机器人-主轴系统耦合作用下的刀尖频响预测

作     者：韩启超 籍永建 徐小康 HAN Qichao;JI Yongjian;XU Xiaokang

作者机构：北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室北京100192 北京信息科技大学机电工程学院北京100192 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 

出 版 物：《组合机床与自动化加工技术》 (Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique)

年 卷 期：2024年第7期

页      面：57-63页

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52105428) 北京市教育委员会科学研究计划项目(KM202111232006) 北京信息科技大学重点培育项目(2121YJPY203) 北京信息科技大学“勤信拔尖人才”培育计划项目(QXTCP B202401) 

主　　题：工业机器人 频响函数 刚度 主轴系统 固有频率 

摘      要：针对机器人铣削系统的刀尖动力学特性受机器人与主轴系统耦合作用影响,难以有效预测的问题,提出了考虑机器人-主轴系统耦合作用的刀尖频响函数预测方法。采用现场试验与理论分析相结合的方式构建了机器人末端刚度预测模型,揭示了机器人末端刚度随加工路径的变化规律,构建了末端刚度拟合函数。采用仿真软件构建了主轴系统有限元模型,制定了机器人与主轴系统耦合策略,提出了考虑结合面刚度特性的刀尖频响函数预测方法,构建了包含机器人刚度特性的刀尖频响函数预测模型。通过现场试验对模型有效性进行了验证,结果表明本模型对刀尖固有频率的预测误差为1.313%,频率幅值预测误差为0.502%,可用于机器人在不同位姿下刀尖固有频率的预测分析。研究了刀尖固有频率随机器人加工路径的变化规律,实现了特定加工路径下机器人铣削系统刀尖固有频率的有效预测。