砂带磨削进行曲面加工时解决signorini问题的一种有效的方法[外文翻译].rar

《国际机械加工工具和制造45》（2005）641—648
附件 C：译文

砂带磨削进行曲面加工时解决Signorini问题的一种有效的方法
———————————————————————————————————————摘要：
最近工业机器人被引进用在砂带磨削曲面加工中，以期获得更高的生产效率和恒定的表面加工质量。这种对砂带磨削的仿真可以促进加工前磨削路径的规划和机械程序的编写，在这种仿真过程中，关键是获得工件和弹性接触轮接触区域的载荷分布，因为局部载荷不均匀分布是引起摩擦表面不规则移动的主要原因。传统的方法是将这种接触形式简化为一种Signorini接触问题，并用有限元（FEM）计算表面载荷分布状况，但是在遇到即时作业需要时，有限元模型计算耗费太多。故在这篇论文中一种新的基于支持向量回归的新技术代替有限元分析来计算表面载荷分布，这种模型有近似于FEM的小于5％的误差，但它的执行更快（1秒相当于FEM的15分钟），在这种新的模型下，即时作业仿真甚至是对磨削加工的在线控制都可以被更好的指导。
关键词：砂带磨削；有限元方法；仿真；支持向量回归。
１.简介：
砂带磨削是一种不规则几何的端面切割的机械加工方法，作为切割工具的磨削带由涂抹有研磨剂的带组成，至少由两个旋转轮支承连接。接地的工件被退到旋转轮中的一个轮上，这个轮子就叫接触轮。图1．显示了砂带磨削的加工操作。在工件和研磨剂非永久性接触下原料被切除，砂带磨削是传统研磨加工的一种变体，其中接触轮的外层是由软性材料制成，这种软性轮使这种加工适合于曲面生产，这得益于它对工件表面的适应。摘要复杂曲面的需求要来源于功能和美学两方面的必须。例如，为了满足美学要求，有弹性接触轮的砂带磨削加工实际应用于加工涡轮刀具以及自来水龙头的加工。为了提高生产效率和产品质量，工业机器人以自动机械手的方式被引进到研磨加工中，但是，由于工件表面的复杂，机器人编程依然是一项艰苦的工作，虽然一些脱机程序业也是有效的，但这依旧是个高度依赖程序员的经验的工作。为了促进加工自动化，对即时研磨状态的仿真时必要的。通过仿真结果，研磨轨迹的规划和机械手反应调整可以被自动执行。
这篇论文提出了一个曲面砂带磨削的仿真结构和一个新的解决Signorini接触问题的方法，以加速计算和满足即时仿真的要求。论文安排如下：第2部分将介绍简单成型加工的整体研磨模型和一种新型的曲面加工的局部研磨模型。