个滚珠丝杠机构，两个所述伺服电机分别连接于两个所述滚珠丝杠机构，两个所述滚珠丝杠机构正交设置，所述移动平台连接于所述滚珠丝杠机构。

进一步地，所述控制组件分别连接于两个所述伺服电机，其用于控制两个所述伺服电机的运动，进而控制所述移动平台在X方向及Y方向的移动。

进一步地，两个所述伺服电机均采用光电编码器进行位置检测，所述光电编码器还用于将检测到的对应的伺服电机的当前位置信息传输给所述控制组件。

进一步地，所述全电数字化两自由度力控磨头装置还包括连接法兰，所述全电数字化两自由度力控磨头装置通过所述连接法兰连接于机器人执行末端或者机床。