本發(fā)明涉及機器人加工銑削，特別涉及一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，以及一種基于銑削作業(yè)的自適應(yīng)顫振檢測方法。

背景技術(shù)：

1、葉輪作為流體機械中的核心部件，在航空發(fā)動機，汽車渦輪增壓器，燃料電池高速空壓機等設(shè)備中，葉輪通過旋轉(zhuǎn)將流體的能量轉(zhuǎn)換為機械能，是實現(xiàn)流體動能和機械能相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。目前，國內(nèi)這類零件主要銑削方法為五軸聯(lián)動數(shù)控銑削設(shè)備，能夠降低刀具成本，減少裝夾次數(shù)，適合批量生產(chǎn)簡單形狀的葉輪，但加工復(fù)雜形狀的能力有限，并且加工過程中會出現(xiàn)較大的變形和振動，使得工件表面加工質(zhì)量下降，剩余壁厚精度難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，主要從葉輪柔性的裝夾以及減少機器人銑削過程中的振動兩個方面提供了一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置。

2、為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，是由銑削機械臂、末端執(zhí)行器組件、輔助機構(gòu)組件、夾緊盤裝置組成的，所述的銑削機械臂通過地腳螺栓固定安裝在地面上，所述的末端執(zhí)行器組件通過螺栓安裝在銑削機械臂的末端，所述的輔助機構(gòu)組件通過螺栓安裝在末端執(zhí)行器組件的側(cè)端，所述的夾緊盤裝置通過地腳螺栓固定安裝在地面上。

3、優(yōu)選的，所述的末端執(zhí)行器組件是由支撐頭、支撐端蓋、固定板、第二固定板、肋板、音圈電機、液壓阻尼器、渦流阻尼器、銑削鉆頭安裝座、銑刀組成的。所述的支撐頭通過螺栓固定安裝在銑削機械臂的末端，所述的固定板通過螺栓固定安裝在支撐頭的左右兩側(cè)端，所述的肋板安裝在支撐頭的左右兩側(cè)端，與固定板安裝在同一側(cè)且位于固定板下部，所述第二固定板通過螺栓與肋板共同固定安裝在支撐頭側(cè)端，所述的音圈電機通過螺栓安裝在固定板和第二固定板中間，并通過固定板和第二固定板進(jìn)行固定支撐，所述的支撐端蓋安裝在第二固定板下端，并與支撐頭同軸，所述的液壓阻尼器穿過支撐端蓋的孔洞安裝在支撐頭的下端，所敘的銑削鉆頭安裝座穿過支撐端蓋的孔洞安裝在支撐頭的下端，銑刀安裝在銑削鉆頭安裝座，所述的渦流阻尼器通過螺栓固定安裝在支撐頭的前端。

4、優(yōu)選的，所述的輔助機構(gòu)組件是由輔助支撐板、輔助主板、輔助活動板、輔助支撐頭組成的。所述的輔助支撐板安裝在支撐頭的后端，所述的輔助主板通過螺栓和輔助支撐板固定安裝在支撐頭的后端，所述的輔助活動板通過螺栓與螺母配合安裝在輔助主板外壁上，輔助活動板有長圓孔，所述輔助支撐頭，通過螺紋配合安裝在輔助活動板的螺栓上。

5、優(yōu)選的，所述夾緊盤裝置是由基座、轉(zhuǎn)動支撐、驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)動圓盤、滾珠絲杠機構(gòu)、傳感器安裝板、傳感器組成的。所述的基座由地腳螺栓固定安裝在地面上，所述的轉(zhuǎn)動支撐與步進(jìn)電機安裝在基座上，所述的轉(zhuǎn)動圓盤通過鍵配合安裝在轉(zhuǎn)動支撐上，所述的滾珠絲杠機構(gòu)固定安裝在轉(zhuǎn)動圓盤的固定槽內(nèi)，所述的傳感器安裝板通過螺栓固定安裝在轉(zhuǎn)動圓盤上，所述的傳感器在兩傳感器安裝板夾緊安裝。

6、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于銑削作業(yè)的自適應(yīng)顫振檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

7、s1.從夾緊盤裝置中的傳感器獲取振動信號；

8、s2.對信號進(jìn)行變分模態(tài)分解、顫振敏感特征提取；

9、s3.支持向量機的銑削顫振檢測。

10、本方法使用了一種優(yōu)化版本的變分模態(tài)分解(vmd),使其完全適應(yīng)不同的加工場景。通過vmd對振動信號進(jìn)行分解，選擇具有顫振豐富信息的模態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步分析。從這些模態(tài)中提取時域和頻域的特征，并用于訓(xùn)練支持向量機分類器來預(yù)測過程的穩(wěn)定狀態(tài)。

11、該發(fā)明的有益之處是通過自適應(yīng)顫振控制機器人進(jìn)行葉輪銑削，并對銑削過程中的工件進(jìn)行振動檢測，該發(fā)明的末端執(zhí)行器組件設(shè)有音圈電機，音圈電機是一種基于洛倫茲力原理的直驅(qū)電機，利用永磁場和線圈繞組產(chǎn)生與施加到線圈的電流成比例的力，可以通過改變電流的方向?qū)崿F(xiàn)快速的推拉轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實現(xiàn)對銑削過程中振動的抑制，該發(fā)明的末端執(zhí)行器設(shè)有液壓阻尼器，對銑削過程的銑刀進(jìn)行保護，防止設(shè)備因沖擊性載荷造成破壞，同時液壓阻尼器可以自由調(diào)節(jié)活塞的速度，以適應(yīng)不同的工作條件，同時末端執(zhí)行器還設(shè)有渦流阻尼器，能夠在末端執(zhí)行器中產(chǎn)生電渦流，進(jìn)而產(chǎn)生阻力，消耗末端執(zhí)行器的振動能量，達(dá)到減震的效果，由于其結(jié)構(gòu)和工作原理的特點，渦流阻尼器的維護成本相對較低。在銑削過程中，通過夾緊盤裝置中的傳感器獲取振動信號，對信號進(jìn)行變分模態(tài)分解、顫振敏感特征提取和支持向量機的銑削顫振檢測，具有較高的分類性能和快速的檢測速度，根據(jù)svm分類結(jié)果，利用pid控制器調(diào)整機械臂加工參數(shù)和渦流阻尼器的阻尼力對銑削過程進(jìn)行實時反饋調(diào)節(jié)。

12、該發(fā)明的輔助機構(gòu)組件安裝在支撐頭上，輔助活動板和輔助主板上設(shè)有長圓孔，利用螺栓進(jìn)行安裝，可以使得輔助支撐頭在一定的范圍內(nèi)移動，從而調(diào)整與加工件之間的位置關(guān)系，確保對工件銑削過程中起到輔助支撐作用，從而減小振動。

13、該發(fā)明的夾緊盤裝置，采用滾珠絲杠進(jìn)行對工件夾緊，安裝四個滾珠絲杠機構(gòu)可以實現(xiàn)對不同形狀的工件進(jìn)行有效夾緊，保證加工精度，同時轉(zhuǎn)動圓盤上安裝傳感器，對銑削過程中的工件振動情況實時檢測。

14、總而言之，該裝置可以有效的抑制銑削加工過程中的振動，完成對葉輪工件的快速銑削，提高了葉輪銑削加工精度，可廣泛應(yīng)用于葉輪銑削工作中。

技術(shù)特征：

1.一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，其特征在于，包括銑削機械臂、末端執(zhí)行器組件、輔助機構(gòu)組件、夾緊盤裝置；

2.所述的末端執(zhí)行器組件包括支撐頭、支撐端蓋、固定板、第二固定板、肋板、音圈電機、液壓阻尼器、渦流阻尼器、銑削鉆頭安裝座、銑刀，所述的支撐頭通過螺栓固定安裝在銑削機械臂的末端，所述的固定板通過螺栓固定安裝在支撐頭的左右兩側(cè)端，所述的肋板安裝在支撐頭的左右兩側(cè)端，與固定板安裝在同一側(cè)且位于固定板下部，所述第二固定板通過螺栓與肋板共同固定安裝在支撐頭側(cè)端，所述的音圈電機通過螺栓安裝在固定板和第二固定板中間，并通過固定板和第二固定板進(jìn)行固定支撐，所述的支撐端蓋安裝在第二固定板下端，并與支撐頭同軸，所述的液壓阻尼器穿過支撐端蓋的孔洞安裝在支撐頭的下端，所述的銑削鉆頭安裝座穿過支撐端蓋的孔洞安裝在支撐頭的下端，銑刀安裝在銑削鉆頭安裝座，所述的渦流阻尼器通過螺栓固定安裝在支撐頭的前端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，其特征在于，所述的輔助機構(gòu)組件包括輔助支撐板、輔助主板、輔助活動板、輔助支撐頭組成的，所述的輔助支撐板安裝在支撐頭的后端，所述的輔助主板通過螺栓和輔助支撐板固定安裝在支撐頭的后端，所述的輔助活動板通過螺栓與螺母配合安裝在輔助主板外壁上，輔助活動板有長圓孔，所述輔助支撐頭通過螺紋配合安裝在輔助活動板的螺栓上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，其特征在于，所述夾緊盤裝置包括基座、轉(zhuǎn)動支撐、驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)動圓盤、滾珠絲杠裝置、傳感器安裝板、傳感器，所述的基座由地腳螺栓固定安裝在地面上，所述的轉(zhuǎn)動支撐與步進(jìn)電機安裝在基座上，所述的轉(zhuǎn)動圓盤通過鍵配合安裝在轉(zhuǎn)動支撐上，所述的滾珠絲杠裝置固定安裝在轉(zhuǎn)動圓盤的固定槽內(nèi)，所述的傳感器安裝板通過螺栓固定安裝在轉(zhuǎn)動圓盤上，所述的傳感器在兩傳感器安裝板夾緊安裝。

5.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，其特征在于：所述的夾緊盤裝置表面上設(shè)有滾珠絲杠機構(gòu)，能夠?qū)Σ煌螤畹墓ぜM(jìn)行夾緊。

6.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，其特征在于：所述的夾緊盤裝置表面上設(shè)有傳感器，可以在銑削加工過程中對工件進(jìn)行檢測振動情況。

7.一種基于銑削作業(yè)的自適應(yīng)顫振檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)1權(quán)利要求6所述的基于銑削作業(yè)的自適應(yīng)顫振檢測方法，其特征在于，步驟s2中，首先將原始振動信號s(t)分解為k個模態(tài)的集合：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于銑削作業(yè)的自適應(yīng)顫振檢測方法，其特征在于，利用基于從分解信號中計算出的特征用支持向量機(svm)進(jìn)行顫振檢測，svm算法的實現(xiàn)在python中執(zhí)行，根據(jù)svm分類結(jié)果，利用pid控制器調(diào)整機械臂加工參數(shù)和渦流阻尼器的阻尼力對銑削過程進(jìn)行實時反饋調(diào)節(jié)。

技術(shù)總結(jié)
一種自適應(yīng)顫振控制機器人葉輪銑削加工裝置，屬于機器人加工銑削技術(shù)領(lǐng)域。是由銑削機械臂、末端執(zhí)行器組件、輔助機構(gòu)組件、加緊盤裝置組成的。自適應(yīng)顫振控制機器人進(jìn)行葉輪銑削時，機器人末端執(zhí)行器組件設(shè)有音圈電機、液壓阻尼器、渦流阻尼器，能夠有效抑制加工過程中銑刀的振動和變形，同時支撐頭還設(shè)有輔助機構(gòu)組件，確保對工件銑削過程中起到輔助支撐作用。在銑削過程中，通過加緊盤裝置中的傳感器獲取振動信號，對信號進(jìn)行變分模態(tài)分解、顫振敏感特征提取和支持向量機的銑削顫振檢測，具有較高的分類性能和快速的檢測速度。

技術(shù)研發(fā)人員：衣杰,王瑞,王旭瑞,高鵬,于復(fù)生,吳龍,張偉,劉效杰,王新耀,劉寬帥,宋奧博
受保護的技術(shù)使用者：山東建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9