一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法及系统。该方法包括一道焊缝铣削粗加工和一道焊缝磨削精加工；在焊缝铣削粗加工过程中，通过铣削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证铣削粗加工完成后的焊缝余高为铣削目标焊缝余高；在焊缝磨削精加工过程中，通过磨削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证磨削精加工完成后的焊缝余高为磨削目标焊缝余高。该系统包括：铣削子系统、磨削子系统、控制中心。采用该方法及系统进行焊缝打磨加工，能够有效避免加工过程中打磨不充分及母材擦伤的情况，增加磨削工具的使用寿命，并且能够快速得到高质量的打磨表面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法及系统
本专利技术涉及机器人打磨加工领域，特别涉及一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法及系统。
技术介绍
传统人工打磨由于焊缝打磨动作单调，工人难以长时间集中精力工作，导致工作效率低，可靠性差，连续性无法保持稳定，人工打磨的好坏主要依靠工人技术水平的高低，因此打磨工艺质量稳定性差，尤其对于焊接行业。随着工业机器人的应用领域越来越广泛，越来越呈现出工业机器人逐步代替人工打磨劳动力的趋势。工业机器人打磨需要配备主轴，以较高的打磨转速保证打磨的完成度。对于焊缝过高的部位，以较高的打磨转速完成打磨，这对于打磨工具的损耗巨大，降低了打磨工具寿命，增大了打磨工具换替频率，大大提高了打磨成本。铣削加工虽然作为一种常见的金属冷加工方式，但与磨削加工相似，均是通过主轴驱动刀具产生高速旋转进行切削加工，这为铣削与磨削在一个系统控制下工作提供了可能性。因此，在对焊缝进行磨削加工前，可以先对焊缝进行一个铣削粗加工，快速降低焊缝余高，降低打磨难度。同时，由于焊接工件表面的起伏，为保证焊接过程的稳定性，焊缝宽度与高度不是绝对均匀的，此种情况下，铣削预加工得到的焊缝余高亦会有起伏，在此基础之上，对起伏较大的焊缝部位进行打磨会有打磨不充分或擦伤母材的情况出现。因此，为了保证被加工工件表面质量均一且稳定，提出一种结合铣削、磨削两种材料切削方式，并且在铣削与磨削过程中能够不断调整进给量的焊缝混合打磨方法及系统是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一专利技术目的：结合铣削、磨削两种材料切削方式，提出一种在铣削与磨削过程中能够不断调整进给量的焊缝混合打磨方法，以实现具有较大焊缝高度与起伏的焊缝的快速高精度打磨。本专利技术实现其第一专利技术目的所采取的技术方案是：一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法，所述方法包括一道焊缝铣削粗加工和一道焊缝磨削精加工；在焊缝铣削粗加工过程中，通过铣削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证铣削粗加工完成后的焊缝余高为铣削目标焊缝余高；所述铣削目标焊缝余高是指铣削粗加工完成后焊缝高出打磨工件母材表面的目标距离；在焊缝磨削精加工过程中，通过磨削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证磨削精加工完成后的焊缝余高为磨削目标焊缝余高；所述磨削目标焊缝余高是指磨削精加工完成后焊缝高出打磨工件母材表面的目标距离。进一步，所述方法包括具体步骤如下：S1、预设混合打磨工艺参数；所述混合打磨工艺参数包括：打磨路径；目标铣削距离，记为X0；目标铣削进给量，记为D0；目标磨削距离，记为Y0；目标磨削进给量，记为T0；所述目标铣削距离是铣削粗加工过程中，铣削工具与打磨工件母材表面的目标距离，且所述目标铣削距离减去所述目标铣削进给量等于所述铣削目标焊缝余高；所述目标磨削距离是磨削精加工过程中，磨削工具与打磨工件母材表面的目标距离，且所述目标磨削距离减去所述目标磨削进给量等于所述磨削目标焊缝余高；S2、铣削工具行进到目标位置，开始铣削粗加工；S3、铣削工具沿打磨路径进行铣削粗加工；铣削粗加工过程中，铣削位置检测单元实时检测铣削工具与打磨工件母材表面的距离得到实时铣削距离X，并将实时铣削距离X反馈给控制中心；控制中心将实时铣削距离X与所述目标铣削距离X0进行对比，进而调整铣削进给量为D，且满足X-D＝X0-D0；具体为：若X＞X0，则增大铣削进给量为D，且满足X-D＝X0-D0；若X＜X0，则减少铣削进给量为D，且满足X-D＝X0-D0；若X＝X0，则保持铣削进给量为D，此时D＝D0；S4、铣削粗加工完成，铣削工具行进到安全点；S5、磨削工具行进到目标位置，开始磨削精加工；S6、磨削工具沿打磨路径进行磨削精加工，磨削精加工过程中，磨削位置检测单元实时检测磨削工具与打磨工件母材表面的距离得到实时磨削距离Y，并将实时磨削距离Y反馈给控制中心；控制中心将实时磨削距离Y与所述目标磨削距离Y0进行对比，进而调整磨削进给量为T，且满足Y-T＝Y0-T0；具体为：若Y＞Y0，则增大磨削进给量为T，且满足Y-T＝Y0-T0；若Y＜Y0，则减少磨削进给量为T，且满足Y-T＝Y0-T0；若Y＝Y0，则保持磨削进给量为T，此时T＝T0；S7、磨削精加工完成，磨削工具行进到安全点。进一步，在焊缝铣削粗加工过程中，铣削工具的转速为6000RPM，铣削工具的进给速度为45mm/s。进一步，在焊缝磨削精加工过程中，磨削工具的转速为8000RPM，磨削工具的进给速度为10mm/s。本专利技术的第二专利技术目的：提供一种在铣削与磨削过程中能够不断调整进给量的焊缝混合打磨系统，以实现铣削工具与磨削工具进给量的自适应控制。本专利技术实现其第二专利技术目的所采取的技术方案是：一种基于自适应控制的焊缝混合打磨系统，所述系统是采用基于自适应控制的焊缝混合打磨方法进行工作的，所述系统包括：铣削子系统、磨削子系统、控制中心；所述铣削子系统包括铣削机器人、铣削工具、铣削主轴、铣削位置检测单元；所述磨削子系统包括磨削机器人、磨削工具、磨削主轴、磨削位置检测单元；所述铣削子系统用于焊缝的铣削粗加工；所述铣削工具用于切削焊缝的主体部分；所述铣削主轴用于驱动所述铣削工具进行旋转；所述铣削位置检测单元用于实时检测所述铣削工具与打磨工件母材表面的距离，并反馈给所述控制中心，通过所述铣削位置检测单元与所述控制中心的实时反馈调节实现铣削加工的自适应控制；所述磨削子系统用于焊缝的磨削精加工；所述磨削工具用于打磨焊缝的剩余部分；所述磨削主轴用于驱动所述磨削工具进行旋转；所述磨削位置检测单元用于实时检测所述磨削工具与打磨工件母材表面的距离，并反馈给所述控制中心，通过所述磨削位置检测单元与所述控制中心的实时反馈调节实现磨削加工的自适应控制。进一步，所述系统还包括：变位机、机器人控制柜、转速控制箱。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：(一)本专利技术提供的一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法，该方法结合铣削、磨削两种材料切削方式，对具有较高焊缝高度的焊缝先进行一道焊缝铣削粗加工，降低焊缝高度，在此基础之上，对铣削粗加工得到的焊缝再进行一道磨削精加工，可以快速得到高质量的打磨表面。另外，针对打磨母材平面起伏与焊缝高度不均匀的情况，该方法对铣削粗加工中的铣削工具进给量进行自适应控制，并对磨削精加工中的磨削工具进给量进行自适应控制，能够保证切削工具与打磨工件母材表面的距离稳定。更重要的是，该方法通过先铣削后磨削的方式，降低了具有较高焊缝高度的焊缝的打磨难度，整个加工过程只需要一次自适应铣削粗加工与一次自适应磨削精加工，由于铣削粗加工得到的焊缝余高较小，可以减少磨削精加工过程中磨削工具与工件的磨损。通过对铣削工具与磨削工具进给量的自适应控制，可以有效避免加工过程中打磨不充分及母材擦伤的情况，增加磨削工具的使用寿命，快速得到高质量的打磨表面。(二)本专利技术提供的一种基于自适应控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法，其特征在于，所述方法包括一道焊缝铣削粗加工和一道焊缝磨削精加工；/n在焊缝铣削粗加工过程中，通过铣削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证铣削粗加工完成后的焊缝余高为铣削目标焊缝余高；所述铣削目标焊缝余高是指洗消粗加工完成后焊缝高出打磨工件母材表面的目标距离；/n在焊缝磨削精加工过程中，通过磨削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证磨削精加工完成后的焊缝余高为磨削目标焊缝余高；所述磨削目标焊缝余高是指磨削精加工完成后焊缝高出打磨具工件母材表面的目标距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法，其特征在于，所述方法包括一道焊缝铣削粗加工和一道焊缝磨削精加工；
在焊缝铣削粗加工过程中，通过铣削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证铣削粗加工完成后的焊缝余高为铣削目标焊缝余高；所述铣削目标焊缝余高是指洗消粗加工完成后焊缝高出打磨工件母材表面的目标距离；
在焊缝磨削精加工过程中，通过磨削位置检测单元与控制中心的实时反馈调节实现焊缝加工的自适应控制，保证磨削精加工完成后的焊缝余高为磨削目标焊缝余高；所述磨削目标焊缝余高是指磨削精加工完成后焊缝高出打磨具工件母材表面的目标距离。


2.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的焊缝混合打磨方法，其特征在于，所述方法包括具体步骤如下：
S1、预设混合打磨工艺参数；所述混合打磨工艺参数包括：打磨路径；目标铣削距离，记为X0；目标铣削进给量，记为D0；目标磨削距离，记为Y0；目标磨削进给量，记为T0；
所述目标铣削距离是铣削粗加工过程中，铣削工具与打磨工件母材表面的目标距离，且所述目标铣削距离减去所述目标铣削进给量等于所述铣削目标焊缝余高；
所述目标磨削距离是磨削精加工过程中，磨削工具与打磨工件母材表面的目标距离，且所述目标磨削距离减去所述目标磨削进给量等于所述磨削目标焊缝余高；
S2、铣削工具行进到目标位置，开始铣削粗加工；
S3、铣削工具沿打磨路径进行铣削粗加工；铣削粗加工过程中，铣削位置检测单元实时检测铣削工具与打磨工件母材表面的距离得到实时铣削距离X，并将实时铣削距离X反馈给控制中心；控制中心将实时铣削距离X与所述目标铣削距离X0进行对比，进而调整铣削进给量为D，且满足X-D＝X0-D0；具体为：若X＞X0，则增大铣削进给量为D，且满足X-D＝X0-D0；若X＜X0，则减少铣削进挤出量为D，且满足X-D＝X0-D0；若X＝X0，则保持铣削进给量为D，此时D＝D0；
S4、铣削粗加工完成，铣削工具行进到安全点；
S5、磨削工具行进到目标位置，开始磨削精加工；
S6、磨削工具沿打磨路径进行磨削精加工，磨削精加工过程中，磨削位置检测单元实时检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，周曾明，庄园，胡俊成，左玉达，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51