【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人加工，具体涉及一种降低机器人钻削温度的方法。
技术介绍
1、cfrp/铝合金叠层结构因其兼具优异的轻量化及强度特性，在航空航天制造领域应用广泛。在叠层结构加工中，制孔是极为重要的一环。然而，cfrp的耐热性较低，导热性较差，过高的温度会严重影响其各项力学性能；另外，高温环境下金属切屑对cfrp材料已加工表面造成的“二次损伤”也无法忽视。在制造业中使用机器人加工cfrp/铝合金叠层材料时，由于开放式加工环境和crrp溶胀现象，普通冷却方式无法满足需要。因此，迫切需要提出一种适合cfrp/铝合金叠层结构钻削的新方法，以改善加工过程中的热-力损伤问题，从而实现其高精度低损伤加工，提高装备的服役寿命和可靠性。
2、mql技术是一种准干式切削方法，具有切削液用量少，刀屑面摩擦小，工件表面质量好等优点，然而在应用过程中，其冷却性能不足的问题愈专利技术显。于是，微量润滑与各类绿色切削方法复合的冷却润滑方式逐渐受到青睐。目前mql/水雾、mql/低温冷风和mql/超临界二氧化碳等复合技术得到了国内外学者的广泛关注与研究。liao等通过改变油水比例对inconel 718合金进行了切削实验，发现mql/水雾的含水量会影响液滴的黏度，并决定液滴的渗透性；wu等通过显微镜观察不同油水比例下mql/水雾发现：液滴与切削表面碰撞后会形成油膜和水膜，其中水膜蒸发会带走大量热量，可防止油膜的高温失效。苏宇等采用mql/低温冷风技术对淬硬钢及镍基高温合金进行了铣削实验，发现可有效防止刀具软化，减小刀具磨损，大幅度地增长刀具的使用
3、mql复合增效技术有着优秀的加工潜力与研究价值，但在钻削中目前仍存在着共性问题：半封闭工况下冷却性不足以及润滑不充分，此与快速冷却的工程需求相悖。各类mql复合增效技术亦分别存在各自的应用问题：mql/水雾冷却性能不足，缺少强冷却降温；mql/低温冷风的进一步降温会消耗高额的功率，还会带来噪声、排热等一系列问题；超临界二氧化碳成本较高，且需要额外消耗成本用于保存，传输过程中易损耗。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种降低机器人钻削温度的方法，利用超声振动的加强机制对mql制孔进行增效处理。通过高频冲击在加工区域形成微裂纹，利用芯吸效应原理增强加工区域的润滑效果；利用周期往复运动引起的泵送作用，驱动润滑液渗入到切屑-刀尖-工件的接触表面，充分发挥其冷却和润滑作用；利用超声空化效应使得换热界面的气膜层被打破，散热途径得到增加；同时实现良好断屑，改善制孔过程中的散热状态和“二次损伤”。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、一种降低机器人钻削温度的方法，包括以下步骤：
4、步骤1、搭建机器人的mql/超声振动复合钻削平台：机器人的mql/超声振动复合钻削平台包括机器人mql系统模块、机器人超声加工系统模块、测量系统模块；
5、步骤2、采用步骤1搭建的机器人的mql/超声振动复合钻削平台开展cfrp/铝合金叠层结构的机器人钻削温度实验：进行机器人普通钻削、mql钻削、超声振动钻削和mql/超声振动复合钻削四种加工方式，测量四种加工方式下的cfrp钻削温度，在cfrp层钻削阶段，研究主切削刃和工件接触处的温度；在叠层区域钻削阶段及铝合金层钻削阶段，关注叠层界面处的温度的变化情况，叠层界面处的温度即cfrp孔出口温度，观测主切削刃和工件接触位置和叠层界面位置的温度是否超过阈值tg；
6、步骤3、进行四种加工方式下制孔热-力损伤情况的对比分析：测量机器人普通钻削、mql钻削、超声振动钻削和mql/超声振动复合钻削四种加工方式下的cfrp孔出口损伤因子、cfrp孔壁表面形貌、cfrp孔壁表面粗糙度，将钻削过程中的切屑进行收集和分类，观测切屑型态和尺寸，对cfrp孔出口和孔壁的热-力损伤情况进行对比分析；
7、步骤4、cfrp/铝合金孔的承载性能对热-力损伤的敏感性分析：将制孔后的cfrp/铝合金叠层结构进行铆接处理，对铆接连接件进行力学性能实验；结合不同加工方式下的热-力损伤情况，与叠层构件的拉伸疲劳性能建立映射关系。
8、优选地，所述步骤1具体为：
9、步骤1.1、搭建机器人mql系统模块：机器人mql系统模块包括空压机、油基切削液储罐、雾化腔室、管路及喷嘴，油基切削液储罐中的润滑液通过油泵输送到混合室，在雾化腔室内通过来自空压机的高压高速空气射流雾化，然后进入喷嘴，对加工区域喷射气液二相流，获得冷却和润滑效果；
10、步骤1.2、搭建机器人超声加工系统模块：机器人超声加工系统模块包括超声发生器、刀具、变幅杆、压电陶瓷，刀具的高频振动通过超声刀柄获得，超声发生器将220v的电压转化为电信号发出，然后由压电陶瓷换能器转换成机械振动，再经变幅杆放大后传输到刀具末端形成持续稳定的20khz高频轴向振动，机器人超声加工系统模块输出的超声振幅由超声电流的大小控制，采用激光测振仪对刀尖振幅进行标定，在刀尖三坐标方向的测量结果表明，当超声电流等于150ma时，超声振幅约为10μm，机器人超声加工系统模块组装完成后，接通末端执行器装置电源，对其进行性能测试，当金属薄片接触刀具端面产生金属振动的响声，说明机器人超声加工系统模块工作正常；
11、步骤1.3、搭建测量系统模块：测量系统模块包括红外热成像仪、体视显微镜、扫描电镜、激光显微镜，红外热成像仪用以测量钻削过程中cfrp工件上最高温度的变化情况；体视显微镜用以测量cfrp的孔出口实际加工区域情况，进而获得损伤因子参数；扫描电镜用以观测cfrp孔壁的表面形貌和损伤形式；激光显微镜用以测量cfrp孔壁的表面粗糙度，将孔壁微观质量以数值化的形式从宏观表征。
12、优选地，所述步骤2具体为：
13、步骤2.1、cfrp/铝合金叠层结构的机器人钻削温度实验研究对象选择：将cfrp/铝合金叠层结构钻削过程随时间变化划分为三个阶段：cfrp层钻削阶段、叠层区域钻削阶段和铝合金层钻削阶段，在cfrp层钻削阶段，着重研究主切削刃和工件接触位置处的温度，在叠层区域钻削阶段及铝合金层钻削阶段，关注叠层界面位置处的温度的变化情况，叠层界面位置处的温度即cfrp孔出口温度，将主切削刃和工件接触位置和叠层界面位置作为研究对象，使用红外热成像仪观测这两个位置的温度是否超过阈值tg；
14、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
5.根据权利要求4所述的降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
【技术特征摘要】
1.一种降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的降低机器人钻削温度的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的降低机器人钻削温度的方法，...
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