基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统及方法与流程

本发明涉及光学元件加工，尤其涉及一种基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统及方法。

背景技术：

1、磁流变抛光(magnetorheological finishing，mrf)是近年来发展起来的一种先进光学制造技术，其具有去除函数稳定、边缘效应可控、下表面破坏层小、无复印效应、修形能力强及加工精度高等诸多优点。因此，磁流变抛光技术在高精度光学加工中，尤其是非球面及自由曲面加工中得到了广泛的关注和应用。目前国内外的磁流变抛光设备或加工系统的运动载体主要是基于多轴联动的数控加工中心或数控加工机床，由于机床负载能力较大等原因，磁流变液循环系统等部件以高集成度安装到机床上。但是当运动载体更换为机械臂时，机械臂运动与磁流变抛光模块发生机械干涉，影响了机械手的运动速度、加速度及运动精度等，具体体现为：

2、1）磁流变液循环系统的集成模块部件的重量较大，安装在机械臂的某一位置时影响机械臂的速度、加速度及运动精度等运行性能，无法进行精确的光学加工，且机械臂的运动会与磁流变液循环系统的集成模块发生机械干涉；

3、2）一般机械臂安置磁流变液循环系统的集成模块部件也只适配一种尺寸抛光头，对不同尺寸的光学元件无法完成连续加工，往往采取多台机械臂或机床磁流变设备联合加工模式，不仅需要占用大量的空间、人力等资源，还会无形中增加企业加工成本，降低加工效率。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供一种基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统及工作方法，通过将磁流变液循环系统和机械臂分离开，并集成到移动平台的内部，在减轻机械臂的负载，提高机械臂运行性能的同时，合理的布局更加节省加工系统的空间；将抛光轮与机械臂分离，并采用多种尺寸抛光头倒置切换式结构，进一步减轻机械臂的负载的同时，可以满足不同待加工器件的需要。

2、第一方面，本发明提供的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，包括控制设备、抛光设备、切换设备和移动平台；其中，

3、移动平台包括加工平台、磁流变液循环系统和设备控制柜；设备控制柜固定在加工平台的内部，用于控制系统整体；磁流变液循环系统固定在加工平台的内部，用于向抛光设备提供和回收磁流变抛光液；

4、控制设备包括机械臂、气动夹具和测针；其中，机械臂固定在加工平台上，气动夹具固定在机械臂的自由端处，用于夹取待加工元件，测针固定在加工平台上，用于校正待加工元件的加工方向和加工位置；

5、切换设备包括快换装置、切换转台装置和切换驱动装置；快换装置固定在切换转台装置上，切换转台装置装配在加工平台上；切换驱动装置固定在加工平台的内部，并穿过加工平台与切换转台装置连接，控制切换转台装置带动快换装置完成轴向切换；

6、抛光设备包括不少于两个抛光轮装置和抛光头切换台架，抛光轮装置固定在抛光头切换台架上，抛光头切换台架固定在快换装置中，通过转动快换装置带动抛光头切换台架的轴向旋转，进而选择不同抛光轮尺寸的抛光轮装置，使抛光轮装置与机械臂配合完成对待加工元件的加工操作。

7、进一步的，切换驱动装置包括切换减速器和切换驱动电机；切换减速器固定在切换驱动电机的输出端，切换减速器的输出端穿过加工平台与切换转台装置相连。

8、进一步的，切换转台装置包括切换轴承和切换转台；快换装置固定在切换转台上，切换轴承固定在切换转台的内部，并与切换减速器的输出端相连，使切换驱动装置通过切换轴承带动快换装置进行轴向旋转。

9、进一步的，抛光轮装置一致，均包括伺服电机、传动结构、连接主板、抛光轮、喷嘴、抛光轮固定架、回收设备和抛光轮安装支架；伺服电机和传动结构分别安装在连接主板的上方和侧方，抛光轮安装支架位于抛光轮的两侧并固定在连接主板上，用于限定抛光轮的转动轴的位置；抛光轮通过抛光轮固定架安装在连接主板上，喷嘴沿抛光轮的转动方向安装在抛光轮固定架上；回收设备靠近抛光轮，固定在抛光轮固定架上，用于回收喷嘴喷出的磁流变抛光液。

10、进一步的，磁流变液循环系统通过管道向喷嘴输送磁流变抛光液，同时接收来自回收设备得到的磁流变抛光液。

11、进一步的，加工平台的底部安装不少于4个的移动脚轮。

12、第二方面，本发明提供的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工方法，适用于第一方面提供的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，具体包括以下步骤：

13、s1：控制机械臂夹取待加工元件，并将待加工元件移动至测针上确定待加工元件的加工位置；

14、s2：控制机械臂，将确定加工位置后的待加工元件靠近抛光头切换台架，并驱动切换驱动电机，使抛光头切换台架将符合待加工元件的面形的抛光轮装置转向待加工元件；

15、s3：开启抛光轮装置，并将待加工元件与抛光轮装置接触，使抛光轮装置对待加工元件进行加工；

16、s4：当对待加工元件的加工时间达到预设时间后，对当前待加工元件进行面形检测：若当前待加工元件的面型符合加工要求后，停止加工，并将加工完成的加工元件取下；若当前待加工元件的面型不符合加工要求后重复步骤s1~步骤s3，直至当前待加工元件符合加工要求。

17、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

18、1）将磁流变液循环系统和机械臂分离开，并集成到移动平台的内部，有效减轻机械臂的负载，避免在加工过程中，磁流变液循环系统与机械臂产生干涉的情况；

19、2）通过切换设备与多个不同尺寸的抛光头相结合的形式，更有效满足不同面形的待加工元件，使得磁流变系统更加适用机械臂加工。

技术特征：

1.一种基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，包括控制设备、抛光设备、切换设备和移动平台；其中，

2.根据权利要求1所述的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，所述切换驱动装置包括切换减速器和切换驱动电机；其中，所述切换减速器固定在所述切换驱动电机的输出端，所述切换减速器的输出端穿过所述加工平台与所述切换转台装置相连。

3.根据权利要求2所述的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，所述切换转台装置包括切换轴承和切换转台；其中，所述快换装置固定在所述切换转台上，所述切换轴承固定在所述切换转台的内部，并与所述切换减速器的输出端相连，使所述切换驱动装置通过所述切换轴承带动所述快换装置进行轴向旋转。

4.根据权利要求1所述的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，所述抛光轮装置一致，均包括伺服电机、传动结构、连接主板、抛光轮、喷嘴、抛光轮固定架、回收设备和抛光轮安装支架；其中，所述伺服电机和所述传动结构分别安装在所述连接主板的上方和侧方，所述抛光轮安装支架位于所述抛光轮的两侧并固定在所述连接主板上，用于限定所述抛光轮的转动轴的位置；所述抛光轮通过所述抛光轮固定架安装在所述连接主板上，所述喷嘴沿所述抛光轮的转动方向安装在所述抛光轮固定架上；所述回收设备靠近所述抛光轮，固定在所述抛光轮固定架上，用于回收所述喷嘴喷出的磁流变抛光液。

5.根据权利要求4所述的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，所述磁流变液循环系统通过管道向所述喷嘴输送所述磁流变抛光液，同时接收来自所述回收设备得到的磁流变抛光液。

6.根据权利要求1所述的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，所述加工平台的底部安装不少于4个的移动脚轮。

7.一种基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工方法，适用于如权利要求1~6中任意一项所述的基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明涉及光学元件加工技术领域，尤其涉及一种基于机械臂的可切换式抛光模组集成加工系统及方法，包括控制设备、抛光设备、切换设备和移动平台；将磁流变液循环系统集成到移动平台中，与控制设备中的机械臂分离，在减轻机械臂负重的同时，避免由于磁流变液循环系统体积过大导致在加工过程中与机械臂发生干涉的现象；抛光设备中包括不少于两种尺寸的抛光轮，并与切换设备结合，在加工过程中实现多尺寸抛光轮的切换，使加工系统可以根据待加工元件的面形更加灵活地调整，提升加工效果。技术研发人员：王旭,刘怀磊,王阔,张海超,贾博惟,刘智勇受保护的技术使用者：长春长光大器科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13