1.一种超声振动辅助主被动复合柔性抛光方法,其特征在于,拉杆液压缸固定在底板上,拉杆液压缸拉杆端部装有六维力传感器采集接触力信息,通过伺服比例阀来控制流经拉杆液压缸的油量来控制拉杆的伸缩运动,以实现主动柔顺;变弹性柔性砂带由下基层、弹性层、中基层、磨粒层构成;在抛光过程中,抛光头接触到工件的时候,该变弹性砂带沿着带的切向张紧的情况下,砂带弹性层在变弹性砂带的法向上仍有充足的剩余弹性来提供被动接触柔顺;在抛光头与工件实现接触后,接触力慢慢增大,力由固定在上箱体上的变幅杆,再经过到固定在上箱体上的导杆、窄滑板传递到安装在拉杆液压缸拉杆前端的六维力传感器上,六维力传感器收集到从抛光头前端传递过来的接触力信息,通过调节伺服比例阀来控制流经拉杆液压缸的油量来控制拉杆的伸缩运动,来改变抛光头与工件的接触力;结合超声振动的方式,实现接触面力的平均分布、有效降低同等材料去除率下的接触力,从而获得更高的抛光质量。
2.如权利要求要求1所述的超声振动辅助主被动复合柔性抛光方法,其特征在于:超声振动实现方式为:由超声波发生器产生一个特定频率的信号,并将其传输到超声波换能器中,换能器将输入的电功率转换成机械振动,即超声波;再通过变幅杆将该振动放大,变幅杆的震动传递到砂带的接触轮上,通过接触轮带动变弹性砂带实现超声震动的辅助功能。
3.如权利要求2所述的超声振动辅助主被动复合柔性抛光方法,其特征在于:所述变弹性柔性砂带中,由作为磨料和粘结剂承载体的基材,基材可选择布基、无纺布、或复合基材,通过底胶将一定厚度的弹性层材料粘附在基层上,在弹性层上直接植砂,选择在该变弹性砂带的弹性层的上方继续粘结一层基层,进而再基层上方植砂。
4.如权利要求3所述的超声振动辅助主被动复合柔性抛光方法,其特征在于:所述变弹性柔性砂带采用闭式结构,通过砂带主动轮、弹簧滚子机构、接触轮、弹簧滚子机构、从动轮、摆动气缸控制的张紧轮完成砂带的安装,在抛光的过程中,砂带通过砂带杆前端的接触轮支撑与工件接触,并由弹性层实现被动柔顺功能。
5.如权利要求1~4之一所述的超声振动辅助主被动复合柔性抛光方法,其特征在于:
抛光时变弹性砂带通过砂带杆前端接触轮的支撑与工件接触,该装置在机械臂的带动下,有既定的空间路径规划;在抛光到不同的区域时,接触力的大小难以避免的会发生波动,而接触力的波动信息会被安装在窄滑块与拉杆之间的六维力传感器采集;在拉杆缸伸缩杆的前端装有一块窄滑板的矩形板材,窄滑板的四周有孔,孔上装有可以让导杆通过的导杆套,在该装置中布置了若干根导杆,以保证拉杆缸输出到矩形板材的运动的直线性;另外,靠近底板的导杆与导杆套采用的是间隙配合,可以让窄滑板连同导杆套一起在导杆上往复运动,而上方两根导杆上的导杆套采用的是相对位置固定的连接,导杆套连同窄滑板、导杆一起运动,上方的导杆通过与L形连接件的固定连接,实现了上箱体的运动;通过分析实时接触力与理想值之前的偏差,调节伺服比例阀来控制流经安装在底板上的拉杆液压缸的流量,进而控制拉杆液压缸拉杆的伸缩。
6.根据权利要求5所述的超声振动辅助主被动复合柔性抛光方法,其特征在于:基座上固定连接了机械臂,用机械臂完成针对不同零件表面抛光的路径规划;然而在完成路径规划进行抛光时,由于接触面的形位变化,接触力会发生实时波动,然而机械臂无法根据接触力的变化对抛光路径做出实时的调整,即不能实现恒力抛光。
7.如权利要求1~4之一所述的主被动复合柔性抛光方法,其特征在于:所述伺服比例阀为电液伺服比例阀中,液压拉杆缸通过螺栓连接在底板上,液压缸的进出油口通过油管连接在电液伺服比例阀上;液压缸拉杆前端安装有六维力传感器,其采集的接触力变化的信息通过传递给计算机,比对理想接触力,将反馈结果以电信号的形式输入电液伺服比例阀;电液伺服比例阀可以将传递来的小功率的电信号转化为大功率的液压能的输出,实现拉杆的伸缩控制。
8.一种实现如权利要求1所述的主被动复合柔性抛光方法的抛光装置,其特征在于:所述抛光装置包括主被动柔顺机构、机械臂、旋转工作台和超声振动辅助组件,所述主被动柔顺机构安装在机械臂的动作端,所述机械臂安装在基座上,所述主被动柔顺机构的执行端位于所述旋转工作台的抛光工位上;
所述主被动柔顺机构包括上箱体、下箱体和底板,拉杆液压缸固定安装在底板上,拉杆液压缸的伸缩杆与六维力传感器连接,六维力传感器的另一端连接在窄滑板上,窄滑板与底板上的导杆为滑动连接,窄滑板与上箱体的导杆为固定连接,实现上箱体和砂带杆整体的直线运动,通过调节伺服比例阀来控制流经拉杆液压缸的油量来控制拉杆的伸缩运动;
所述上箱体安装变弹性柔性砂带,所述变弹性柔性砂带由自下而上的下基层、弹性层、中基层、磨粒层构成;
所述超声振动辅助组件包括超声波发生器、换能器和超声波变幅杆,所述超声波变幅杆的端部连接在上箱体的凸台上,并且在变幅杆中部靠后的位置上有一起提高连接稳定性的凸台,变幅杆的凸台连接到上箱体上,两个凸台相互平行;变幅杆的震动传递到砂带的接触轮上,通过接触轮带动变弹性砂带实现超声震动。
9.如权利要求8所述的抛光装置,其特征在于:所述变弹性柔性砂带是闭式砂带,通过砂带主动轮、弹簧滚子机构、接触轮、从动轮、摆动气缸控制的张紧轮完成砂带的安装,所述变弹性砂带经过砂带主动轮、从动轮、张紧轮和安装在砂带杆前端的磨削接触轮实现变弹性砂带的安装,并由弹簧滚子机构实现该变弹性砂带与砂带杆的贴合,使用旋转摆动气缸来完成砂带的张紧;在砂带杆的边缘有段凹槽,配合弹簧滚子机构的挡叉,挡叉卡在砂带杆的凹槽内防止砂带在加工过程中发生侧向滑移。
10.如权利要求8或9所述的抛光装置,其特征在于:在拉杆缸伸缩杆的前端装有一块窄滑板的矩形板材,窄滑板的四周有孔,孔上装有可以让导杆通过的导杆套,在该窄滑板中布置导杆以保证拉杆缸输出到矩形板材的运动的直线性;另外,靠近底板的导杆与导杆套采用的是间隙配合,可以让窄滑板连同导杆套一起在导杆上往复运动,而上方两根导杆上的导杆套采用的是相对位置固定的连接,导杆套连同窄滑板、导杆一起运动,上方的导杆通过与L形连接件固定连接,实现了上箱体的运动。