机器人研磨抛光工艺研究

机器人研磨抛光工艺研究

飞机的窗通常由有机玻璃制成。随着重量和下落，玻璃被灰尘和灰尘碰撞。在一定时间内，玻璃表面变得非常粗糙，严重影响了透明度。因此，有必要对玻璃进行研磨、研磨和修复。采用传统的手工研磨抛光方法,不仅费时费力,且很难保证加工质量的一致性;同时工业现场的噪声、粉尘也严重影响工人的健康。采用机器人对机窗的有机玻璃进行磨抛加工,对于提高加工效率、保证产品质量、降低工人劳动强度具有十分重要的意义1等组成研磨抛光本文中的研磨抛光机器人系统由五轴框架式加工机器人机械本体、高精度伺服转台、机器人主控制器、主计算机等组成,能对不同外形尺寸的工件实施高质量、高精度的研磨抛光,且能实现机器人手腕处负载力和力矩的检测,以保护工件和提高加工质量。当表面划痕深度小于0.1mm的飞机机窗玻璃(划痕深度过大的是废品,不需再研磨抛光),通过研磨抛光机器人系统加工后,可以达到期望的飞机机窗玻璃表面粗糙度2研磨抛光机机器人在研磨抛光时,其手部固定有电机驱动旋转的磨抛工具,磨抛工具前端安装有研磨抛光用的磨片,由磨抛工具带动磨片高速旋转进行研磨抛光加工。当研磨加工时,要一边研磨一边用水冲刷;在抛光加工时,除了将磨片换成羊毛垫外,还要使用抛光液,以便改善抛光效果。2.1磨抛加工工艺研磨抛光机器人加工系统中,由电机驱动旋转的机器人手部磨抛工具是Argofile型系列产品,转速可调,最高可达15000r/min。机器人磨抛加工时,先用目数值小的磨片进行粗磨;然后用目数值大的磨片进行细磨目数值不同的磨片,其加工效果是不同的:目数值小,磨粒粗,去除量大,被加工表面粗糙度大;相反,目数值大,磨粒细,去除量小,被加工表面粗糙度小。通过大量试验,确定机器人加工有机玻璃时磨片的合理使用顺序如图1所示。2.2磨抛区域范围规划研磨抛光机器人加工系统中,磨抛路径规划原则是加工路径均匀分布,且以尽可能多的方向通过某一加工点,防止局部过抛或欠抛;磨抛加工范围应从小逐渐向周围扩大,防止磨抛区域边缘处过渡不均匀;同时还要能提高磨抛加工的效率。通过大量试验确定采用正交式交叠往复的思路进行路径规划,即从曲面的经度和纬度方向进行规划,相邻路径间距为磨片的有效半径长度,如图2所示。而规划路径上各个加工点的三维坐标和法向量,规定了机器人加工时的位置和姿态,以保证磨片加工时磨片始终与曲面上的各个加工点的法向量保持垂直,从而获得最佳的加工效果。2.3正交试验设计正交试验是从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,即用正交表来合理安排试验。能够通过代表性很强的少数次试验,搞清各个因素对试验指标的影响情况,确定因素的主次顺序,找出较好的生产条件或最优参数组合2.3.1磨抛工具的速度和旋转速度调整机器人研磨抛光试验中,影响去除量(即工件去除厚度)的主要因素是磨片与工件间的法向作用力F、机器人行走速度v(机器人磨抛工具沿工件表面的运行速度)、磨抛工具的旋转速度ω和同一点处的加工次数n。通过大量机器人研磨抛光试验确定4个主要因素的变化范围:F为1～2.5N;v:为5～20mm/s;ω为100～175r/s;n为200～500次,设计每个因素取4个水平,得到正交试验的4因素4水平表,见表1。2.3.2试验计划的设计在机器人研磨抛光试验中,4个主要因素F,v,ω,n如果做全因素试验的话,要进行42.3.3最优工艺参数组合的确定机器人按照正交表L极差是均值中最大值与最小值之差。极差大的因素,通常是重要因素。从表2可看出法向接触力F和加工次数n是重要因素,4因素的主次关系见图3。运用正交试验中的直观分析方法,工件去除量均值与各因素关系如图4所示。从图中看到工艺参数中法向接触力F取3水平,行走速度v取2水平,磨具转速ω取4水平,加工次数n取4水平分别对应的工件去除量均值最大,则最优工艺参数组合为F可以看到,最优参数组合F使用磨片粒度为3000目时的正交试验设计和磨片目数为460时近似,不同之处是因素n的4个水平分别为300、400、500、600次,在满足加工表面粗糙度的前提下进行试验,试验结果记录如表3所示,工件去除量均值与各因素关系如图5所示。从表3与图5可得到,机器人选用3000目的磨片,在法向接触力F为2N,机器人行走速度v为10mm/s,磨具转速ω为175r/s的条件下,当加工次数n大于或等于500次进行磨抛加工,工件的去除量基本上保持0.06mm不变。考虑到机器人的加工效率,最后确定机器人加工的最优工艺参数组合为F2.4研磨与研磨加工曲线研磨抛光机器人加工系统的最优工艺参数组合F2.5有机玻璃上全压孔加工结合机器人磨抛试验中的经验和获得的机器人磨抛工艺知识,制定了机器人磨抛加工策略。在实际应用中,有机玻璃上划痕深度一般不到0.1mm,在保证加工后工件质量要求的前提下,以工件的划痕深度为基准,把加工策略进一步细化,将目数分别为460和3000的磨片对应的最大工件去除量作为临界值,具体加工策略如图7所示。3器人磨抛实施在机器人的磨抛工艺知识指导下,对一个划痕深度为0.1mm的有机玻璃进行磨抛试验。按照机器人磨抛策略,先用460目的磨片研磨400次,工件去除量为0.08mm;再用3000目的磨片研磨100次,工件去除量为0.02mm;最后用羊毛垫对工件整体进行抛光。在加工过程中,使用2201型表面形貌仪跟踪工件表面粗糙度(R从加工结果看出,工件表面粗糙度R4对加工材料进行机器人研磨抛光法的研究,具有科学性和不确定性本文获得的机器人研磨抛光机窗有机玻璃