【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人加工铣削，特别涉及一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，以及一种基于铣削作业的自适应颤振检测方法。
技术介绍
1、叶轮作为流体机械中的核心部件，在航空发动机，汽车涡轮增压器，燃料电池高速空压机等设备中，叶轮通过旋转将流体的能量转换为机械能，是实现流体动能和机械能相互转换的关键组件。目前，国内这类零件主要铣削方法为五轴联动数控铣削设备，能够降低刀具成本，减少装夹次数，适合批量生产简单形状的叶轮，但加工复杂形状的能力有限，并且加工过程中会出现较大的变形和振动，使得工件表面加工质量下降，剩余壁厚精度难以保证。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，主要从叶轮柔性的装夹以及减少机器人铣削过程中的振动两个方面提供了一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置。
2、为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为，一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，是由铣削机械臂、末端执行器组件、辅助机构组件、夹紧盘装置组成的，所述的铣削机械臂通过地脚螺栓固定安装在地面上，所述的末端执行器组件通过螺栓安装在铣削机械臂的末端，所述的辅助机构组件通过螺栓安装在末端执行器组件的侧端，所述的夹紧盘装置通过地脚螺栓固定安装在地面上。
3、优选的，所述的末端执行器组件是由支撑头、支撑端盖、固定板、第二固定板、肋板、音圈电机、液压阻尼器、涡流阻尼器、铣削钻头安装座、铣刀组成的。所述的支撑头通过螺栓固定安装在铣削机械臂的末端，所述的固定板通过螺栓固定安装在支撑头
4、优选的，所述的辅助机构组件是由辅助支撑板、辅助主板、辅助活动板、辅助支撑头组成的。所述的辅助支撑板安装在支撑头的后端，所述的辅助主板通过螺栓和辅助支撑板固定安装在支撑头的后端，所述的辅助活动板通过螺栓与螺母配合安装在辅助主板外壁上，辅助活动板有长圆孔，所述辅助支撑头，通过螺纹配合安装在辅助活动板的螺栓上。
5、优选的，所述夹紧盘装置是由基座、转动支撑、驱动电机、转动圆盘、滚珠丝杠机构、传感器安装板、传感器组成的。所述的基座由地脚螺栓固定安装在地面上，所述的转动支撑与步进电机安装在基座上，所述的转动圆盘通过键配合安装在转动支撑上，所述的滚珠丝杠机构固定安装在转动圆盘的固定槽内，所述的传感器安装板通过螺栓固定安装在转动圆盘上，所述的传感器在两传感器安装板夹紧安装。
6、另一方面，本专利技术还提供一种基于铣削作业的自适应颤振检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
7、s1.从夹紧盘装置中的传感器获取振动信号；
8、s2.对信号进行变分模态分解、颤振敏感特征提取；
9、s3.支持向量机的铣削颤振检测。
10、本方法使用了一种优化版本的变分模态分解(vmd),使其完全适应不同的加工场景。通过vmd对振动信号进行分解，选择具有颤振丰富信息的模态进行进一步分析。从这些模态中提取时域和频域的特征，并用于训练支持向量机分类器来预测过程的稳定状态。
11、该专利技术的有益之处是通过自适应颤振控制机器人进行叶轮铣削，并对铣削过程中的工件进行振动检测，该专利技术的末端执行器组件设有音圈电机，音圈电机是一种基于洛伦兹力原理的直驱电机，利用永磁场和线圈绕组产生与施加到线圈的电流成比例的力，可以通过改变电流的方向实现快速的推拉转换，进而实现对铣削过程中振动的抑制，该专利技术的末端执行器设有液压阻尼器，对铣削过程的铣刀进行保护，防止设备因冲击性载荷造成破坏，同时液压阻尼器可以自由调节活塞的速度，以适应不同的工作条件，同时末端执行器还设有涡流阻尼器，能够在末端执行器中产生电涡流，进而产生阻力，消耗末端执行器的振动能量，达到减震的效果，由于其结构和工作原理的特点，涡流阻尼器的维护成本相对较低。在铣削过程中，通过夹紧盘装置中的传感器获取振动信号，对信号进行变分模态分解、颤振敏感特征提取和支持向量机的铣削颤振检测，具有较高的分类性能和快速的检测速度，根据svm分类结果，利用pid控制器调整机械臂加工参数和涡流阻尼器的阻尼力对铣削过程进行实时反馈调节。
12、该专利技术的辅助机构组件安装在支撑头上，辅助活动板和辅助主板上设有长圆孔，利用螺栓进行安装，可以使得辅助支撑头在一定的范围内移动，从而调整与加工件之间的位置关系，确保对工件铣削过程中起到辅助支撑作用，从而减小振动。
13、该专利技术的夹紧盘装置，采用滚珠丝杠进行对工件夹紧，安装四个滚珠丝杠机构可以实现对不同形状的工件进行有效夹紧，保证加工精度，同时转动圆盘上安装传感器，对铣削过程中的工件振动情况实时检测。
14、总而言之，该装置可以有效的抑制铣削加工过程中的振动，完成对叶轮工件的快速铣削，提高了叶轮铣削加工精度，可广泛应用于叶轮铣削工作中。
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1.一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于，包括铣削机械臂、末端执行器组件、辅助机构组件、夹紧盘装置；
2.所述的末端执行器组件包括支撑头、支撑端盖、固定板、第二固定板、肋板、音圈电机、液压阻尼器、涡流阻尼器、铣削钻头安装座、铣刀，所述的支撑头通过螺栓固定安装在铣削机械臂的末端，所述的固定板通过螺栓固定安装在支撑头的左右两侧端，所述的肋板安装在支撑头的左右两侧端，与固定板安装在同一侧且位于固定板下部，所述第二固定板通过螺栓与肋板共同固定安装在支撑头侧端，所述的音圈电机通过螺栓安装在固定板和第二固定板中间，并通过固定板和第二固定板进行固定支撑，所述的支撑端盖安装在第二固定板下端，并与支撑头同轴，所述的液压阻尼器穿过支撑端盖的孔洞安装在支撑头的下端，所述的铣削钻头安装座穿过支撑端盖的孔洞安装在支撑头的下端，铣刀安装在铣削钻头安装座，所述的涡流阻尼器通过螺栓固定安装在支撑头的前端。
3.根据权利要求1所述的自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于，所述的辅助机构组件包括辅助支撑板、辅助主板、辅助活动板、辅助支撑头组成的，所述的辅助支撑板安装
4.根据权利要求1所述的自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于，所述夹紧盘装置包括基座、转动支撑、驱动电机、转动圆盘、滚珠丝杠装置、传感器安装板、传感器，所述的基座由地脚螺栓固定安装在地面上，所述的转动支撑与步进电机安装在基座上，所述的转动圆盘通过键配合安装在转动支撑上，所述的滚珠丝杠装置固定安装在转动圆盘的固定槽内，所述的传感器安装板通过螺栓固定安装在转动圆盘上，所述的传感器在两传感器安装板夹紧安装。
5.如权利要求1所述的一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于：所述的夹紧盘装置表面上设有滚珠丝杠机构，能够对不同形状的工件进行夹紧。
6.如权利要求1所述的一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于：所述的夹紧盘装置表面上设有传感器，可以在铣削加工过程中对工件进行检测振动情况。
7.一种基于铣削作业的自适应颤振检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据1权利要求6所述的基于铣削作业的自适应颤振检测方法，其特征在于，步骤S2中，首先将原始振动信号s(t)分解为K个模态的集合：
9.根据权利要求7所述的基于铣削作业的自适应颤振检测方法，其特征在于，利用基于从分解信号中计算出的特征用支持向量机(SVM)进行颤振检测，SVM算法的实现在Python中执行，根据SVM分类结果，利用PID控制器调整机械臂加工参数和涡流阻尼器的阻尼力对铣削过程进行实时反馈调节。
...【技术特征摘要】
1.一种自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于，包括铣削机械臂、末端执行器组件、辅助机构组件、夹紧盘装置；
2.所述的末端执行器组件包括支撑头、支撑端盖、固定板、第二固定板、肋板、音圈电机、液压阻尼器、涡流阻尼器、铣削钻头安装座、铣刀，所述的支撑头通过螺栓固定安装在铣削机械臂的末端，所述的固定板通过螺栓固定安装在支撑头的左右两侧端，所述的肋板安装在支撑头的左右两侧端，与固定板安装在同一侧且位于固定板下部，所述第二固定板通过螺栓与肋板共同固定安装在支撑头侧端，所述的音圈电机通过螺栓安装在固定板和第二固定板中间，并通过固定板和第二固定板进行固定支撑，所述的支撑端盖安装在第二固定板下端，并与支撑头同轴，所述的液压阻尼器穿过支撑端盖的孔洞安装在支撑头的下端，所述的铣削钻头安装座穿过支撑端盖的孔洞安装在支撑头的下端，铣刀安装在铣削钻头安装座，所述的涡流阻尼器通过螺栓固定安装在支撑头的前端。
3.根据权利要求1所述的自适应颤振控制机器人叶轮铣削加工装置，其特征在于，所述的辅助机构组件包括辅助支撑板、辅助主板、辅助活动板、辅助支撑头组成的，所述的辅助支撑板安装在支撑头的后端，所述的辅助主板通过螺栓和辅助支撑板固定安装在支撑头的后端，所述的辅助活动板通过螺栓与螺母配合安装在辅助主板外壁上，辅助活动板有长圆孔，所述辅助支撑头通过螺纹配合安装在辅助活动板的螺栓上。
4.根据权利要求1所述的自适...
【专利技术属性】
技术研发人员：衣杰，王瑞，王旭瑞，高鹏，于复生，吴龙，张伟，刘效杰，王新耀，刘宽帅，宋奥博，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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