铣削机器人加工误差建模及实验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengwwwchao
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目前,工厂多使用大型数控加工中心进行超大构件整体式加工,存在成本高、改造难、利用率低等问题。而铣削加工机器人具有工作范围大、成本低和可扩展性强的优势,可以解决上述大构件整体式加工难题。但相比于数控机床,铣削加工机器人低精度和低刚度的劣势限制了其在金属切削领域的进一步应用,针对该问题,本文在机器人运动学基础上定位误差模型,通过实验辨识误差模型相关参数,制定机器人定位误差补偿方案和机器人铣削加工方案降低加工误差。  本文首先对机器人运动学理论进行研究。分析IRB2400型工业机器人结构,建立了D-H运动学模型,详细推导了机器人正逆运动学公式和雅克比矩阵,并测试机器人主要性能指标。  之后,建立了铣削机器人加工误差模型并辨识了模型参数。从稳态加工角度分析了机器人加工误差影响因素,建立铣削力模型并进行受力分析。机器人定位误差作为加工误差的主要影响因素,本文在机器人微分变换基础上建立机器人加工误差模型,包括几何误差模型和关节误差模型,并通过辨识实验完善误差模型,提出了机器人几何误差补偿方案。  最后,提出了机器人铣削加工方案,设计了铣削加工实验。根据误差模型及相关实验分析,提出了机器人铣削加工策略和加工对刀方案。根据机器人模态分析研究选定主轴转速,通过铣削力测量实验验证铣削力模型。对各切削参数对工件表面粗糙度的影响进行了实验探讨。通过铣削加工验证实验证明了机器人铣削加工策略和对刀方案可以降低加工误差。
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