CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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狭窄空间薄壁件机器人砂带磨抛振动抑制方法

李伟刚 魏锦辉 王阳 赵吉宾 李论 朱光

李伟刚, 魏锦辉, 王阳, 赵吉宾, 李论, 朱光. 狭窄空间薄壁件机器人砂带磨抛振动抑制方法[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2025, 45(4): 561-568. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0119
引用本文: 李伟刚, 魏锦辉, 王阳, 赵吉宾, 李论, 朱光. 狭窄空间薄壁件机器人砂带磨抛振动抑制方法[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2025, 45(4): 561-568. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0119
LI Weigang, WEI Jinhui, WANG Yang, ZHAO Jibin, LI Lun, ZHU Guang. Vibration suppression method for robot abrasive belt polishing of narrow space parts[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2025, 45(4): 561-568. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0119
Citation: LI Weigang, WEI Jinhui, WANG Yang, ZHAO Jibin, LI Lun, ZHU Guang. Vibration suppression method for robot abrasive belt polishing of narrow space parts[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2025, 45(4): 561-568. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0119

狭窄空间薄壁件机器人砂带磨抛振动抑制方法

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0119
基金项目: 辽宁省自然科学基金(2023-MS-034);国家资助博士后研究人员计划(GZC20232882); 中国博士后面上科学基金(2023M743703)。
详细信息
    通讯作者:

    魏锦辉,男,1999年生,助理工程师、机械硕士。主要研究方向:机器人制造与工艺数字化。E-mail:jinhui202507@163.com

    朱光,男,1991年生,副研究员、工学博士。主要研究方向:机器人制造与工艺数字化。E-mail:gzhusdu@outlook.com

  • 中图分类号: TH161;TG580

Vibration suppression method for robot abrasive belt polishing of narrow space parts

  • 摘要: 提出一种航空狭窄空间薄壁件机器人砂带磨抛振动抑制方法,以提高加工振动稳定性以及加工工件的表面质量。首先,通过建立航空薄壁件机器人磨抛动力学模型,分析影响振动稳定性的关键工艺参数;其次,通过增加阻尼的方式对传统砂带机进行改进,采用被动振动控制的方法对机器人砂带磨抛过程中的振动进行抑制;最后,设计正交试验进行磨抛参数优化,并对优化后砂带机的抑振效果进行验证。通过对实验采集的振动信号进行分析可知,优化后的抑振砂带机相较于传统砂带机振幅降低约38.8%,其加工后的叶轮叶片表面粗糙度Ra降至0.4 μm以下。实验结果表明:抑振砂带机可达性良好,且在加工薄壁件时能显著抑制机器人砂带磨抛过程中的振动;采用抑振砂带机磨抛时,适当降低砂带线速度和进给速度、采用接口较软的砂带可以进一步抑制磨抛过程中的振动。

     

  • 图  1  磨抛系统简化模型[15]

    Figure  1.  Simplified model of grinding and polishing system [15]

    图  2  磨抛系统单自由度振动模型

    Figure  2.  Single degree of freedom vibration model of grinding and polishing system

    图  3  不同阻尼比和频率比下的放大因子

    Figure  3.  Amplification factors for different damping ratios and frequency ratios

    图  4  砂带机实物图

    Figure  4.  Physical picture of abrasive belt machine

    图  5  抑振砂带机工作原理

    Figure  5.  Working principle of vibration suppression abrasive belt machine

    图  6  振动测试实验平台

    Figure  6.  Vibration testing experimental platform

    图  7  不同砂带机磨抛后试件

    Figure  7.  Workpieces processed by different abrasive belt grinding systems

    图  8  正交试验标准差分析

    Figure  8.  Analysis of standard deviation in orthogonal experiment

    图  9  各因素在不同水平下的$ {S}_{2} $平均值

    Figure  9.  S2 average values of each factor at different levels

    图  10  不同因素下$ {S}_{2} $的极差值

    Figure  10.  Range values of S2 under different experimental factors

    图  11  整体叶轮砂带磨抛表面

    Figure  11.  Overall impeller abrasive belt polishing surface

    表  1  正交试验设计表

    Table  1.   Orthogonal experimental design table

    水平因素
    砂带线速度
    Vb / (m·s−1)
    进给速度
    Vg / (m·s−1)
    接触力
    F / N
    砂带类型 T
    18611#
    29191.52#
    3103223#
    下载: 导出CSV

    表  2  机器人砂带磨抛其他参数

    Table  2.   Other parameters of robot abrasive belt grinding and polishing

    参数 数值
    走刀长度 l / mm 100
    砂带宽度 $ {w}_{\mathrm{s}} $ / mm 8
    接触轮宽度 $ {w}_{\mathrm{j}} $ / mm 6
    接触角 $ \phi $ / (°) 35
    下载: 导出CSV

    表  3  正交试验结果分析表

    Table  3.   Analysis table of orthogonal experiment results

    编号砂带线速度
    Vb / (m·s−1)
    进给速度
    Vg / (m·s−1)
    接触力
    F / N
    砂带类
    T
    $ {S}_{1} $/$ {S}_{2} $降低百
    分比/%
    18611#2.64/1.6238.6
    28191.52#2.84/1.8136.3
    383223#2.57/1.8129.6
    4961.53#3.04/1.7044.1
    591921#4.03/1.8753.6
    693212#3.12/1.8441.0
    710622#2.22/1.8317.6
    8101913#3.54/1.9445.2
    910321.51#3.06/1.7443.1
    $ {K}_{1} $1.751.721.801.74
    $ {K}_{2} $1.801.871.821.83
    $ {K}_{3} $1.841.801.771.82
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-24
  • 修回日期:  2024-08-26
  • 录用日期:  2024-10-20
  • 刊出日期:  2025-08-20

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