機(jī)器人氣囊研拋大型非球面工藝優(yōu)化.pdf

1、隨著現(xiàn)代高新科技的發(fā)展，各行各業(yè)對光學(xué)元件的質(zhì)量要求越來越高，特別是對大型非球面的需求與日俱增。傳統(tǒng)的拋光加工方法往往受限于拋光工具、工作范圍或加工成本等的限制，無法滿足大型非球面零件的加工要求。因此如何提高加工效率，降低加工成本成為超精密加工領(lǐng)域的一項(xiàng)急需解決的難題。
　　氣囊拋光是90年代提出的一種新型拋光技術(shù)，通過“進(jìn)動(dòng)”加工、設(shè)定偏移角等方式實(shí)現(xiàn)對待磨工件各個(gè)方向的加工作用，規(guī)避單點(diǎn)加工中中心去除速度為零的問題，拋光效果良

2、好。但目前的研究，對氣囊采取的是位置控制，即用氣囊形變控制拋光法向力，未能從根本上解決力位耦合問題。
　　機(jī)器人拋光技術(shù)是以工業(yè)機(jī)器人手臂為支撐平臺(tái)，通過在機(jī)器人末端安裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合機(jī)器人手臂實(shí)現(xiàn)拋光加工。所以如何優(yōu)化執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，如何解決機(jī)器人拋光加工中的力-位-姿解耦控制問題，如何對相關(guān)研拋工藝進(jìn)行優(yōu)化，是本課題的重難點(diǎn)。
　　針對以上問題，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1).分析氣囊拋光特點(diǎn)，對駐留時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化

3、：以Preston方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)球形氣囊研拋大型非球面時(shí)的接觸區(qū)面積大小，接觸區(qū)內(nèi)壓力分布，接觸區(qū)內(nèi)速度分布模型，以均勻去除為目標(biāo)，得到各個(gè)研拋點(diǎn)上的駐留時(shí)間比。并利用ADAMS和 ABAQUS兩款仿真軟件進(jìn)行模擬仿真，驗(yàn)證推導(dǎo)結(jié)果。
　　2).完善機(jī)器人末端氣囊研拋系統(tǒng)：在已有的研究基礎(chǔ)上，改進(jìn)氣囊拋光頭，確定氣囊附屬結(jié)構(gòu)，通過實(shí)驗(yàn)，測得系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)。
　　3)研發(fā)氣壓控制系統(tǒng)：采用電氣比例閥和PLC控制，改進(jìn)氣壓控

4、制系統(tǒng)，對氣壓控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用系統(tǒng)辨識(shí)，確定系統(tǒng)控制方程，并對其進(jìn)行PID控制和仿真。使用STEP-7-Micro/WIN軟件，編寫PLC程序，實(shí)現(xiàn)對研拋過程中的實(shí)時(shí)法向力控制。
　　4).完成機(jī)器人離線編程系統(tǒng)：分析了實(shí)際工作區(qū)間特點(diǎn)，利用Matlab軟件完成對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解的推導(dǎo)計(jì)算。通過ADAMS、Matlab和 Pro\e三款軟件聯(lián)合仿真，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的離線調(diào)試。結(jié)合INFORMⅢ語言和C語言，編寫程序，