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考虑廓形特征的机器人异型盘磨削接触力建模
1
作者
郭万金
吴广
+6 位作者
朱恒
陈柱宏
詹子立
曹雏清
赵立军
郭磊
朱文锋
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期167-180,共14页
目的为表征具有尖端小、比压大廓形特征的机器人异型盘磨削接触力,针对异型盘薄板与橡胶板双层结构形式,提出一种考虑廓形特征影响的包含薄板挠曲形变和橡胶板弹性形变的机器人异型盘磨削接触力建模方法。方法首先,基于弹性薄板弯曲理论...
目的为表征具有尖端小、比压大廓形特征的机器人异型盘磨削接触力,针对异型盘薄板与橡胶板双层结构形式,提出一种考虑廓形特征影响的包含薄板挠曲形变和橡胶板弹性形变的机器人异型盘磨削接触力建模方法。方法首先,基于弹性薄板弯曲理论,分析薄板挠曲形变与接触力关系。其次,依据静态弹性理论,建立橡胶板在弹性形变区域内弹性形变与接触力模型。再次,开展有限元数值模拟实验求解橡胶板弹性形变参数和薄板挠曲形变参数,并通过变量替换建立接触力与异型盘法向进给位移数值形式反函数模型。最后,搭建机器人异型盘磨削实验平台,分别开展1种平面与3种曲率曲面工件的机器人异型盘接触力模型验证实验和1种侧曲面圆台铸铁工件的机器人异型盘磨削一致性验证实验。结果机器人异型盘接触力模型验证实验结果表明,当盘倾角较大时,能够较为准确地预测接触力。机器人异型盘磨削一致性验证实验结果表明,在相同的磨削参数条件下,3条磨削路径(路径1、2、3)的磨削深度平均值分别为0.0663、0.0632、0.0645 mm,最大偏差分别为0.0139、0.0090、0.0108 mm,变异系数分别为11.2%、6.4%和9.6%。实验验证了所提方法的有效性。结论所提方法考虑了异型盘廓形特征,将工件表面曲率、盘倾角、廓形参数和异型盘尺寸等参数包含在磨削接触力模型中,并描述了磨削接触力与异型盘法向进给位移的数值形式反函数关系,能够度量异型盘磨削作业接触区域和解释磨削接触力影响因素,可为机器人异型盘的高效率、高质量恒定接触力磨削提供理论依据。
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关键词
接触力建模
异型盘磨削
挠曲形变
弹性
形变
机器人磨削
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职称材料
题名
考虑廓形特征的机器人异型盘磨削接触力建模
1
作者
郭万金
吴广
朱恒
陈柱宏
詹子立
曹雏清
赵立军
郭磊
朱文锋
机构
长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室
长三角哈特机器人产业技术研究院
埃夫特智能装备股份有限公司
芜湖哈特机器人产业技术研究有限公司
安徽工程大学计算机与信息学院
哈尔滨工业大学机电工程学院
出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期167-180,共14页
基金
国家自然科学基金面上项目(52275005)
中央高校基本科研业务费专项资金(300102253201)
+3 种基金
中国博士后科学基金(2022M722435)
安徽省博士后研究人员科研活动经费资助项目(2023B675,2022B627)
安徽工程大学校企合作项目(2023qyhz15)
陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-QN-0472)。
文摘
目的为表征具有尖端小、比压大廓形特征的机器人异型盘磨削接触力,针对异型盘薄板与橡胶板双层结构形式,提出一种考虑廓形特征影响的包含薄板挠曲形变和橡胶板弹性形变的机器人异型盘磨削接触力建模方法。方法首先,基于弹性薄板弯曲理论,分析薄板挠曲形变与接触力关系。其次,依据静态弹性理论,建立橡胶板在弹性形变区域内弹性形变与接触力模型。再次,开展有限元数值模拟实验求解橡胶板弹性形变参数和薄板挠曲形变参数,并通过变量替换建立接触力与异型盘法向进给位移数值形式反函数模型。最后,搭建机器人异型盘磨削实验平台,分别开展1种平面与3种曲率曲面工件的机器人异型盘接触力模型验证实验和1种侧曲面圆台铸铁工件的机器人异型盘磨削一致性验证实验。结果机器人异型盘接触力模型验证实验结果表明,当盘倾角较大时,能够较为准确地预测接触力。机器人异型盘磨削一致性验证实验结果表明,在相同的磨削参数条件下,3条磨削路径(路径1、2、3)的磨削深度平均值分别为0.0663、0.0632、0.0645 mm,最大偏差分别为0.0139、0.0090、0.0108 mm,变异系数分别为11.2%、6.4%和9.6%。实验验证了所提方法的有效性。结论所提方法考虑了异型盘廓形特征,将工件表面曲率、盘倾角、廓形参数和异型盘尺寸等参数包含在磨削接触力模型中,并描述了磨削接触力与异型盘法向进给位移的数值形式反函数关系,能够度量异型盘磨削作业接触区域和解释磨削接触力影响因素,可为机器人异型盘的高效率、高质量恒定接触力磨削提供理论依据。
关键词
接触力建模
异型盘磨削
挠曲形变
弹性
形变
机器人磨削
Keywords
contact force modeling
special-shaped disc grinding
flexural deformation
elastic deformation
robotic grinding
分类号
TG741 [金属学及工艺—刀具与模具]
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出处
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1
考虑廓形特征的机器人异型盘磨削接触力建模
郭万金
吴广
朱恒
陈柱宏
詹子立
曹雏清
赵立军
郭磊
朱文锋
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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