[发明专利]基于力-位融合反馈的棱边去毛刺工艺方法及系统

说明书

一种基于力‑位融合反馈的棱边去毛刺工艺方法及系统，通过白光共焦位移传感器和精密进给机构进行工件棱边轮廓的精确定位和毛刺尺寸特征数据采集，从而建立切削力‑毛刺高度的数值映射关系并确定去除毛刺所需切削力阈值；在去毛刺过程中，通过力传感器实时采集刀具的切削力信号并进行反馈控制，最后经在线检测毛刺去除效果以完成工艺操作。本发明采用较小的系统规模和简便的工艺设备，能够有效提升了工件棱边部位毛刺去除精度，而且本发明柔性化水平高，便于跟工件加工机床相结合，进一步提升工件加工过程的效率和质量。

技术领域

本发明涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种基于力-位融合反馈的棱边去毛刺工艺方法及系统。

背景技术

在金属和非金属零件的加工过程中，加工面的交接处都会产生毛刺或者飞边。毛刺的存在对零件的加工精度、装配精度和外观质量等诸多方面都会产生不良影响，甚至危害零件的工作性能，例如：零部件的使用过程中，边角毛刺的脱落很可能造成电器短路和机械传动受阻等故障；切削刀具和液压气压传动部件上的毛刺将严重影响其使用性能；加工过程中，毛刺的脱落容易引起零部件边、角和棱部位产生盈亏，使被加工的零部件报废。在工业生产中，去除这些毛刺的成本是巨大的。对于诸如航空发动机等高精密部件，毛刺的去除能导致加工成本增加30％；在汽车零部件领域，一个中等复杂程度的部件去除毛刺的花费可以占到加工成本的15％-20％。工业实践已经证明，随着零件复杂程度和精度的提高，去毛刺系统的实际花费也会随之增加。

现有的工件去毛刺工艺多采用数控方式、扭矩控制方式以及视觉检测的机器人等等实现去毛刺处理，但大多需要通过复杂的整体系统和庞大的设备才能实现，涉及机械手等高端自动化设备，不利于在工厂和机床上进一步的推广使用，同时以上系统和方法针对伺服阀芯等精密工件的棱边微小毛刺无法进行高效精密去除，容易产生过切和亏缺等缺陷，影响零件控制精度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于力-位融合反馈的棱边去毛刺工艺方法及系统，采用较小的系统规模和简便的工艺设备，能够有效提升了工件棱边部位毛刺去除精度，而且本发明柔性化水平高，便于跟工件加工机床相结合，进一步提升工件加工过程的效率和质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于力-位融合反馈的棱边去毛刺工艺方法，通过白光共焦位移传感器和精密进给机构进行工件棱边轮廓的精确定位和毛刺尺寸特征数据采集，从而建立切削力-毛刺高度的数值映射关系并确定去除毛刺所需切削力阈值；在去毛刺过程中，通过力传感器实时采集刀具的切削力信号并进行反馈控制，最后经在线检测毛刺去除效果以完成工艺操作。

所述的精确定位是指：采用白光共焦位移传感器和精密进给机构标定刀具相对工件的轴向位置和快速进给的径向位置，采用白光共焦位移传感器对工件表面进行轴向扫掠，确定工件棱边后从而确定刀具轴向位置，记录工件表面的径向跳动和棱边毛刺高度，确定刀具快速进给的径向位置。

所述的毛刺尺寸特征数据是指：微米级别的表面毛刺的高度和宽度数据，通过白光共焦传感器对工件棱边部位表面进行扫描得到。

所述的切削力-毛刺高度的数值映射关系是指：去除毛刺所需的切削力F与毛刺高度h成正相关关系。

所述的去除毛刺所需切削力阈值是指，切削力阈值F_m＝k*h+b，其中h为白光共焦位移传感器当前所检测到的棱边部分内的最大毛刺高度，比例系数k＝29.54N/mm，b＝4.93×10^-4N。

所述的反馈控制是指：去毛刺过程中控制精密进给机构带动刀具到达快速进给的径向位置并慢速切削去除毛刺，同时通过力传感器实时监测去毛刺过程中的切向切削力信号，当进给过程中刀具的实时切向切削力F(t)不断增大，其数值增加至切削力阈值Fm时系统执行退刀并结束毛刺去除过程，否则机构持续进刀。