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       基于变倾角力控的整体叶盘高表面完整性机器人砂带磨削方法研究

       论文摘要：整体叶盘是一种为高性能航发而生的新型构件，能显著提升发动机能效比，但也存在结构狭小、材料去除难等不足。机器人砂带磨削因加工空间大、灵活度高等特点，被广泛应用于叶片、整流罩和螺旋桨等关键复杂曲面的加工。但如何在保证廓形精度的前提下提升整体叶盘表面完整性是具有挑战性的问题。针对上述问题，本研究从磨削力入手，创新提出了一种基于变倾角力控的整体叶盘高表面完整性机器人砂带磨削方法。首先，根据间接力控制形式，设计了一种基于宏微-末端手结构和电磁力控末端的砂带磨削机器人。然后，通过磨削末端受力关系式和倾角接触微面控制数学式建立了基于自适应变阻抗柔顺的整体叶盘磨削模型，有效协调了倾斜姿态下的力控与轨迹的耦合关系。最后，经实验研究证明，该方法的法向磨削力稳定且误差为1.14%，表面硬度和残余压应力分别提升约8.57%和52.82%，表面形貌均匀且对浅表缺陷抑制较好，整体叶盘表面完整性提升显著。

       论文创新点及主要图表

       1.     创新性地提出了一种变倾角力控的高表面完整性整体叶盘机器人砂带磨削方法;

       2.     设计一种主动力控制的整体叶盘砂带打磨机器人;

       3.     提出一种"高服役"的叶片磨削型面;

       4.     将接触微面调控与磨削轨迹生成相结合，建立了倾斜姿态下的精确自适应磨削模型;

       5.     实验表明，该方法具有稳定准确的法向磨削力，整体叶盘的磨削表面完整性提升明显。

       论文基本信息

       Guijian Xiao, Xuetao Liu, Kangkang Song, et al. Research on robotic belt grinding method of blisk for obtaining high surface integrity features with variable inclination angle force control[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2024, 86: 102680. https://doi.org/10.1016/j.rcim.2023.102680

       刘雪涛，重庆大学机械与运载工程学院机械工程专业硕士研究生（导师：肖贵坚副教授），主要从事航发构件智能制造、机器人加工装备设计、砂带力控磨削方法设计等。参与发表论文4篇，以一作或学生一作在RCIM和ICARM2023发表论文2篇，获得授权专利1项，参与国家和省部级项目2项。主要研究成果如下：

        [1]     Guijian Xiao, Xuetao Liu, Kangkang Song, et al. Research on robotic belt grinding method of blisk for obtaining high surface integrity features with variable inclination angle force control[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2024, 86: 102680.

       [2]     Kangkang Song, Guijian Xiao, Shulin Chen, Xuetao Liu, et al. A new force-depth model for robotic abrasive belt grinding and confirmation by grinding of the Inconel 718 alloy[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2023, 80: 102483.

       [3]     Guijian Xiao, Shulin Chen, Kangkang Song, Xuetao Liu, et al. A novel trajectory planning method based on reverse compensation of profile error for robotic belt grinding of blisk[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2022, 84: 508-521.

       [4]     Guijian Xiao, Xuetao Liu, Kangkang Song, et al. Research on Method and Experiment of Robotic Belt Grinding for Blisk with High Surface Quality[C]. 2023 International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (ICARM). IEEE, 2023: 698-702.

       [5]     肖贵坚,刘雪涛,宋康康等. 一种机器人用力位调控砂带磨头装置[P]. CN115365956B, 2022-11-22.