一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，首先将砂带磨抛过程中的切向力分解为滑擦力、耕犁力和切削力三个分力，并建立磨抛过程的总摩擦系数模型以及滑擦摩擦系数模型；然后通过砂带磨粒真实几何形状建立耕犁摩擦系数模型；计算测量不同工艺参数实验条件下的材料去除率，通过线性拟合得到材料去除率为零的条件下的总摩擦系数；根据获得的总摩擦系数，分别推导出切向力中的滑擦力、耕犁力和切削力；建立砂带磨抛中的比切削能以及三个分力的比能模型，计算机器人砂带磨削效率。通过本发明专利技术，能更精确地评估机器人砂带磨抛过程中影响磨抛效率的主要工艺参数，能在降低能源消耗的基础上大幅度提升砂带磨抛效率。

An accurate evaluation method for grinding efficiency of robot belt based on cutting force decomposition model

The invention discloses a robotic belt decomposition model based on cutting force precision grinding efficiency evaluation method, firstly the belt polishing process of tangential force decomposition for sliding friction and ploughing force and cutting force of three components, and establish the total friction coefficient model and the polishing process of sliding friction coefficient model the abrasive grain; then establish real geometry plough friction coefficient calculation model; measurement of different parameters under the experimental conditions of the material removal rate by linear fitting, the material removal rate for total friction coefficient under the zero condition; according to the total friction coefficient obtained, deduce tangential friction and sliding plough force the cutting force and force; establishment of abrasive belt grinding and polishing in the specific cutting energy and the three component ratio model, calculation of robotic belt grinding efficiency. Through the invention, we can more accurately evaluate the main process parameters affecting the grinding and polishing efficiency in the process of robot belt grinding and polishing, and can greatly improve the abrasive belt polishing efficiency on the basis of reducing energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法
本专利技术属于机器人高效高精磨抛加工
，具体涉及一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法。
技术介绍
机器人砂带磨抛加工是一种新兴发展的机器人集成应用技术。相对于传统的手工磨抛和多轴数控机床砂带磨抛方式，机器人磨抛能充分发挥其柔性好、成本低、可扩展力控等优势，被广泛应用于提升航空发动机叶片、叶盘、叶环等复杂曲面零件的加工精度和表面质量。随着机器人磨抛加工复杂曲面的研究成果逐渐丰富，可以发现目前国内外公开发表的文献多集中在对机器人路径规划、机器人姿态控制、系统标定与在线测量等方面，而对机器人加工状态下的材料去除机理研究甚少，有待进一步探索和完善。比能是表征金属切削过程中能量分配的一个重要参数，有利于加深理解材料去除机理，并进一步提升切削加工过程有效性和效率。目前，有学者已经从能量分析的角度提出了一些砂带磨抛机理的表征方法，例如Khellouki等人在研究中(“Energeticanalysisofcuttingmechanismsinbeltfinishingofhardmaterials”,2013；227:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、将砂带磨抛过程中的切向力分解为滑擦力、耕犁力和切削力一共三个分力，并建立磨抛过程的总摩擦系数模型以及滑擦摩擦系数模型；S2、考虑砂带磨粒真实几何形状，建立耕犁摩擦系数模型；S3、通过切向力分解的切削力与磨抛过程中材料去除率的对应关系，进一步确定用材料去除率表示的总摩擦系数模型；S4、计算不同工艺参数实验条件下的材料去除率和对应的总摩擦系数，通过线性拟合得到材料去除率和总摩擦系数的线性关系公式，通过线性关系公式推导出材料去除率为零的条件下的总摩擦系数，上述材料去除率通过工件打磨的几何尺寸测量并计算得到，总摩...

【技术特征摘要】
1.一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、将砂带磨抛过程中的切向力分解为滑擦力、耕犁力和切削力一共三个分力，并建立磨抛过程的总摩擦系数模型以及滑擦摩擦系数模型；S2、考虑砂带磨粒真实几何形状，建立耕犁摩擦系数模型；S3、通过切向力分解的切削力与磨抛过程中材料去除率的对应关系，进一步确定用材料去除率表示的总摩擦系数模型；S4、计算不同工艺参数实验条件下的材料去除率和对应的总摩擦系数，通过线性拟合得到材料去除率和总摩擦系数的线性关系公式，通过线性关系公式推导出材料去除率为零的条件下的总摩擦系数，上述材料去除率通过工件打磨的几何尺寸测量并计算得到，总摩擦系数通过力传感器测定切向力和砂带磨抛过程中的法向力做比值计算得到；S5、根据获得材料去除率为零的总摩擦系数，用模型公式计算的耕犁摩擦系数和滑擦摩擦系数，分别推导出切向力中的滑擦力、耕犁力和切削力；S6、建立砂带磨抛中的比切削能以及三个分力的比能模型，计算机器人砂带磨削效率。2.根据权利要求1所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：步骤S1中所述的切向力Ft、总摩擦系数模型中的总摩擦系数f和滑擦摩擦系数模型中的滑擦摩擦系数μs分别表示为：切向力公式：Ft＝Ft·s+Ft·p+Ft·c公式I公式I中，切向力Ft由传感器测量得到，切向力分解的三个分力分别为滑擦力Ft·s、耕犁力Ft·p和切削力Ft·c；总摩擦系数公式：公式II中，Fn为砂带磨抛过程中的法向力，由传感器测量得到；滑擦摩擦系数公式：3.根据权利要求2所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：所述的砂带磨粒真实几何形状为球形。4.根据权利要求3所述的一种基于切削力分解模型的机器人砂带磨抛效率精确评估方法，其特征在于：在步骤S2中，所述的建立耕犁摩擦系数μp公式如下：公式IV中，R为砂带磨粒的平均半径；r为球形磨粒中心轴与磨粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱大虎，王志远，杨泽源，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42