接触轮变形对机器人砂带磨削深度的影响.pdf

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1、第53卷第5期2017年3月机械工程学报JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGV01．53NO．5Mar．2017DOI：10．3901／JME．2017．05．086接触轮变形对机器人砂带磨削深度的影响水刘斐王伟王雷王刚负超(北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191)摘要：机器人磨削系统能够替代低效和高污染的手工曲面打磨作业，降低生产准备时间和设备成本，特别适用于小批量曲面零件的磨削加工。接触轮为橡胶等柔性材质，工件与工具之间存在弹性接触，有利于提高工件表面质量，但接触轮易变形，导致实际磨削量不易控制。研究砂带张紧对接触轮变形和磨削深度的影响，

2、采用弹性力学平面问题的复变函数解法，建立模型并求解得到了接触轮的变形分布规律，与商用有限元软件的结果进行对比，验证了解析模型的正确性。建立改进的磨削深度预测模型，得到了接触区域内的磨削深度分布，试验验证了模型预测误差小于3．1％。该方法可以更为准确快速地预测机器人砂带磨削深度，为提高复杂曲面磨削精度提供了理论指导。关键词：砂带磨削；接触轮；变形；磨削深度；机器人加工中图分类号：TP242EffectofContactWheel’SDeformationonCuttingDepthforRoboticBeltGrindingLIUFeiWANGWeiWANGLeiWANGGangY

3、UNChao(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeihangUniversity,Beijing100191)Abstract：Robotgrindingsystemcanreplacetheinefficientandpollutingmanualpolishingoperation，reducingthepreparingtimeforproductionandequipmentcost，especiallysuitableforthegrindingofsmallbatchofcurved—surfaceparts．As

4、aresultofcontactwheelwithelasticmaterial，thereisaflexiblecontactbetweenworkpieceandtool，favoringtheworkpiece’Ssurfacequality．However,grindingdepthishardtocontrolbecausethecontactwheeliseasilytodeform．Theimpactofbelttensionaboutthecontactwheel’Sdeformationandcuttingdepthisanalyzed．Theelasticme

5、chanicsofcomplexvariablefunctionmethodisintroducedtoestablishandsolvethecontactmodel，SOthedisplacementaridpressuredistributionofthecontactwheelcanbeobtained．Comparedwiththeresultsofcommercialfiniteelementsoft-ware，thevalidityofthemodelisverified．Anewmodelbasedonthemodifiedgrindingmodelisdevel

6、oped，andthedistributionofthegrindingdepthisestablished．Theexperimentsshowthatmodelingerrorislessthan3．1％．Itcanbemoreaccuratelyandfastertopredictgrindingdepth．providingatheoreticalguidanceforimprovingthegrindingaccuracy．Keywords：beltgrinding；contactwheel；deformation；cuttingdepth；roboticmachini

7、ng0前言全世界机器人保有量超过100万台，工业机器人的市场需求也在逐年增加¨J。目前约5％的机器人用于加工领域，预测机器人加工在未来的3～5年会得到快速增长12J。机器人砂带磨削系统具有冷态、弹性、高效等优势pJ，在复杂曲面磨削抛光领域具有重要的应用价值。典型的机器人砂带磨削系统由工业机器人、磨抛工具(砂带磨削机等)、三维测量系统和软件系统组成，机器人磨削加工是一种典型的机器人接触式·国家自然科学基金(51305008)和教育部博士点基金(20121102120020)资助项目