[发明专利]一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具

说明书

本发明提供一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具，属于打磨抛光领域，其特征在于，包括：支架，用于连接机械手；基座，可升降地安装在支架上；打磨装置，设置在基座上，具有从薄壁零件的一侧对该薄壁零件进行打磨的打磨部；磁性研磨装置，设置在基座上，具有设置在薄壁零件的一侧的可转动的磁铁组件以及设置在薄壁零件的另一侧的磁性磨粒，该磁性磨粒与旋转的磁铁组件相配合用于对薄壁零件的另一侧进行打磨；以及，控制装置，用于控制打磨装置与磁性研磨装置的双面打磨。本发明的打磨工具不仅减少了对薄壁零件的法向压力，降低了打磨过程中的受力变形，而且减小了薄壁件夹具的设计难度及制造成本，提高了工艺效率。

技术领域

本发明属于打磨抛光领域，具体涉及一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具。

背景技术

薄壁件被广泛应用于航空航天等领域，如飞机的骨架、蒙皮和叶片等，其具有重量小、比强度大以及较好的力学性能等众多优点。但是由于薄壁件应用对象尺寸较大，结构复杂，刚性较差，精度要求高，对其进行高质量加工一直以来是业界的瓶颈和广为关注的难题。为了克服薄壁件制造过程的问题，国内外相关领域的专家学者一直致力于开展相关的研究工作。特别是在自动化柔性制造技术方面取得了一定进展，柔性夹持、柔性加工、柔性装配等方面技术相继取得突破，且得到了工程实践的验证。然而大部分薄壁件打磨基本仍采用手工作业，其生产效率低、工作环境差、劳动强度大、表面质量不稳定。特别是对于复杂结构曲面由于存在接触碰撞、局部能量聚集、曲面适应性差等原因，现有的手工作业方法，容易使工件表面出现凹坑或过度磨削的现象，难以满足加工质量的要求，严重影响了工件的使用寿命。

随着工业自动化技术的发展，工业机器人(机械手)广泛应用于航天、汽车、医疗、能源等制造领域，是一项非常成熟的技术。以机器人为装备执行体的机器人化自动打磨加工逐渐成为现代化制造的新趋势。尽管目前工业机器人已经使用于磨削抛光加工和清理毛刺上，但这些终端执行机构形式多样，都是针对特定产品设计。因此，开发面向机器人的自动化清洗和打磨工具及设备具有技术的可行性和需求的必要性。

现有的机械手薄壁打磨一般在执行机构中配置恒力控制装置，通过实时反馈与调整实现工件的法向压力的恒定控制，从而减小机械手打磨颤振；并结合打磨片装置的浮动结构，实现机械手末端运动路线误差的补偿。目前的浮动装置的浮动方向主要为直线浮动和摆动。直线浮动一般使用气缸作为执行器，通过电磁阀的控制实现气缸的伸出与收缩运动，主要考虑打磨装置的运动，末端姿态以及缸内气压值。摆动主轴浮动原理主要是气动活塞和气囊结构两种：气动活塞结构使用圆周排布的气动活塞，通过调节各个活塞的气压值来控制打磨装置的浮动；气囊浮动通过在球心轴承上固定打磨末端，并在浮动装置的固定端与浮动端加以气囊圆环来实现打磨装置的摆动，并且吸收因为打磨造成的工件颤振能量，从而提升工件的打磨质量。气囊结构的浮动装置是目前产品比较完整和成熟的技术，凭借其较低的价格以及简单易维修的结构而广泛应用。

可见，目前的浮动打磨装置其结构设计简单,操作方便，大多应用于铸件，焊接件等刚性强，易固定的结构加工上，通过浮动方法可以解决打磨不平滑问题，并对打磨机构打磨时产生的反作用力实现缓冲,保护机械手不会受到过大的载荷。

但是，当对薄壁件进行打磨时，由于其结构复杂、刚性差且对打磨过程中壁厚的控制要求高，现有的浮动打磨装置很难保证其打磨质量。一方面打磨装置的浮动不易控制，容易造成打磨过程中打磨片遇到异形结构出现过度打磨或欠打磨现象，造成打磨质量精度不佳；另一方面浮动打磨装置存在迟滞误差，作用于薄壁件的法向压力容易造成工件的加工变形。

发明内容

为解决上述问题，提供一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具，用于对薄壁零件进行双面打磨，本发明采用了如下技术方案：