[发明专利]一种基于轮廓误差的工件最优安装位置的获取方法

说明书

本发明属于机器人铣削加工领域，并公开了一种基于轮廓误差的工件最优安装位置的获取方法。该方法包括下列步骤：(a)在机器人铣削加工过程中，对于待加工工件，规划该待加工工件的加工轨迹、进给速度和主轴转速，计算在机器人的基坐标系中加工轨迹上每个刀位点对应的切削力；(b)计算获得每个刀位点处的轮廓误差以及所有刀位点轮廓误差的平均值，(c)建立使得平均轮廓误差最小的优化模型，根据该优化模型计算获得工件的最优安装位置，以此实现工件最优安装位置的获取。通过本发明，实现在机器人铣削加工过程中轮廓误差最小化的最优安装位置的获取，提高加工精度。

技术领域

本发明属于机器人铣削加工领域，更具体地，涉及一种基于轮廓误差的工件最优安装位置的获取方法。

背景技术

在机器人铣削加工领域，在不考虑机器人运动精度误差的前提下，影响其加工工件质量的最主要因素是因机器人低刚度与铣削力引起的末端变形导致的加工误差。对于六自由度串联工业机器人而言，其低刚度问题是普遍存在的问题，且其刚度分布严重依赖于机器人的位姿。然而对于高精度要求的铣削加工而言，在机器人低刚度的既定条件下，如何选取最佳的工价安装位置进行铣削加工对于提高加工精度具有重要意义。且实际的机器人铣削加工过程应考虑实际加工过程中的铣削力分布对末端刚度变形与工件加工质量的影响。对加工质量的评定，应从最直接反应加工质量的轮廓误差出发。因此，对于具体的待加工工件，在进行实际的机器人铣削加工之前，应对铣削过程的铣削力进行仿真，计算机器人末端变形引起的加工工价轮廓误差，通过对可能的工件安装位置进行遍历搜索得到最小轮廓误差所对应的工件安装位置，即为最优工件安装位置。该方法可用于指导机器人铣削加工中工件安装位置的选取，对于提高机器人铣削加工质量具有很大意义。

目前，缺少对于机器人铣削加工中工件安装位置选取带来的加工误差的研究，因此，急需提供一种方法解决由于工件安装位置带来的加工误差的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于轮廓误差的工件最优安装位置的获取方法，通过建立工件加工位置与轮廓误差之间的关系，并通过建立使得轮廓误差最小化的优化模型，获得工件的最优安装位置，提高加工精度。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于轮廓误差的工件最优安装位置的获取方法，该方法包括下列步骤：

(a)在机器人铣削加工过程中，对于待加工工件，规划该待加工工件的加工轨迹、进给速度和主轴转速，计算在机器人的基坐标系中所述加工轨迹上每个刀位点对应的切削力

(b)计算机器人末端相对于机器人基坐标系的坐标变换矩阵⁰T₆，根据该获得的变换矩阵⁰T₆计算机器人末端的顺从矩阵C，根据步骤(a)中获得的所述每个刀位点对应的切削力和机器人末端的顺从矩阵C计算机器人刚度变形引起的刀尖点偏差δ_n，利用该刀尖点偏差δ_n计算每个刀位点处的轮廓误差ε_n之间的关系式，以此计算获得每个刀位点处的轮廓误差ε_n以及所有刀位点轮廓误差的平均值μ，该所有刀位点轮廓误差的平均值即平均轮廓误差；

(c)建立使得所述平均轮廓误差最小的优化模型，根据该优化模型计算获得工件的最优安装位置，以此实现工件最优安装位置的获取。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述计算在机器人的基坐标系中所述加工轨迹上每个刀位点对应的切削力按照下列步骤进行：

(a1)根据待加工工件的加工轨迹、进给速度和主轴转速仿真计算所述加工轨迹上每个刀位点对应的刀轴矢量和切削力其中，n＝1,2,..,N，N是总的刀位点的数量，n是当前刀位点的序号；