有机玻璃研抛机器人自动化工艺研究综述

　　程庆斌？黎阳
　　摘要：为了研究有机玻璃研抛机器人自动化工艺，本文首先介绍了机器人研磨抛光工艺系统，然后以相关的理论为基础得到了工件表面材料研磨抛光去除模型，最后进行了试验，并对试验结果进行分析得到了加工过程中的各项最佳参数。本文的研究可以作为有机玻璃研抛机器人自动化工艺研究过程中的参考。
　　关键词：有机玻璃；研抛机器人；去除模型
　　前言：在玻璃制品生产的过程中玻璃打磨工艺发挥着非常重要的作用，玻璃制品的外观和质量都受到玻璃打磨工艺的影响，在玻璃打磨的过程中主要分为两种形式的打磨：首先是外观上的装饰性打磨。主要包括磨线条、花纹、划痕、边缘和倒角；然后是功能性的打磨，主要包括一些重要部件的抛光以及深加工等。在我国的打磨作业中主要采用手工打磨的方式进行，但是手工打磨的不确定性致使一些不合格品的出现，因此本文在充分了解国内外研究的基础上对有机玻璃研抛机器人自动化工艺进行
　　研究。
　　1。机器人研磨抛光工艺系统概述
　　在产品精加工的过程中为了充分的保证产品的外形和表面质量通常采用研磨抛光加工的方式，由于人工操作所具有一些不足，因此越来越多的人重视研抛机器人自动化工艺的研究。通过磨抛加工能够获得要求的产品外形和理想的表面质量，在进行磨抛得过程中很多因素影响加工的品质，例如使用的磨抛工具类型、工件材质、磨粒粗细（大小）等；
　　本文中所采用的研磨工艺系统如图1所示，该系统主要有以下几个部分组成：六自由度KUKA303串联机器人及控制系统，通过RS232C数据接口与工作站（EWS）或个人计算机（Pc）进行信息交互传输；在机器人末端安装六自由度的ATI力力矩传感器检测研抛过程中工具与工件表面之间相互作用力的大小，通过信号转换传输装置输送到EWS或Pc机进行分析处理，将分析后的信号发送给机器人控制器，保证机器人末端运动工具与工件之间的压力恒定，从而实现力和位置的混合控制。
　　图1机器人研抛系统
　　2。工件表面材料研磨抛光去除模型研究
　　图2单个磨粒切削材料的过程图
　　作为一个复杂的材料去除过程中，研磨抛光加工过程主要包括积压、滑擦、耕犁和切削四个过程，如图2所示，研磨抛光加工过程主要受到不同条件下磨粒和工件表面的相互作用的影响。国外相关学者对磨削技术的研究现状进行了研究，同时预测了近几年的发展趋势，运用相关理论研究和分析了磨粒去除材料的过程，同时建立了有机玻璃表面研抛加工过程中材料的去除模型，在建立机器人研抛系统和选择工艺参数、对研抛路径合理规划的过程中可以参考这种模型，进而在提高加工效率的基础上保证工件的表面形状精度。
　　在实际研磨抛光的过程中，抛光工具的转速、研抛压力和机器人的进给速度等因素都受到时间的影响，因此随着时间的不断变化研磨抛光的去除深度也在逐渐变化，在实验中主要使用圆盘形的研磨抛光工具，因此在工具的中心具有较小的线速度，从而去除深度也逐渐减小，在工件表面就具有不太均匀的去除深度。
　　3。研磨抛光实验结果分析
　　3。1不同加工参数对于去除量的影响
　　实验在以六自由度KUKA303串联机器人平台上进行，采用有机玻璃作为工件的材料，其化学成分主要为聚甲基丙烯酸甲酯；设定相应的研磨抛光压力和工具转速，同时确定进给速度和加工循环次数。
　　通过对有机玻璃研磨抛光加工过程中的实验数据进行分析以及观测加工后的表面可以总结出最佳的研磨抛光参数，进而得到相对较高和均匀的去除量：在研磨抛光工具和工件之间采用3N的压力，2500转的转速，15的机器人进给速度，10次的循环加工次数。
　　3。2加工后结果分析
　　加工以后表面粗糙度得到了明显的提高，通过直观观测发现微小变形基本得到了消除，透过玻璃看到的事物并不存在一定的微观变形，因此可以得出结论：本次试验加工的工件满足了实际加工的要求，本文中所采取的参数具有一定的有效性，因此在以后的有机玻璃研磨加工的过程中可以参考本文中所设计的参数。
　　4。总结
　　总而言之，本文中的研究以机器人为实验平台，通过分析研抛材料和抛光盘的运动速度来建立工件表面材料研磨抛光去除模型，然后进行了试验，通过对试验结果进行研究和分析可以得到最佳的参数。作为一种高精度成型加工技术，采用机器人自动化工艺能够获得较高的工件表面粗糙度，同时不会影响到工件的表面形状精度。后续还需要对有机玻璃研抛机器人自动化工艺进行更加深入的研究。
　　参考文献：
　　〔1〕谢哲东。微小研抛机器人开放式控制系统研究〔J〕。机械制造，2007，45（7）：5658。
　　〔2〕刘启童。大型曲面自适应研抛机器人运动学仿真〔J〕。机械设计与制造，2011，26（4）：3236。
　　〔3〕刘广保。有机玻璃研抛机器人自动化工艺研究〔J〕。机械设计与制造，2012，26（8）：3236。