机械工程学报

作者：程顶义, 陈满意, 昌明帅

单位：武汉理工大学机电工程学院 武汉 430070

关键词：机器人曲面抛光,刀具姿态,磨粒特性,材料去除模型；

机器人在曲面抛光过程中，为了适应工件表面曲率的变化，刀具姿态需灵活多变。而刀具姿态的变化会影响磨粒在刀具-工件接触区域的压力分布和速度分布，使得材料去除深度的准确预测变得复杂。为此，提出一种结合刀具姿态和材料去除机理的机器人曲面抛光材料去除建模方法。该方法利用Hertz接触理论和刀具姿态建立球形磨头与曲面接触区域的压力分布与磨粒速度分布；针对如何计算磨粒造成的材料去除深度这一难点，结合磨粒特性与弹塑性接触理论建立单颗磨粒压力与压痕深度的关系；在此基础上，结合压力分布、速度分布、磨粒特性和压痕深度得到单位接触长度的材料去除深度，最后将其沿着抛光轨迹积分建立材料去除模型。仿真与试验结果表明，材料去除模型预测值与试验值最大相对误差为4.92%，平均相对误差为2.61%，验证了该建模方法的可行性。该模型的建立可为机器人曲面抛光过程中的精确控制提供理论基础，对工件材料去除的均匀性和抛光质量的改善具有重要意义。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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