复杂曲面机器人精密研磨抛光技术及装备
机器人打磨技术交流(一)
德国SHL公司 西班牙MEPSA 研磨抛光系统
1、对类似水龙头等目标工具的打磨抛光工艺来说，外形曲面、曲线比较复杂，要求机器人 能完成高精度的数千点打磨轨迹，这对机器人的运动编程提出了较高的要求。合理的方式是 通过离线模拟仿真以及在线调试配合来完成，因此需要机器人配置有功能强大的离线仿真软 件系统。而对打磨工艺的理解深度，也会之间影响到编程的效果，从而影响到工件打磨后的 产品质量。 2、防护等级 打磨作业工况恶劣，机器人防护等级要求高，一般要求达到防护等级为IP65。 3、机器人用来进行位置控制，是刚性的；砂带机要进行磨削，为保证两者接触时的安全及 压力的稳定，需要力控制的驱动使系统具有一定的柔性；另一方面为了提高磨削精度，要求 砂带机能够快速响应磨削应力的变化，要确保力控制具有一定的精度 4、打磨砂带会随着持续使用而逐渐磨损，因此需要机器人能通过记录或加装力矩检测传感 器的方式来实现跟踪检测砂带的磨损情况，从而适时调整打磨轨迹，保证打磨质量。这一技 术点被称为砂带补偿，压力补偿，速度补偿是常见的技术实现方式，但这都是需要做相应的 硬件配置及软件开发来实现。
定义：是一种通过机器人抓手夹持工件，把工件分别送达到各种位置固定的打磨机床设备， 分别完成磨削、抛光等不同工艺和各种工序的打磨加工的打磨机器人自动化加工系统。其中 砂带打磨机器人最为典型。
构成：
1、机器人本体 2、工件型打磨机器人配备的打磨设备。 1、按打磨工艺要求，分别配置砂带机、毛刷机、砂轮机、抛光机等。 2、按精度要求，分别配置粗加工、半精加工、高精加工等各种工艺的打磨设备。 3、工件型打磨机器人的夹具 4、工件型打磨机器人的力控技术 工件型打磨机器人，可根据打磨需要配置力控制器，通过力传感器，及时反馈机器人在打磨 过程中工件与打磨设备的附着力，以及打磨程度，防止机器人过载，或工件打磨适度，从而 确保工件打磨的一致性，防止产生废品。
机器人打磨方案
1.机器人打磨方案符合国家相关法律法规要求，如《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国职业病防治法》等；
2.选用机器人及打磨设备符合国家强制性标准，确保设备质量和安全；
3.严格执行打磨工艺和操作规程，确保生产过程合法合规；
4.采取有效安全防护措施，保障员工安全和健康。
五、方案实施与评估
2.选用机器人及打磨设备符合国家强制性标准，确保设备质量和安全；
3.严格执行打磨工艺和操作规程，确保生产过程合法合规；
4.采取有效的安全防护措施，保障员工安全和健康。
五、方案实施与评估
1.根据本方案进行设备选型、采购、安装及调试；
2.对操作人员进行专业培训，确保熟练掌握机器人编程和操作技能；
3.开展生产试运行，优化打磨工艺参数，提高生产效果；
-重复定位精度高，满足打磨精度要求；
-结构紧凑，占地面积小；
-操作简便，易于编程和维护。
2.打磨工具选型
根据工件材质、形状和打磨要求，选用以下打磨工具：
-砂带机：适用于平面、曲面等大面积打磨；
-砂轮机：适用于硬质材料、异形工件的打磨；
-钢丝刷：适用于去毛刺、清理焊缝等作业。
3.打磨工艺参数设置
根据工件材质和打磨要求，合理设置以下工艺参数：
-打磨速度：确保打磨效果，避免过快或过慢；
-打磨压力：根据工件硬度和打磨要求调整压力；
-砂带（砂轮）粒度：根据打磨阶段选择合适的粒度；
-冷却方式：干磨或湿磨，确保打磨过程温度可控。
4.机器人编程与控制
采用专业的机器人编程软件，实现以下功能：
-确定打磨路径和顺序，优化打磨工艺；
-设置合理的速度、加速度等参数，保证打磨效果；
第2篇
复杂曲面零件的加工与测量技术
复杂曲面零件的加工与测量技术复杂曲面零件的加工与测量技术在现代制造业中扮演着至关重要的角色。
由于复杂曲面零件的几何形状复杂，传统的加工和测量方法已经无法满足对其高精度和高质量的需求。
因此，研究和应用新的加工和测量技术对于提高零件的生产效率和质量至关重要。
本文将探讨复杂曲面零件加工与测量技术的一些重要发展和应用。
一、加工技术1. 数控加工技术数控加工技术是一种通过预先编程的方式，利用数控机床对复杂曲面零件进行加工的方法。
通过将设计师绘制的零件图形转化为数控机床可以理解的程序，精确控制机床的运动轨迹和刀具的运动参数，实现对复杂曲面零件的高精度加工。
数控加工技术不仅提高了生产效率，还可以减少加工误差，提高零件的质量和精度。
2. 高速切削技术高速切削技术是指在高速旋转条件下进行金属切削加工的技术。
这种技术通过提高切削速度和进给速度，减少切削时间和切削力，降低切削温度和切削振动，从而实现对复杂曲面零件的高效加工。
高速切削技术可以有效地提高加工效率和零件的表面质量，同时也可以减少切削工具的磨损和损伤。
二、测量技术1. 光学测量技术光学测量技术是利用光学原理对复杂曲面零件进行测量的方法。
常用的光学测量技术包括激光测量、视觉测量和相机测量等。
这些技术可以非接触地获取零件的三维形貌和尺寸信息，并通过计算机处理和分析，得到零件的测量结果。
光学测量技术具有高精度、高效率和非接触等优点，广泛应用于复杂曲面零件的测量领域。
2. 接触式测量技术接触式测量技术是指通过接触传感器对复杂曲面零件进行测量的方法。
常用的接触式测量技术包括坐标测量、形状测量和表面测量等。
这些技术通过在零件表面接触传感器进行测量，获取零件的形状、尺寸和表面粗糙度等信息。
接触式测量技术具有高精度和可靠性的特点，适用于对复杂曲面零件的几何形状和尺寸进行测量。
三、加工与测量技术的应用1. 航空航天工业在航空航天工业中，复杂曲面零件的加工和测量技术对飞机和宇宙飞船的制造具有重要意义。
精密研磨与抛光(精密加工)
表面平滑
在抛光过程中，工件表面逐渐被 磨平，最终达到镜面或高度平滑
的效果。
表面改性
在抛光过程中，工件表面可能会 发生物理或化学变化，如表面层 晶格结构的变化或表面化学成分
的改变。
抛光工艺参数
压力
抛光压力是影响抛光效果的重要参数，压力过大会导致工件表面 损伤，过小则抛光效率低下。
02
精密研磨技术
研磨材料
01
02
03
04
刚玉
常用作研磨材料，具有高硬度 和耐磨性，适用于硬材料的研
磨。
碳化硅
具有高硬度和高韧性，适用于 研磨硬而脆的材料。
氧化铝
具有较好的韧性和耐磨性，适 用于研磨软材料和中等硬度的
材料。
天然磨料
如河砂、海砂等，可用于粗研 磨和抛光。
研磨机理
切削作用
研磨材料表面上的磨粒在压力作 用下切入工件表面，切削出微小
智能化的发展
智能检测与监控系统
通过引入传感器和智能化检测技术，实现对 研磨与抛光过程的实时监测和数据采集，提 高加工过程的稳定性和可靠性。同时，通过 数据分析与处理，优化加工参数，提高加工 效率和表面质量。
自动化生产线
通过集成机器人、自动化设备和智能化管理 系统，构建自动化生产线，实现研磨与抛光 过程的自动化和连续化生产。这将大幅提高 生产效率，降低人工成本，提升企业竞争力
总结词
高分子材料的研磨与抛光是实现高分子材料表面高精度和高光洁度的重要手段。
详细描述
高分子材料的研磨与抛光主要采用金刚石、刚玉等硬质材料作为磨料，通过研磨、抛光等工艺去除高 分子材料表面的凸起和划痕，以提高其表面质量和性能。高分子材料的研磨与抛光广泛应用于塑料、 橡胶、涂料等领域。
大型复杂曲面机器人加工关键技术及应用 公示
大型复杂曲面机器人加工关键技术及应用公示全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着科技的不断发展，大型复杂曲面机器人加工技术已经成为工业制造领域中不可或缺的一部分。
这一技术的应用范围非常广泛，涵盖了航空航天、汽车制造、船舶建造等多个领域。
本文将介绍大型复杂曲面机器人加工的关键技术及其应用。
一、大型复杂曲面机器人加工的概念大型复杂曲面机器人加工是指利用机器人技术对曲面结构进行加工处理的过程。
这种加工方式不仅可以提高加工的精度和效率，还可以减少人工劳动，降低生产成本。
大型复杂曲面通常具有曲线多、复杂度高的特点，传统的加工方法往往难以满足其精度和质量要求。
1. 曲面扫描技术：曲面扫描是大型复杂曲面机器人加工的第一步，通过扫描仪对待加工的曲面进行扫描，生成三维曲面模型，为后续加工提供准确的数据支持。
2. 路径规划技术：路径规划是大型复杂曲面机器人加工的核心技术之一，它确定了机器人在加工过程中的轨迹和速度，直接影响加工效率和质量。
3. 自动校正技术：由于大型复杂曲面通常具有形状复杂、尺寸精度要求高等特点，机器人加工过程中难免会出现误差，因此自动校正技术就显得尤为重要。
4. 高精度传感技术：传感技术在大型复杂曲面机器人加工中起着至关重要的作用，通过传感器对加工过程进行监控和反馈，实时调整机器人的运动轨迹，保证加工精度和质量。
5. 智能化控制技术：大型复杂曲面机器人加工通常需要多个机器人协同作业，智能化控制技术可以实现对多台机器人的集中控制和调度，提高加工效率和生产能力。
1. 航空航天领域：在航空航天领域，大型复杂曲面机器人加工技术被广泛应用于飞机机身、发动机外壳等部件的加工和组装，可以大大提高零部件的精度和质量。
2. 汽车制造领域：在汽车制造领域，大型复杂曲面机器人加工技术可以用于汽车车身的焊接、涂装等工艺，提高汽车生产线的自动化程度和生产效率。
3. 船舶建造领域：在船舶建造领域，大型复杂曲面机器人加工技术可以用于船体的加工和装配，提高船舶制造的精度和速度，缩短建造周期。
非球面超精密抛光技术研究现状_袁巨龙
机器人打磨抛光实训系统技术方案(纯方案,9页)
图片仅供参考，以实际配置为准该系统依据国家相关职业工种培养及鉴定标准，结合中国当前制造业的岗位需求设计研发而成。
该系统由该系统涵盖了机、电、光、气一体化专业中所涉及的多学科、多专业综合知识，可最大程度缩短培训过程与实际生产过程的差距，涉及的技术包括： PLC 控制技术、传感器检测技术、气动技术、电机驱动技术、计算机组态监控及人机界面、机械结构与系统安装调试、故障检测技术技能、触摸屏技术、运动控制、计算机技术及系统工程等。
1、系统采用计算机仿真现代化信息技术手段，通过操作、模拟、仿真三个培训层面，解决专业培训理论、实验、实习和实际应用脱节的问题。
2、系统操作安全(多重人身、设备安全保护)、规范，使用灵活，富有现代感。
3、模块化结构，各任务模块可与机器人组合完成相应任务4、开放式设计：可根据实训内容选择机器人夹具及载体模型；并根据学员意愿选择在实训平台的安装位置及方向；且具有很好的延伸型，客户可根据自己的需求开发新模型及夹具。
1、三相四线380V±10% 50HZ2、工作环境：温度-10℃－+40℃，相对湿度<85％(25℃)，无水珠凝结海拔<4000m3、电源控制：自动空气开关通断电源，有过压保护、欠压保护、过流保护、漏电保护系统。
4、输出电源：(1)三相四线 380V±10% 50HZ(2)直流稳压电源： 24V/5A，7、机器人： ABB IRB26001、实训台实训台体采用优质钢板(板厚 1.2mm)制作，表面喷涂处理；实训台面采用型材结构搭建，可任意安装机器人或其它执行机构；并有不锈钢网孔电气安装板 (板厚 1.5mm)，用于安装控制器件与电源电路；实训台上配有相应的操作面板，采用内嵌按钮和指示灯，分别为“启动”、“停止”、“复位”，并且具备急停功能；可编程逻辑控制器安装于电气网孔板上，实现机器人与各任务模块的组合；实训台底脚上安装有脚轮，能够方便移动与定位。
复杂曲面机械零件的数控加工优化研究
复杂曲面机械零件的数控加工优化研究1. 引言复杂曲面机械零件的数控加工是现代制造技术领域的关键问题之一。
在机械零件的加工过程中，通过合理的数控加工优化研究，可以提高加工效率、降低成本、提高零件质量。
本文将探讨复杂曲面机械零件的数控加工优化问题，并提出相应的解决策略。
2. 数控加工的挑战与需求复杂曲面机械零件具有形状复杂、加工难度大、加工工艺复杂等特点，使得数控加工面临一系列挑战。
首先，复杂曲面的数学描述与数控机床的坐标系描述存在差异，需要进行坐标系变换和数学模型转换。
其次，复杂曲面的加工路径不规则，需要合理设计加工路径，减少加工时间和误差。
此外，由于复杂的曲面结构，加工过程中容易出现切削震动、刀具磨损等问题，也需要进行相应的优化处理。
3. 数控加工优化的策略为了解决复杂曲面机械零件加工过程中的问题，需要采取针对性的数控加工优化策略。
以下是几个常用的策略：3.1 五轴加工技术五轴加工技术是一种常用的复杂曲面机械零件数控加工优化策略。
通过增加刀具在不同方向上的旋转能力，可以减少加工路径，提高加工效率，减少误差。
这种技术能够处理复杂曲面的多个曲率变化，提高加工精度和表面质量。
3.2 加工路径优化加工路径优化是为了减少加工时间和误差，提高加工效率的一项重要技术。
通过合理规划加工路径，减少刀具在曲面上的移动距离，可以大大提高加工效率。
同时，还可以通过优化刀具进给速度、切削深度等参数，减少切削震动等问题。
3.3 刀具轨迹优化复杂曲面加工过程中，刀具的接触点会发生变化，而曲面的局部特性也会影响刀具的入射角度。
因此，刀具轨迹的优化是提高加工精度和表面质量的关键。
通过合理设计刀具轨迹，保证刀具与曲面的最佳接触，可以实现高质量的加工效果。
3.4 切削参数优化切削参数的优化对于复杂曲面机械零件数控加工至关重要。
通过合理选择切削速度、进给速度、切削深度等参数，可以最大程度地减少切削震动、刀具磨损等问题，提高加工质量。
4. 数控加工优化实例分析以某复杂曲面机械零件的数控加工为例进行分析。
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复杂曲面机器人精密研磨抛光 技术及装备
中国科学院沈阳自动化研究所
摘要：中国科学院沈阳自动化研究所研制了一套集 数字化测量、误差评价、自适应加工路径生成、磨 削过程力/位置混合控制、自适应工艺参数优化为一 体的复杂曲面零件机器人磨削智能化加工系统，解 决了复杂曲面机器人精密研磨抛光工艺及装备中的 一系列共性技术，实现了极限工况下强约束高性能 精密复杂曲面部件的高效加工，具有重要的理论价 值和应用前景。目前，该系统已在航空、航天、汽 车、民用等领域得到了应用，为推动机器人先进制 造技术用于生产实践的转变提供了技术支撑。发展 出的面向复杂曲面精密高速加工的机器人自动加工 新技术、新工艺和新方法，相对于传统人工操作方 法，综合效率提升达50%以上，经济效益及社会效 益显著。
项目背景
复杂曲面精密研磨抛光加工是航空、国防、 能源、运载等领域产品制造中的精加工工序，对产 品的加工质量及生产成本有着决定性作用。目前， 国内制造企业大部分仍然采取落后的手工磨抛作 业，采用去除→测量→再去除→再测量的试凑加工 方式，加工质量高度依赖于操作工人的经验，不仅 难以实现加工质量高、效率高，加工过程产生的噪 声、粉尘等恶劣环境对工人的身体健康也有着极大 地危害，已成为约束高质量复杂曲面高精制造技术 发展的瓶颈。对于复杂曲面的磨抛加工，手工精加 工工时在美国、日本和德国等发达工业国家小于总 工时的1/3，而在我国则高达85%以上。鉴于机器人 的构造和性能充分体现了自动化装置的优点，特别 是体现了智能性、适应性、准确性以及在各种环境 中完成作业的能力，采用工业机器人技术进行复杂
图2 客车中涂漆智能打磨机器人 （3）在核工业制造领域的应用——核一级主泵 机器人智能磨削加工系统（如图3所示） 采用工业机器人实现核一级主泵的自动化高精
图3 核一级主泵机器人智能磨削加工系统
效益分析
本项目主要为制造装备业、先进机加工行业 及航空企业提供高性能机器人自动高精加工关键技 术，以系统集成装备和软件系统或对某些关键件生 产单独解决方式服务于先进制造业。项目突破复杂 曲面叶片自动化磨抛装备与工艺的多项关键技术， 建立复杂曲面零件的机器人智能制造装备、控制、 工艺及验证技术群，支撑复杂曲面零件加工与机器 人智能制造的发展。形成了复杂曲面精密研磨抛光 装备研发及一体化智能制造能力，建立基于力/位 置混合控制及多传感融合特征的机器人曲面加工制 造技术优势的创新制造体系，并在国内首次提出了 面向感知、决策、加工一体化智能制造的机器人磨 抛方案，实现了多机器人协同作业、智能分区、自 适应路径规划等技术。实现了技术创新体系与产业 体系互动发展，支撑了我国机器人先进制造工业发 展，助力高端装备制造业转型升级。
起到了关键性作用。
51 2019.04 AUTOMATION PANORAMA
度打磨加工，显著提高工件打磨的表面粗糙度和平 整度的一致性，机器人配合带移动的转台，可以实 现主泵整个型面的打磨。
图1 飞机座舱透明件机器人研磨抛光系统 （2）汽车制造领域实施情况——客车中涂漆智 能打磨机器人（如图2所示） 项目目标是实现基于智能机器人技术的大客车表 面中涂漆、腻子的高效率、高质量打磨，替代目前的 人工打磨操作方法。该项目采用双轨道机器人布置方 式，可以实现总长达14米的大客车车体中涂漆、腻子 的高效机器人打磨。为适应大客车多品种、小批量的 技术特点和车体制造误差大、生产节拍要求较快等技 术难题，项目综合开发了客车车体打磨机器人离线编 程软件系统、基于恒力执行器的机器人柔性控制、高 精度车体快速定位技术以及基于线结构光和力传感的 避障物检测及避障处理等技术。
曲面自动磨抛加工逐步替代手工操作是智能制造发 展的必然趋势。
复杂曲面机器人精密研磨抛光装备主要由工业 机器人、力传感器、磨抛工具、离线编程和在线监 控软件系统、工艺数据系统等构成。中国科学院沈 阳自动化研究所建立了较为完整的复杂曲面零件机 器人高精度自适应磨抛加工技术体系，目前服务的 主要领域包括航空、航天、能源、运载等高端制造 业。攻克了复杂曲面机器人磨抛加工机理和表面完 整性控制方法、复杂曲面机器人柔性磨抛的磨抛力 预测及其稳定性控制、具有优良运动几何学性质和 光滑动力学特性的柔性加工轨迹设计方法、复杂曲 面零件磨抛表面高精度测量及加工误差分析方法、 复杂曲面机器人研磨抛光离线编程和三维动态仿真 软件系统等关键技术的研究与开发。
项目实施
（1）在航空大型复杂曲面零件制造领域实施情 况——飞机座舱透明件机器人研磨抛光系统（如图1 所示）
随着航空制造技术的发展，飞机飞行速度和 高度的日益增加，座舱透明件结构也逐渐从结构简 单、功能单一发展到大尺寸复杂结构、功能多样化 的透明件系统。透明件属于易损零件，经常出现划 伤、刻伤以及深度碰伤等表面缺陷，此外还会因板 材或成型原因造成折光、波纹、亮点、耐热点等光 学缺陷。该项目研制的飞机座舱透明件机器人研磨 抛光系统成功应用于我国三代机、四代机座舱罩的 研制生产任务，为飞机座舱透明件的生产效率提升
本项目发展出的面向复杂曲面精密高速加工的 机器人自动加工新技术新方法，较人工作业提高加 工效率在50%以上。同时，也将解决极限工况下强 约束高性能精密复杂曲面的高效加工问题，具有重 要的理论价值和应用前景。项目成果可进一步推广 应用到航天、兵器、船舶、核能、汽车、机车等领 域，为促进我国装备制造业转型升级、实现中国制 造2025起到支撑作用。AP