[发明专利]一种力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法

权利要求书

1.一种力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法，所述机器人为六轴机器人，其特征是：包括以下步骤：

(1)基于工件三维模型，针对不同的加工面，生成与工件相吻合的磨抛工具加工轨迹和/或五轴NC程序；

(2)根据所述机器人的结构尺寸和各关节转角行程信息，建立运动学模型，根据步骤(1)生成的磨抛工具加工轨迹，结合不同面的力控加工要求，定义磨抛工具第六轴姿态变化，通过运动学反解和姿态优化算法，生成所述机器人位置控制程序；

或者，利用机器人离线编程软件，将步骤(1)生成的五轴NC程序根据一定的约束条件直接转换为所述机器人位置控制程序；

(3)基于Hertz接触理论，计算磨抛工具与工件的接触面积及压力分布；设每个磨抛接触点的压强相同，根据接触面压应力分布规律求得该接触区域的接触压力，即磨抛正压力F_A；

(4)根据如下关系式：

Ra＝(Ra₀-Ra_e)·e^δ+Ra_e

其中，

转化得到：

K为常数系数；

Ra_e为利用磨抛工具磨抛后表面所能达到的极限粗糙度；

Ra为磨抛表面粗糙度；

Ra₀为磨抛前表面粗糙度；

F_A为磨抛正压力；

V_t为磨抛工具进给速度；

V_o为磨抛工具的磨抛接触点线速度；

Re为等效曲率半径；

A、B为磨抛接触点的相对主曲率；

a1、a2、a3、a4分别为磨抛正压力F_A、磨抛工具的磨抛接触点线速度V_o、磨抛工具进给速度V_t、等效曲率半径R_e的系数；

(5)在磨抛过程中，按照根据步骤(2)得到的机器人位置控制程序控制所述机器人位置，根据步骤(3)得到的磨抛压力与步骤(4)得到的进给速度分别控制磨抛工具的磨抛压力与进给速度。

2.如权利要求1所述的力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法，其特征是：所述步骤(1)中，运用CAM软件生成与工件相吻合的磨抛工具加工轨迹和/或五轴NC程序。

3.如权利要求1所述的力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法，其特征是：所述步骤(2)中，根据第六轴的姿态要求、磨抛工具、工件中的一种或者几种设置一定的约束条件，生成所述机器人位置控制程序。

4.如权利要求3所述的力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法，其特征是：磨抛力的方向垂直于加工表面或与加工表面形成一定夹角，第六轴的姿态为相邻工具轨迹点的连线与第六轴轴向的公垂线方向。

5.如权利要求1所述的力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法，其特征是：所述步骤(3)中，磨抛正压力F_A与工件的形状、磨抛工具的形状、工件的弹性模量和泊松比、磨抛工具的弹性模量和泊松比中的一种或者几种有关。

6.如权利要求1所述的力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法，其特征是：所述控制方法还包括界面窗口，所述界面窗口设置磨抛前粗糙度、期望的磨抛粗糙度、磨抛压强中的一种或者几种参数。