CN116713823A - 一种连杆模具的自动抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种连杆模具的自动抛光方法，包括：划分待抛光区域，选取对应的抛光头，获取抛光头的磨损规律，并建立抛光头的材料去除模型，以解算任意抛光参数下，抛光头材料去除深度随抛光时间的变化，以及获取待抛光区域的抛光深度，并生成加工路径。最后利用材料去除模型，根据抛光深度及加工路径，得到期望抛光参数，并基于期望抛光参数和加工路径编写抛光程序，抛光机器人基于抛光程序进行自动抛光。该抛光方法利用材料去除模型，根据材料去除深度及加工路径得到期望抛光参数，使得该抛光方法可以根据抛光头的磨损程度设置对应的抛光参数，尽可能的避免抛光头磨损对于抛光质量的影响，有助于提高连杆模具的生产质量。
Description
技术领域
本申请涉及汽车连杆模具抛光技术领域，尤其涉及一种连杆模具的自动抛光方法。
背景技术
连杆模具的抛光方法仍大多采用手工抛光的方式进行，然而由于连杆模具的型腔曲面复杂、曲率变化大、材质硬度大等特点，导致连杆模具的手工抛光存在难度大、时间长、抛光一致性差等问题，严重制约着连杆模具的生产效率和质量。
现今，已经有许多自动抛光方法用于实现对连杆模具进行抛光，但是由于模具材质硬度大、加工难等特点，导致抛光所使用的抛光头磨损较快，随着抛光头的磨损，抛光质量也会变差，影响连杆模具的质量，不利于连杆模具抛光自动化的实现，进而影响连杆模具的生产效率和质量。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种连杆模具的自动抛光方法，方案如下：
一种连杆模具的自动抛光方法，该方法包括：
进行区域划分，将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，根据所述待抛光区域的曲面特征，选取对应的抛光头，并建立具有多个抛光头的抛光头库，其中，所述待抛光区域的曲面特征包括所述待抛光区域的曲率和尺寸；
获取所述抛光头的磨损规律，并基于所述抛光头的磨损规律，建立所述抛光头的材料去除模型；
获取所述待抛光区域的抛光深度；
根据所述待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径；
利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数；
基于所述期望抛光参数和所述加工路径编写抛光程序，抛光机器人基于所述抛光程序进行自动抛光。
可选的，获取所述抛光头的磨损规律包括：
提供一实验样件，所述实验样件的材质与所述连杆模具的材质相同；
利用所述抛光头对所述实验样件进行多次抛光，其中，不同次抛光，抛光参数不同，同一次抛光，抛光参数保持恒定，所述抛光参数包括抛光压力、抛光进给速度、抛光角度以及主轴转速；
获取不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度；
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度，建立不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，以获取所述抛光头的磨损规律。
可选的，基于所述抛光头的磨损规律，建立所述抛光头的材料去除模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型和所述待抛光区域的理论速度分布模型；
利用回归模型基于所述理论压力分布模型和所述理论速度分布模型，建立所述抛光头的材料去除模型。
可选的，基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，利用物理接触理论基于所述待抛光区域、与所述待抛光区域对应的抛光头、所述抛光压力和所述抛光角度，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型；
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论速度分布模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，利用物理接触理论基于所述待抛光区域、与所述待抛光区域对应的抛光头、所述抛光进给速度和所述主轴转速，建立所述待抛光区域的理论速度分布模型。
可选的，获取所述多个待抛光区域的抛光深度包括：
获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度；
基于所述初始表面粗糙度和所述待抛光区域的预期表面粗糙度，得到所述待抛光区域的材料去除深度。
可选的，获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度包括：
利用白光干涉仪对所述待抛光区域进行N次表面粗糙度测量，N≥1；
求取N次测量得到的表面粗糙度的平均值，将该平均值作为所述待抛光区域的初始表面粗糙度。
可选的，根据所述待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径包括：
基于所述待抛光区域的曲面特征和对应的抛光头，利用UG软件或3D鼠标示教生成所述加工路径。
可选的，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数包括：
通过遗传算法，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数。
可选的，该方法还包括：
基于所述抛光头的磨损规律，编写抛光头更换程序，所述机器人基于所述抛光头更换程序自动更换抛光头。
可选的，所述抛光头的曲率半径小于对应的所述待抛光区域的曲率半径。
与现有技术相比，本申请的技术方案的有益效果为：
本申请提供的抛光方法包括：将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，根据待抛光区域的曲面特征，选取对应的抛光头，并建立具有多个抛光头的抛光头库。之后，获取抛光头的磨损规律，并基于抛光头的磨损规律，建立抛光头的材料去除模型，该材料去除模型用以解算任意抛光参数下，抛光头的材料去除深度即磨损程度随抛光时间的变化。获取待抛光区域的抛光深度，根据待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径。利用材料去除模型，根据待抛光区域的抛光深度以及加工路径，进行参数优化，得到对连杆模具抛光时的期望抛光参数。基于所述期望抛光参数和所述加工路径编写抛光程序，抛光机器人基于所述抛光程序进行自动抛光。
需要说明的是，不同的抛光深度以及抛光路径对于抛光头的磨损程度也是不同，而该抛光方法利用抛光头的材料去除模型，根据待抛光区的材料去除深度以及加工路径得到对待抛光区进行实际抛光时所需的期望抛光参数，使得该抛光方法可以根据抛光过程中抛光头的磨损，来设置抛光参数，进行抛光头的磨损补偿，使得即便在抛光过程中，抛光头发生磨损，也可以根据抛光头的磨损程度设置对应的抛光参数，保证抛光过程中对待抛光区域的恒材料去除，尽可能的避免抛光头磨损对于抛光质量的影响，有助于提高连杆模具的生产质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本申请提供的一种连杆模具的自动抛光方法的流程图；
图2为本申请提供的一种连杆模具的自动抛光方法具体工作时的工作流程图；
图3为本申请提供的一种连杆模具的自动抛光方法搭配使用的抛光装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一区域实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
发明人研究发现，由于连杆模具材质硬度大、难加工等原因，导致抛光头的磨损较快。需要说明的是，现有抛光方法对一抛光区域进行抛光的过程中，保持抛光参数恒定不变。由于抛光参数的恒定，导致进行抛光加工时，随着抛光头的磨损，难以保证抛光区域的恒材料去除，导致连杆模具的抛光加工质量也会变差，难以达到连杆模具的要求标准。
此外，随着抛光头的磨损，当抛光头达到使用寿命时，则需要更换抛光头，然而频繁的更换抛光头，将会导致抛光作业时间成倍增加。并且，当抛光头更换后，由于抛光参数并不能随抛光头的变化而变化，从而会出现抛光区域内的材料去除量不一致的问题，出现欠抛或过抛的问题，影响连杆模具的抛光加工质量。
基于此，本申请提供了一种连杆模具的自动抛光方法，如图1所示，图1为本申请提供的一种连杆模具的自动抛光方法的流程图，该自动抛光方法包括：
S1：进行区域划分，将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，根据所述待抛光区域的曲面特征，选取对应的抛光头，并建立具有多个抛光头的抛光头库。其中，将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，具体为建立连杆模具型腔的三维模型，根据建立的三维模型基于曲面类型的不同，进行待抛光区域的划分，得到多个待抛光区域。该多个抛光区域的曲面类型不同，具体为曲面曲率不同，例如平面、凹曲面和凸曲面等，或曲面尺寸不同，或者曲面曲率和尺寸均不同。需要说明的是，不同曲面类型的待抛光区域对应不同的抛光头，相同或相似曲面类型的待抛光区域对应相同的抛光头，其中，不同的抛光头指的是抛光头的形状和/或尺寸不同。需要注意的是，将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，要尽可能的使得划分得到的待抛光区域曲率变化较为平缓，以降低抛光难度。
S2：获取所述抛光头的磨损规律，并基于所述抛光头的磨损规律，建立所述抛光头的材料去除模型。需要说明的是，获取所述抛光头的磨损规律时，每一个抛光头都需要单独进行磨损规律的研究，并且由上述已知，对连杆模具进行抛光时需要多个抛光头，从而本方案包括每个抛光头磨损规律的研究，以获取各抛光头的磨损规律。另外，获取抛光头的磨损规律以后，在同一种连杆磨具的批量生产中，直接利用已获取的抛光头磨损规律，建立材料去除模型即可，不需要每次制备时，都进行抛光头的磨损规律研究。
S3：获取所述待抛光区域的抛光深度。需要说明的是，由于各待抛光区域的曲面类型不同，为了达到抛光要求，进行抛光时的抛光深度可能有所不同，因此上述获取待抛光区域的抛光深度指的是获取多个待抛光区域中每个待抛光区域的抛光深度。
S4：根据所述待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径。与前述相同，由于各待抛光区域的曲面类型不同，进行抛光时的抛光路径也是有所不同的，因此上述根据待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径，指的是上述根据每个待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头均单独生成加工路径。
S5：利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数，该期望抛光参数即为实际抛光过程中的抛光参数。
S6：基于所述加工路径和所述期望抛光参数编写抛光程序，抛光机器人基于所述抛光程序进行自动抛光。
具体地，由上述可知，本申请提供的抛光方法包括对抛光头磨损规律的研究，获取抛光头的磨损规律，并基于获取的抛光头的磨损规律建立抛光头的材料去除模型，该材料去除模型用以解算任意抛光参数下，抛光头的材料去除深度即磨损程度随抛光时间的变化。
该抛光方法获取抛光头的材料去除模型以后，利用材料去除模型，根据待抛光区的材料去除深度以及加工路径得到对待抛光区进行实际抛光时所需的期望抛光参数。需要说明的是，不同的抛光深度以及抛光路径对于抛光头的磨损程度也是不同，而该抛光方法利用抛光头的材料去除模型，根据待抛光区的材料去除深度以及加工路径得到对待抛光区进行实际抛光时所需的期望抛光参数，使得该抛光方法可以根据抛光过程中抛光头的磨损，来设置抛光参数，进行抛光头的磨损补偿，使得即便抛光过程抛光头发生磨损，也可以根据抛光头的磨损程度设置对应的抛光参数，保证抛光过程中对待抛光区域的恒材料去除，尽可能的避免抛光头磨损对于抛光质量的影响，有助于提高连杆模具的生产质量。
另外，该抛光方法得到期望抛光参数后，根据期望抛光参数和抛光路径编写自动抛光程序，并将该自动抛光程序下载至抛光机器人，使得抛光机器人基于该自动抛光程序对连杆模具进行自动抛光，提高了连杆模具生产的效率，相比于手工打磨，大大降低了时间成本。
在上述基础上，对于步骤S2，获取所述抛光头的磨损规律包括：
提供一实验样件，所述实验样件的材质与所述连杆模具的材质相同。
利用所述抛光头对所述实验样件进行多次抛光，其中，不同次抛光，抛光参数不同，同一次抛光，抛光参数保持恒定，所述抛光参数包括抛光压力、抛光进给速度、抛光角度以及主轴转速。需要说明的是，本方法配合搭配抛光装置实际实施，该抛光装置包括五自由度混联机器人，主轴转速指的是该机器人中的浮动主轴的转速。
获取不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度。
基于获取的不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度，建立不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，即获知不同抛光参数条件下，抛光头的磨损程度随着抛光时间的变化，获取所述抛光头的磨损规律。
具体地，获取抛光头的磨损规律的具体过程为：将实验样件放在实验台上固定，通过机器人加工设备促使抛光头对实验样件进行抛光实验，并在每次抛光后获取抛光头的材料去除深度。其中，在同一次抛光实验中，抛光参数保持恒定，不同次抛光实验中，抛光参数不同，以对需要调控的抛光参数进行实验，获知不同抛光参数条件下，抛光头的材料去除深度随时间变化的数据库，进而获取抛光头的磨损规律。需要说明的是，在获取抛光头的磨损规律的过程中，为了抛光实验的准确性，不同次抛光实验，原则上仅调控一个抛光参数，其他抛光参数则不变。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，对于步骤S2，基于所述抛光头的磨损规律，建立所述抛光头的材料去除模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型和所述待抛光区域的理论速度分布模型。
建立上述待抛光区域的理论压力分布模型和理论速度分布模型之后，利用回归模型基于所述理论压力分布模型和理论速度分布模型，建立所述抛光头的材料去除模型，以解算不同抛光参数下，抛光头的磨损程度，使得实际抛光时可以通过抛光参数的设定，对抛光头磨损进行补偿，保证连杆模具的抛光质量。需要说明的是，本申请提供的方法在建立抛光头的材料去除模型是根据获取的数据得到的，为“黑箱式”模型，也称为经验模型。
需要说明的是，建立理论压力分布模型和理论速度分布模型时，待抛光区域指的是对连杆模具的三维型腔模型划分后得到的待抛光区域。
具体地，在上述实施例的基础上，基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随时间变化的数据库，利用物理接触理论基于所述待抛光区域、与所述待抛光区域对应的抛光头、所述抛光压力和所述抛光角度，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型。
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论速度分布模型：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随时间变化的数据库，利用物理接触理论建立基于所述待抛光区域、与所述抛光区域对应的抛光头、所述抛光进给速度和所述主轴转速，建立所述待抛光区域的理论速度分布模型。
建立待抛光区域的理论压力分布模型和理论速度分布模型之后，采用理论模型与回归模型相结合的方式建立抛光头的材料去除模型，以解算任意抛光参数以及抛光时间下抛光头的材料去除深度。具体为，建立待抛光区域的理论压力分布模型和理论速度分布模型之后，将理论压力分布模型和理论速度分布模型作为先验知识输入至回归模型中，进行去回归，以及学习抛光头的磨损规律，即学习抛光头材料去除深度随外界因素的变化趋势，建立抛光头的材料去除模型，其中该材料去除模型将Preston系数转化为随抛光时间即磨损时间变化的函数，使得该材料去除模型可以预测抛光头磨损过程中的材料去除深度，进而使得可以通过优化抛光参数的方式，补偿抛光头磨损带来的抛光影响，进而保证连杆模具的抛光质量。
另外，将理论压力分布模型和理论速度分布模型作为先验知识输入至回归模型中，还可以减少回归模型所需实验数据量并提高模型精度。可选的，上述回归模型可使用支持向量回归、神经网络回归、高斯过程回归等方法，具体根据上述各回归方法的模型预测精度以及连杆模具抛光要求进行选择。
在本申请的一个实施例中，对于步骤S3，获取所述多个待抛光区域的抛光深度包括：
获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度。
获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度以后，基于所述待抛光区域的初始表面粗糙度和所述待抛光区域的预期表面粗糙度，得到所述待抛光区域的材料去除深度。需要说明的是，待抛光区域的初始表面粗糙度为待抛光区域抛光前的表面粗糙度，待抛光区域的期望表面粗糙度为待抛光区域抛光后的表面粗糙度。
具体地，在本申请实施例中，对待抛光区域进行抛光之前，获取待抛光区域的表面轮廓信息，对待抛光区域的粗糙度进行测量，获取待抛光区域的初始表面粗糙度，待抛光区域的初始表面粗糙度记为Ra0，将待抛光区域抛光后期望达到的表面粗糙度记为Ra1，即待抛光区域的预期表面粗糙度记为Ra1。抛光头的材料去除深度记为h0，根据计算公式h0=2×(Ra0- Ra1)，就可以计算得到理想的材料去除深度h0。
需要说明的是，在进行抛光头的磨损规律研究时，在抛光头对实验样件进行抛光的过程中，测量抛光前后实验样件沿抛光路径的表面轮廓高度，以及测量抛光前后的实验样件的表面粗糙度。其中，抛光前后实验样件沿抛光路径的表面轮廓高度差即为实验样件的抛光深度，实验样件抛光前的表面粗糙度即为初始表面粗糙度，抛光后的表面粗糙度即为期望表面粗糙度，从而根据对实验样件抛光前后的表面轮廓高度差以及抛光前后的表面粗糙度，可以得到抛光深度与表面粗糙度的关系，进而得到上述计算公式h0=2×(Ra0-Ra1)，以使得该抛光方法能够根据待抛光区域的初始表面粗糙度以及期望表面粗糙度，获取待抛光区域的抛光深度。
并且，在进行抛光头的磨损规律研究时，在抛光头对实验样件进行抛光的过程中，测量抛光前后实验样件沿抛光路径的表面轮廓高度，以及测量抛光前后的实验样件的表面粗糙度，可以据此总结抛光参数对于实验样件抛光深度以及抛光路径的影响，为后续利用材料去除模型，根据待抛光区域的抛光深度以及加工路径对参数进行优化提供依据。
需要说明的是，在获取待抛光区域的初始表面粗糙度时，若果仅测量一次的话，测量结果存在偶然性，测量结构不够准确。因此，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度包括：
利用白光干涉仪对所述待抛光区域进行N次表面粗糙度测量，N≥1。
测量之后，求取N次测量得到的所述待抛光区域的表面粗糙度的平均值，将该平均值作为所述待抛光区域的初始表面粗糙度，以提高获得的所述待抛光区域的初始表面粗测度的准确性。
对于步骤S4，在本申请的一个实施例中，根据所述待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径包括：
基于所述待抛光区域的表面特征和对应的抛光头，利用UG软件和3D鼠标示教生成所述加工路径。
具体地，待抛光区域的曲面类型有很多种，对于不同类型的待抛光区域加工路径的生成方式不同。其中，例如对于测壁类曲面，可以使用UG软件中深度加工五轴铣的方法深层加工；对于底面类曲面，根据底面的形状、大小、曲率等特征，选择环切、行切、跟随周边形状等路径方式进行路径生成；对于相邻待抛光区域交界处的沟槽，使用UG软件中可变轮廓铣边界方法沿边界线生成路径。
另外，由于连杆模具型腔复杂，曲面曲率变化大，经过划分之后，出来上述类型的待抛光区域以外，还会得到非常多的小曲面待抛光区域，面积小，且形状简单。如果对于前述这种小曲面待抛光区域也采用UG软件生成加工路径，会耗费大量的UG软件编程时间和加工执行时间，而通过使用3D鼠标示教的方式，即通过手工牵引机器人末端完成对小曲面的抛光轨迹的示教快速生成路径，可以大量的节约时间。因此，对于小曲面待抛光区域，例如局部的沟槽和圆角等，使用3D鼠标示教的方式快速生成加工路径。
对于步骤S5，在本申请的一个实施例中，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数包括：
通过遗传算法，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数。
需要说明的是，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化时，可能全部参数都进行优化，也可能部分参数进行优化，具体视实际情况而定。
优选地，在本申请的一个实施例中，使用遗传算法对抛光压力和抛光进给速度进行优化，具体增大抛光压力和/或减慢进给速度，对抛光头的磨损进行补偿，使得待抛光区域沿加工路径的材料去除量是一致的，保证连杆模具的抛光质量。
需要注意的是，已知抛光会存在抛光头磨损的问题，伴随产生的问题是抛光头会随着磨损，达到使用上限而报废。因此，在本申请的一个实施例中，该自动抛光方法还包括：
S7：基于所述抛光头的磨损规律，编写抛光头更换程序，所述机器人基于所述抛光头更换程序自动更换抛光头。
具体地，根据抛光头的磨损规律可以判定抛光头磨损至报废的时间，因此可以设定抛光头的抛光时间阈值。基于抛光头的抛光时间阈值，编写抛光头更换程序，当抛光头达到其抛光时间阈值时，机器人将基于抛光头更换程序自动更换抛光头，避免了人工更换抛光的时间成本的浪费，提高工作效率。并且，机器人将基于抛光头更换程序自动更换抛光头，还避免了已经达到抛光头的抛光时间阈值，而没有被工作人员发现的问题，保证连杆模具的抛光质量。
需要说明的是，由前述已知，不同曲面类型的待抛光区域对应不同的抛光头，而不同的抛光头的抛光时间阈值不同，因此编写抛光更换程序时，需要对每个抛光头单独设置抛光时间阈值。其中，抛光头的抛光时间阈值与抛光头的尺寸有关，抛光头的尺寸越大，其抛光时间阈值越大，反之，抛光时间阈值越小。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述抛光头的曲率半径小于对应的所述待抛光区域的曲率半径，以保证抛光头的曲率半径与待抛光区域的尺寸相匹配，实现对待抛光区域的抛光。需要注意的是，抛光头的曲率半径小于对应的待抛光区域的曲率半径，具体为抛光头的曲率半径略小于对应的待抛光区域的曲率半径。并且当待抛光区域沿加工路径的曲率半径不同时，即待抛光区域的不同部分曲率半径不同时，抛光头的曲率半径略小于待抛光区域的最小曲率半径。
需要说明的是，对待抛光区域进行抛光时，初次抛光以后可能无法达到抛光要求，可能需要进行二次抛光甚至多次抛光。对于本申请提供的抛光方法，编写抛光程序时，可以连杆模具整体进行二次或多次抛光，即对连杆模具的整个表面进行抛光之后，再进行下一次抛光，也可以对每个待抛光区域单独进行二次或多次抛光，即一个待抛光区域抛光完成之后，再进行下一个待抛光区域的抛光，具体实际情况而定。
还需要说明的是，进行二次抛光以及后续的抛光时，加工路径将由3D鼠标示教生成，简单且避免了再次利用UG单独编程生成加工路径，有助于简化该抛光方法。
下面结合抛光装置，对本申请提供的连杆模具的自动抛光方法进行介绍。其中，该抛光方法的工作流程图如图2所示，抛光装置的结构示意图如图3所示。
建立连杆模具的三维模型，获取模具的曲面特征，即构建的连杆模具型腔的三维模型以及获取模具的曲面特征，根据构建的连杆模具型腔的三维模型以及曲面特征，将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，每个待抛光区域的曲率半径变化尽量平缓，并且每个待抛光区域的曲面特征尽量相似。针对每个待抛光区域选取合适的抛光头，并确定每个抛光头合适的砂纸数目，建立抛光头库。
通过在与连杆模具材质相同的实验样件上进行若干次抛光实验，研究抛光头的磨损规律，获取抛光头在不同抛光参数条件下，抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，进而获取抛光头在一定工艺参数和抛光时间下的材料去除深度变化曲线，通过理论模型和回归模型相结合的方法解算任意抛光参数和抛光时间下的材料去除深度，建立抛光头的材料去除模型。
获取待抛光区域的表面轮廓信息，具体测量每个待抛光区域的初始表面粗糙度，再根据每个待抛光区域的期望表面粗糙度得到每个待抛光区域的抛光深度，该抛光深度则为每个抛光区域的理想材料去除深度。
对每个待抛光区域使用UG软件和3D鼠标示教相结合的方法快速生成加工路径。
根据上述所得的材料去除模型，在已知待抛光区域的理想材料去除深度和加工路径基础上，使用遗传算法对抛光参数进行优化，以对抛光头的磨损进行补偿，进而实现恒定的材料去除厚度，并维持稳定优良的抛光效果。具体为抛光压力和抛光进给速度的规划，对抛光头的磨损进行补偿。
将优化后的抛光参数输入至混联机器人控制柜2中，抛光加工轨迹插值点生成。其中抛光压力通过图2中的浮动主轴3进行控制，抛光进给速度通过混联机器人控制柜2进行控制，由计算机编写控制程序，并将程序存入混联机器人控制柜2中。
将连杆模具4置于工作台，由模具固定装置5实现连杆模具4的定位和夹紧。随后，启动五自由度混联机器人1，对连杆模具进行抛光，每抛光一次进行一次粗糙度测量，抛光区域的粗糙度达到预期，结束抛光，若是没有达到预期，则重新进行下一次抛光，以完成对连杆模具4的自动化抛光。
需要注意的是，在抛光过程中，当抛光头达到设定的抛光使用时间阈值时，五自由度混联机器人1移动至抛光头库6上方，由五自由度混联机器人1和浮动主轴3联动实现抛光头的自动更换。
还需要注意的是，当对抛光区域进行多次抛光时，由于抛光区域的曲率变化大等原因，进行下一次抛光时，则有可能需要重新生成加工路径。
综上所述，本申请提供了一种连杆模具的自动抛光方法，该抛光方法包括：将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，根据待抛光区域的曲面特征，选取对应的抛光头，并建立具有多个抛光头的抛光头库。之后，获取抛光头的磨损规律，并基于抛光头的磨损规律，建立抛光头的材料去除模型，该材料去除模型用以解算任意抛光参数下，抛光头的材料去除深度即磨损程度随抛光时间的变化。获取待抛光区域的抛光深度，根据待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径。利用材料去除模型，根据待抛光区域的抛光深度以及加工路径，进行参数优化，得到对连杆模具抛光时的期望抛光参数。基于所述期望抛光参数和所述加工路径编写抛光程序，抛光机器人基于所述抛光程序进行自动抛光。
有上述可知，该抛光方法获取抛光头的材料去除模型以后，利用材料去除模型，根据待抛光区的材料去除深度以及加工路径得到对待抛光区进行实际抛光时所需的期望抛光参数，使得该抛光方法可以根据抛光过程中抛光头的磨损，来设置抛光参数，进行抛光头的磨损补偿，使得即便抛光过程抛光头发生磨损，也可以根据抛光头的磨损程度设置对应的抛光参数，保证抛光过程中对待抛光区域的恒材料去除，尽可能的避免抛光头磨损对于抛光质量的影响，有助于提高连杆模具的生产质量。
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似区域互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法区域说明即可。
需要说明的是，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种连杆模具的自动抛光方法，其特征在于，该方法包括：
进行区域划分，将连杆模具的表面划分为多个待抛光区域，根据所述待抛光区域的曲面特征，选取对应的抛光头，并建立具有多个抛光头的抛光头库，其中，所述待抛光区域的曲面特征包括所述待抛光区域的曲率和尺寸；
获取所述抛光头的磨损规律，并基于所述抛光头的磨损规律，建立所述抛光头的材料去除模型；
获取所述待抛光区域的抛光深度；
根据所述待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径；
利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数；
基于所述期望抛光参数和所述加工路径编写抛光程序，抛光机器人基于所述抛光程序进行自动抛光。
2.根据权利要求1所述的自动抛光方法，其特征在于，获取所述抛光头的磨损规律包括：
提供一实验样件，所述实验样件的材质与所述连杆模具的材质相同；
利用所述抛光头对所述实验样件进行多次抛光，其中，不同次抛光，抛光参数不同，同一次抛光，抛光参数保持恒定，所述抛光参数包括抛光压力、抛光进给速度、抛光角度以及主轴转速；
获取不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度；
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度，建立不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，以获取所述抛光头的磨损规律。
3.根据权利要求2所述的自动抛光方法，其特征在于，基于所述抛光头的磨损规律，建立所述抛光头的材料去除模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型和所述待抛光区域的理论速度分布模型；
利用回归模型基于所述理论压力分布模型和所述理论速度分布模型，建立所述抛光头的材料去除模型。
4.根据权利要求3所述的自动抛光方法，其特征在于，基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，利用物理接触理论基于所述待抛光区域、与所述待抛光区域对应的抛光头、所述抛光压力和所述抛光角度，建立所述待抛光区域的理论压力分布模型；
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，建立所述待抛光区域的理论速度分布模型包括：
基于不同抛光参数条件下，所述抛光头的材料去除深度随抛光时间变化的数据库，利用物理接触理论基于所述待抛光区域、与所述待抛光区域对应的抛光头、所述抛光进给速度和所述主轴转速，建立所述待抛光区域的理论速度分布模型。
5.根据权利要求1所述的自动抛光方法，其特征在于，获取所述多个待抛光区域的抛光深度包括：
获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度；
基于所述初始表面粗糙度和所述待抛光区域的预期表面粗糙度，得到所述待抛光区域的材料去除深度。
6.根据权利要求5所述的自动抛光方法，其特征在于，获取所述待抛光区域的初始表面粗糙度包括：
利用白光干涉仪对所述待抛光区域进行N次表面粗糙度测量，N≥1；
求取N次测量得到的表面粗糙度的平均值，将该平均值作为所述待抛光区域的初始表面粗糙度。
7.根据权利要求1所述的自动抛光方法，其特征在于，根据所述待抛光区域的曲面特征以及对应的抛光头生成加工路径包括：
基于所述待抛光区域的曲面特征和对应的抛光头，利用UG软件和3D鼠标示教生成所述加工路径。
8.根据权利要求1所述的自动抛光方法，其特征在于，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数包括：
通过遗传算法，利用所述材料去除模型，根据所述待抛光区域的抛光深度以及所述加工路径，进行参数优化，得到对所述连杆模具抛光时的期望抛光参数。
9.根据权利要求1所述的自动抛光方法，其特征在于，该方法还包括：
基于所述抛光头的磨损规律，编写抛光头更换程序，所述抛光机器人基于所述抛光头更换程序自动更换抛光头。
10.根据权利要求1所述的自动抛光方法，其特征在于，所述抛光头的曲率半径小于对应的所述待抛光区域的曲率半径。
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