[发明专利]一种力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法

摘要

本发明提供了一种力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法。该方法基于工件三维模型，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，然后生成机器人位置控制程序；基于Hertz接触理论，设每个位置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磨抛正压力；通过进给速度自适应模型得到进给速度；在磨抛过程中，在控制机器人位置的同时，控制磨抛工具的磨抛压力与进给速度，可有效提高复杂曲面工件的磨抛精度和表面均匀性。

主权项

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。