工業(yè)機器人精鏜飛機交點孔顫振研究及其數(shù)值模擬分析.pdf

1、終端執(zhí)行器與工業(yè)機器人組成的加工系統(tǒng)是實現(xiàn)飛機交點孔精鏜加工的有效方法，然而工業(yè)機器人屬于典型的連桿串聯(lián)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)剛度弱，固有頻率低，受到交變鏜削力作用易發(fā)生振動。在壓腳作用下，機器人精鏜加工系統(tǒng)抵抗振動的能力雖然得到很大提高，但是仍然容易產(chǎn)生顫振，嚴重地影響了加工工件表面質(zhì)量和鏜削效率。為此，針對機器人精鏜交點孔易產(chǎn)生顫振的難題，本文重點研究機器人精鏜顫振機理、顫振的辨識、預(yù)報與抑制等關(guān)鍵問題，以保證交點孔的加工質(zhì)量和鏜削效率。論文主

2、要研究內(nèi)容如下:
　　闡述了飛機交點孔的重要作用及其加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了機器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和加工工藝流程，構(gòu)建了精鏜坐標系與機器人坐標系，給出了機器人坐標系具體標定方法，并敘述了機器人精鏜加工系統(tǒng)易于產(chǎn)生顫振的結(jié)構(gòu)屬性，切削顫振機理及其辨識、預(yù)測與抑制研究現(xiàn)狀。采用Denavit-Hartenberg(D-H)法建立精鏜加工系統(tǒng)所用ABB6600-175/2.55機器人的運動學方程，并在此基礎(chǔ)上對機器人精鏜加工系統(tǒng)進

3、行關(guān)節(jié)剛度辨識及模態(tài)分析，獲得精鏜姿態(tài)下機器人精鏜加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性;
　　基于獲得的機器人精鏜加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性，綜合考慮系統(tǒng)剛度、切屑變形和犁耕效應(yīng)的影響，建立機器人精鏜動力學模型，并進行了數(shù)值求解。結(jié)果顯示平穩(wěn)條件下的最大相對誤差小于13％、振動條件下的最大相對誤差小于21％，驗證了所建模型的準確性。利用該模型獲得了鏜削交變力對機器人弱剛度系統(tǒng)振動的影響規(guī)律，從而有利于機器人精鏜振動的抑制和顫振的研究;

4、r>　　基于系統(tǒng)動力學建模過程中獲得的動態(tài)鏜削力和壓腳作用下系統(tǒng)的受力模型，對機器人精鏜顫振機理及穩(wěn)定性進行研究，建立了壓腳作用下的機器人精鏜顫振模型，繪制了穩(wěn)定性葉瓣圖，并獲得機器人精鏜加工系統(tǒng)穩(wěn)定極限鏜削條件。通過機器人精鏜高強度鋼正交試驗，驗證顫振模型的正確性及穩(wěn)定性預(yù)測方法的有效性，結(jié)果顯示提高系統(tǒng)剛度可以顯著地抑制顫振振幅的增長，因此優(yōu)化機器人位姿、提高關(guān)節(jié)剛度對精鏜系統(tǒng)顫振的抑制具有重要意義;
　　結(jié)合鏜削穩(wěn)定狀態(tài)向顫

5、振狀態(tài)過渡時的典型特征，通過在線拾取精鏜過程中的測力儀力信號與光柵尺振幅信號，引入經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解法(EMD)和希爾伯特-黃變換法(HHT)，并分析統(tǒng)計各本征模態(tài)函數(shù)的Hilbert譜，提取出顫振發(fā)生的征兆特征，實現(xiàn)了機器人精鏜顫振的早期快速辨識和預(yù)報?；谒⒌念澱衲Ｐ蛷睦碚撋涎芯苛藱C器人精鏜加工系統(tǒng)剛度、加工參數(shù)、刀具幾何參數(shù)對顫振的影響規(guī)律，進而提出機器人精鏜顫振抑制策略;
　　根據(jù)獲得的精鏜姿態(tài)下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)特性，基