[发明专利]一种多打磨头被动柔顺打磨装置及方法

说明书

本发明公开了一种多打磨头被动柔顺打磨装置，主要包括多个柔顺打磨头和相应支撑机构，其周向等弧度布置在法兰连接机构。柔顺打磨头具有两个方向的自由度，摆动位姿受限于相应的支撑机构和实际工件的曲率，可单独控制，也可联动控制。法兰连接结构设置有打磨头控制器，用于实现多个柔顺打磨头启停及位姿控制，实现柔顺打磨头和待加工表面接触力调整。本发明的柔顺打磨头偏向位姿可以根据复杂的加工表面曲率情况进行快速响应，实现无缝贴合，达到工件的高效高精打磨。

技术领域

本发明涉及机械零件加工领域，尤其涉及一种多打磨头的被动柔顺打磨装置，用于大型复杂曲面零件加工。

背景技术

在航空航天、汽车、轨道交通、船舶等领域中，其产品表面及动力系统零件多为复杂曲面，这些曲面不能通过初等解析曲面组成，且有加强肋等局部凸起，因此复杂曲面的高效高质量加工一直是国内外制造难题。

目前磨削加工主要是在简单几何形状零件领域中有着较大的优势，例如零件的外圆磨削、内圆磨削和平面磨削等。但是对于复杂曲面的磨削精加工，传统的磨削设备和工艺方法缺乏柔性，适应能力较差，而且修改工艺耗时长、费用高，而且国内大多仍采用手工研磨的方式，手工方式对人体伤害大易得职业病、劳动强度高、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。

本发明致力于解决上述问题，利用多个打磨头相互配合实现各个区域的加工，提高加工效率；同时还实现不同加工轨迹的恒力控制，提高加工的一致性，满足其加工的工艺要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中打磨头无法灵活调整适配加工面型的缺陷，提供一种多打磨头被动柔顺打磨装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，包括多个柔顺打磨头和相应支撑机构，其周向等弧度布置在一法兰连接机构上，所述柔顺打磨头具有两个方向的自由度，摆动位姿受限于相应的支撑机构和实际工件的曲率，所述法兰连接机构上设置有打磨头控制器，所述打磨头控制器用于控制多个柔顺打磨头运动。

接上述技术方案，其中，所述柔顺打磨头，包括双向气缸、万向节和气动打磨头，所述双向气缸和所述气动打磨头之间通过万向节连接，所述双向气缸固定于所述法兰连接机构上，双向气缸两端内部分别设置有压力传感器，双向气缸的推杆上设置有激光位移传感器，所述气动打磨头上设置有均匀分布的通风孔且留有相应的气路，其末端安装有圆形砂纸或者抛光布；

所述打磨头支撑机构，包括上支架、调整圆盘和下支架，所述上支架和所述下支架之间通过所述调整圆盘连接，所述调整圆盘上圆周等间距设置多个安装孔，所述下支架上开有用于限制气动打磨头摆动位姿的限位孔；

所述法兰连接结构，其上设置有安装所述多个柔顺打磨头和所述打磨头支撑机构的安装孔，还设置有打磨头控制器和气路控制用电磁阀，所述打磨头控制器根据所述传感器信号控制电磁阀为柔性打磨头提供动力。

接上述技术方案，所述打磨头支撑机构与所述柔顺打磨头个数相同，一个打磨头安装机构对应一个柔顺打磨头。

接上述技术方案，所述柔顺打磨头还包括工作气路，所述柔顺打磨头的工作状态由所述打磨头控制器控制。

接上述技术方案，所述柔顺打磨头中的万向节为十字轴式等速万向节。

接上述技术方案，该装置还包括视觉传感器，与所述打磨头控制器连接，获取待加工工件面型和气动打磨头的位姿。

接上述技术方案，所述连接法兰结构直接安装在机器人执行末端或者机床上。

提供一种多打磨头被动柔顺打磨控制方法，包括以下步骤：