[发明专利]一种基于静刚度模型的混联机器人铣削加工误差补偿方法

权利要求书

1.一种基于静刚度模型的混联机器人铣削加工误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、基于矩阵结构法和虚拟关节法建立混联机器人的静刚度模型，得出混联机器人末端笛卡尔刚度矩阵表达式；

步骤二、建立加工件对应材料的切削力预测模型，其中包括主轴转速、每齿进给量和轴向切深参数；

步骤三、根据切削力预测模型和静刚度模型预测混联机器人铣削加工的弹性变形量，利用镜像迭代补偿法修改刀位点位置进行补偿；

步骤四、通过补偿验证实验证明补偿方法有效性。

2.如权利要求1所述的混联机器人静刚度的铣削加工误差补偿方法，其特征在于，步骤一中基于结构矩阵法和虚拟关节法建立了混联机器人的静刚度模型时，分别建立支链连体坐标系、动平台连体坐标系和惯性坐标系；将各个支链简化为具有规则截面的空间梁，并对支链体进行网格划分，建立支链的静力平衡方程；将各个关节看成等效刚度弹簧，通过有限元方法计算六维刚度值；建立动平台的静力平衡方程，最后联立各个支链和动平台的静力平衡方程，引入动平台的变形协调条件，推导公式最终得出混联机器人末端笛卡尔刚度矩阵。

3.如权利要求1所述的混联机器人静刚度的铣削加工误差补偿方法，其特征在于，步骤二中基于切削力经验公式通过多因素正交实验辨识材料系数C、修正系数K、轴向切深a_p的指数x、进给量f的指数y和主轴转速n的指数z，建立混联机器人对应材料和切削参数的切削力预测模型，下式为切削力经验公式：

F＝C·a_p^x·f^y·n^z·K

式中：F为切削力，C为材料系数，K为修正系数，x、y、z分别为轴向切深a_p、每齿进给量f和主轴转速n的指数。

4.如权利要求1所述的混联机器人静刚度的铣削加工误差补偿方法，其特征在于，步骤三具体包括：

(301)将加工刀具轨迹离散成M个刀位点，选取第m个刀位点，其中m＝1，2……M；

(302)输入轴向切深a_p、每齿进给量f和主轴转速n，由切削力预测模型计算出当前刀位点的理论切削力F，当前刀位点的理论切削力F带入机器人静刚度模型，得出当前刀位点机器人铣削加工的弹性变形量δ；

(303)引入参数t作为循环迭代的计数值，初始t＝1，设定误差允许值为ε，并判定第t次和第t-1次的弹性变形量差值是否满足，

|δ(t)-δ(t-1)|＜ε；

(304)如果是，则根据弹性变形量修改当前刀位点位置；

如果否，则根据镜像补偿法修改刀位点位置，更新加工参数，并令t＝t+1，重复步骤(302)到步骤(303)，迭代结束后输出刀位点位置；

(305)判断当前刀位点数是否满足m＜M，若是，则令m＝m+1,重复步骤(302)到步骤(304)；若否，则结束运算；

(306)整理所有刀位点数据，生成新的刀位轨迹文件，使用补偿后的刀具轨迹进行加工。