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气囊抛光机床数控代码生成与检验技术的研究

气囊抛光机床数控代码生成与检验技术的研究

作者：龚小玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

气囊抛光是一种新颖的抛光方法，该方法采用了新型的抛光工具和独特的运动形式，是一种高精度、高效率的加工光学元件的方法，具有广阔的应用前景。为了提高加工的自动化程度和系统的控制精度，气囊抛光机床配备了基于PMAC运动控制卡的... 详细信息

气囊抛光是一种新颖的抛光方法，该方法采用了新型的抛光工具和独特的运动形式，是一种高精度、高效率的加工光学元件的方法，具有广阔的应用前景。为了提高加工的自动化程度和系统的控制精度，气囊抛光机床配备了基于PMAC运动控制卡的数控系统，由于气囊抛光运动的特殊性，现有的CAD/CAM软件难以解决其数控代码生成的问题，因此本文主要开展了气囊抛光机床数控代码生成及代码检验技术的研究。首先，本文研究并制定了刀位文件的格式，该文件为后置处理提供加工过程中的工艺参数信息以及加工路径信息。在分析了气囊抛光机床的运动方式和机床结构的基础上，建立了机床数学模型，推导了后置处理算法，研究了“进动”机构的运动规律。然后，参照国际数控指令标准制定了气囊抛光数控系统指令规范，研究了数控代码生成的方法，并在此基础上对气囊抛光数控代码的检验技术进行了研究。在以上理论研究的基础上，本文以SolidWorks三维造型软件为图形平台，以Visual C++为软件开发工具，采用面向对象的方法，开发了气囊抛光代码生成和代码检验软件系统，有效地解决了气囊抛光数控系统中代码生成的问题。由于气囊抛光数控系统基于PMAC运动控制卡实现，为使数控程序能驱动气囊抛光机床，开发了气囊抛光数控加工软件。该软件用于将数控指令转换为相应的PMAC运动控制指令后驱动气囊抛光机床进行加工。最后，本文进行了气囊抛光实验，通过实验验证了本系统生成的数控代码在实际应用中的正确性和可靠性。

关键词：气囊抛光数控代码

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气囊抛光磨粒场形态与温度特性研究

气囊抛光磨粒场形态与温度特性研究

作者：沈亚琦浙江工业大学

学位级别：硕士

随着现代化的发展,模具大量的运用在汽车、摩托车、家用电器、日用塑料中。可以说模具已经和我们的生活、生产息息相关。其中表面抛光约占整个模具制造时间的50%。自上世纪80年代以来,国外就出现了许多新的超光滑表面加工技术以及光学... 详细信息

随着现代化的发展,模具大量的运用在汽车、摩托车、家用电器、日用塑料中。可以说模具已经和我们的生活、生产息息相关。其中表面抛光约占整个模具制造时间的50%。自上世纪80年代以来,国外就出现了许多新的超光滑表面加工技术以及光学非球面零件超精密加工技术。抛光工具设计和控制的目标,都是为了在抛光时得到“理想磨粒场”,因此,研究气囊工具与不同曲率工件接触时,磨粒场的形态十分重要。本论文研究的是“非一致曲率接触”状态下,抛光区中磨粒的运动状态和分布情况。本文的主要工作和成果如下:1.针对抛光区运动特性,设计了一套图像获取装置,将频闪摄影技术运用到磨粒场的研究当中;2.提出了一种新的方法和试验设备:拟将部分磨粒着色后与其他磨粒均匀混合,在抛光工具旋转时,采用频闪摄影技术高速拍摄透明工件模型中着色磨粒的动态特性和磨粒分布情况,通行序列图像处理和分析技术,得出磨粒场分布特性;3.研究了抛光区磨粒的运动轨迹,不同下压量下磨粒群的分布情况,不同抛光方式下磨粒群的分布情况;4.运用非接触式红外测温器测定抛光区平均温度,研究抛光区中温度变化及温度对抛光效果的反作用;5.基于磨粒场形态的研究,建立了优化的表面接触体系。本论文最终目的是为通过主动控制手段改变磨粒场,使之趋向“理想磨粒场”,进而改变磨粒场对材料去除特性的影响和实时控制曲面抛光效果的均匀化提供有力的理论基础和实践指导。

关键词：气囊抛光磨粒场高速摄影磨粒轨迹磨粒分布温度特性

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气囊抛光接触力控制系统研究

气囊抛光接触力控制系统研究

作者：敖海平浙江工业大学

学位级别：硕士

气囊抛光技术是一种新型的超精密加工技术,特别适用于自由曲面的加工。在模具表面气囊抛光过程中,抛光接触力会因为模具表面形貌误差、抛光轨迹误差和表面曲率变化等因素而不可避免的发生波动,而接触力的不稳定必然会影响最终抛光效果,... 详细信息

气囊抛光技术是一种新型的超精密加工技术,特别适用于自由曲面的加工。在模具表面气囊抛光过程中,抛光接触力会因为模具表面形貌误差、抛光轨迹误差和表面曲率变化等因素而不可避免的发生波动,而接触力的不稳定必然会影响最终抛光效果,降低抛光质量。基于对气囊抛光技术的研究及对抛光过程中接触力、气压和下压量等的实验分析成果,建立气囊抛光接触力控制系统,实现抛光过程中气囊抛光接触力的实时可控。主要内容包括： 1)通过实验研究了气囊下压量、充气压力和模具曲率半径对于接触的影响关系,给出了气囊下压量和充气压力对接触力的拟合公式,确定了接触力可调区间;进行了不同曲率半径表面接触区域的试验研究,通过试验发现接触区域的形状大小与赫兹接触理论相符： 2)设计了气囊抛光神经网络控制系统,包括气囊充气压力预测器和神经网络PID控制器,实现了特定接触力和下压量条件下气囊充气压力的预测和接触力的调控;3)设计气囊抛光接触力控制平台,介绍了控制平台的结构、工作原理及组成硬件,并对各组成硬件进行了性能测试;基于LabVIEW软件设计了接触力和气压控制程序;4)对气囊抛光接触力控制系统的跟踪特性进行了仿真和实验研究,验证系统具有较好的跟踪特性,并通过仿真与实验结果的对比证明了所建气囊接触力模型的正确性;5)分别通过接触力调控方式和普通方式对模具表面进行抛光实验,实验结果表明,采用接触力调控方式能有效抑制接触力的波动,使抛光过程中接触力保持平稳,从而能有效提高抛光的均匀性,提高抛光质量。本研究实现了气囊抛光接触力的可控,对于提高模具表面气囊抛光技术的自动化程度具有一定意义。

关键词：气囊抛光模具接触力控制 LabVIEw 神经网络PID

用于模具自由曲面的新型气囊抛光中磨粒场的分析

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中国机械工程 2014年第6期25卷 832-835页

作者：张利李研彪金明生朴忠宇计时鸣浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310032 浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室杭州310032

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。研究了气囊抛光接触区内磨粒的运动轨迹、压力分布和抛光力的分布情况,建立了气囊抛光接触区内磨粒的运动模型、压力模型,揭示了气囊抛光接触区内磨... 详细信息

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。研究了气囊抛光接触区内磨粒的运动轨迹、压力分布和抛光力的分布情况,建立了气囊抛光接触区内磨粒的运动模型、压力模型,揭示了气囊抛光接触区内磨粒直径对抛光力和被加工工件内部剪切应力的影响规律,研究了抛光过程中工件内部的剪切应力分布,明确了材料疲劳去除机理。为气囊抛光的应用奠定了理论基础。

关键词：气囊抛光压力抛光力材料疲劳去除机理

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机器人气囊抛光工具的参数标定

机械科学与技术 2020年第7期39卷 1060-1065页

作者：曾灿灿倪磊倪晋西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621000 成都睿坤科技有限公司成都610207

针对工业机器人气囊抛光工具参数标定困难的问题,提出一种简便有效、易于操作的工具坐标系参数标定新方法。首先介绍了工具坐标系的标定原理,建立了机器人抛光系统的各个坐标系,然后根据工件转台与机器人的位置关系,提出一种只依靠机器... 详细信息

针对工业机器人气囊抛光工具参数标定困难的问题,提出一种简便有效、易于操作的工具坐标系参数标定新方法。首先介绍了工具坐标系的标定原理,建立了机器人抛光系统的各个坐标系,然后根据工件转台与机器人的位置关系,提出一种只依靠机器人系统本身的工具参数标定算法,采用姿态转换及简单几何数学的计算即可实现。最后,以ER20D-C10型机器人为试验平台,对气囊抛光工具的参数进行标定并与传统标定方法对比,结果表明该方法是一种易操作、高精度的工具参数标定方法,满足机器人气囊抛光的技术要求。

关键词：工业机器人气囊抛光工具坐标系参数标定

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模具气囊抛光工艺规划方法

制造技术与机床 2013年第5期 25-29页

作者：陈国达金明生计时鸣浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310032

针对目前模具抛光工艺规划方法研究的不足,提出一种模具气囊抛光总体工艺规划方法。基于抛光实验,研究了不同磨粒粒度水平下工件表面粗糙度的变化规律及可达的最小粗糙度值,提出一种基于不同抛光阶段中磨粒粒度选取的模具气囊抛光工序... 详细信息

针对目前模具抛光工艺规划方法研究的不足,提出一种模具气囊抛光总体工艺规划方法。基于抛光实验,研究了不同磨粒粒度水平下工件表面粗糙度的变化规律及可达的最小粗糙度值,提出一种基于不同抛光阶段中磨粒粒度选取的模具气囊抛光工序规划方法,该方法有助于实现抛光工序的智能规划。最后基于此方法进行了抛光实验,抛光效果较好。

关键词：模具气囊抛光工艺规划抛光工序

基于磁流变力矩伺服的非球面气囊抛光方法研究

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制造业自动化 2012年第23期34卷 4-6页

作者：沙树静郑堤王龙山史永杰郭淼吉林大学机械科学与工程学院长春130022 长春工业大学机电工程学院长春130012 浙江大学宁波理工学院机电与能源分院宁波315100 理训中心空军飞行实验训练基地沧州061036 北京国电富通科技发展有限责任公司北京100070

利用磁流变液的可调可控性,首先介绍了自行研制的非球面数控气囊抛光系统及样机,结合数控机床,针对非球面零件进行了抛光实验,分析了抛光过程中励磁电流与研抛力之间的关系,研究了励磁电流、气囊姿态角、气囊压缩量、气囊旋转速度等工... 详细信息

利用磁流变液的可调可控性,首先介绍了自行研制的非球面数控气囊抛光系统及样机,结合数控机床,针对非球面零件进行了抛光实验,分析了抛光过程中励磁电流与研抛力之间的关系,研究了励磁电流、气囊姿态角、气囊压缩量、气囊旋转速度等工艺参数对抛光接触区特征的影响,为气囊抛光加工过程中合理选择参数提供了依据,同时实验验证了基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的这种新型气囊抛光方法是一种能够加工和制造超精密光滑表面的有效、切实可行的加工方法。

关键词：气囊抛光磁流变力矩伺服装置(MRT) 工艺参数非球面

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机器人光学自由曲面气囊抛光工具的位姿研究

机械设计与研究 2019年第2期35卷 22-25,35页

作者：曾灿灿倪磊向北平叶科伟艾攀华西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621000

为了更好实现光学自由曲面的有效加工,根据计算机控制光学表面成型技术原理,将工业机器人与气囊抛光技术相结合,提出一种光学自由曲面加工的新方法。本文首先建立了机器人抛光系统,分析了气囊抛光工具与工件表面的抛光位姿关系,然后根... 详细信息

为了更好实现光学自由曲面的有效加工,根据计算机控制光学表面成型技术原理,将工业机器人与气囊抛光技术相结合,提出一种光学自由曲面加工的新方法。本文首先建立了机器人抛光系统,分析了气囊抛光工具与工件表面的抛光位姿关系,然后根据气囊抛光工具与工件表面的数学关系,提出一种气囊抛光工具的位姿求取算法。在此基础上,以六轴工业机器人为实验平台,对确定的自由曲面进行计算验证,规划出抛光路径,推导了气囊抛光工具姿态控制算法。结果表明,该位姿求取算法满足机器人气囊抛光技术的要求,能够实现理想的抛光工具姿态控制。

关键词：工业机器人光学自由曲面气囊抛光位姿

适应自由曲面曲率的气囊抛光残留高度量化理论研究

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适应自由曲面曲率的气囊抛光残留高度量化理论研究

作者：王策燕山大学

学位级别：硕士

自由曲面零件在多种领域都有广泛的应用,对自由曲面加工的方法也多种多样,为了获得高精度自由曲面,通常会进行抛光处理。残留高度定量化是研究粗糙度的基础,为了改善表面质量,近些年来针对传统抛光加工方式对自由曲面加工时因加工效率较... 详细信息

自由曲面零件在多种领域都有广泛的应用,对自由曲面加工的方法也多种多样,为了获得高精度自由曲面,通常会进行抛光处理。残留高度定量化是研究粗糙度的基础,为了改善表面质量,近些年来针对传统抛光加工方式对自由曲面加工时因加工效率较低,抛光工具与自由曲面表面吻合较差等缺点出现了一种新方法,即气囊抛光,这种方法的出现给研究自由曲面抛光提供了新的思路。本文研究的主要是与自由曲面气囊抛光残留高度定量化基础研究相关内容,具体研究内容如下:(1)采用NURBS方法建立自由曲面模型,依据自由曲面主曲率和高斯曲率进行面特征分析,将自由曲面面型进行分片,分片结果是按照面型进行划分,分为凸面、凹面、过渡面,并通过Solidworks软件自带的斑马条纹功能来寻找自由曲面过渡区,进行判断过渡区是相交、相切还是曲率连续。(2)数学公式解答是定量化研究的最直观的表达方式。在建立材料去除函数时采用经典的Preston方程作为自由曲面材料去除的基础,利用弹性力学布西内斯克解答公式以及微积分知识求得了影响气囊抛光头弹性系数的因素,并给出相关数学上的公式。在处理自由曲面过渡区依据等效球面处理,解决了自由曲面中凸面、凹面尤其是过渡区如何等效处理的问题,给出了等效曲率半径公式在数学上解答。证明了等效曲率半径公式无论在过渡区还是在非过渡区都适用,并通过MATLAB计算发现了过渡区两个不同方向平均曲率夹角在0-180°之间变化时对等效曲率半径的影响规律。(3)利用MATLAB软件通过模拟仿真对材料去除模型中一些未知参数进行求解,并将材料去除函数模拟仿真结果与实际实验条件结果进行对比分析来进行判断材料去除模型以及等效曲率半径在的应用中结果正确性。(4)在进行研究自由曲面定量化时主要针对的是残留高度研究,利用空间坐标系变换原理来处理自由曲面中不同点材料去除函数相交的轮廓情况,分析并给出了在抛光点处残留高度具体求解过程以及计算公式。

关键词：自由曲面气囊抛光材料去除等效球面残留高度