叶轮作为一种典型的通道类薄壁零件,其加工方法及精度将直接影响机器的空气动力性能,因此有必要对叶轮进行精密加工。叶轮加工的难度主要体现在叶片薄、流道空间狭小、加工精度较高等方面。五轴数控机床效率高且铣削柔韧性好,成为叶轮加工的主流工具,但机床购买成本和后期维修保养费用较高,许多中小型模具工厂只能望洋兴叹。基于上述情况,本课题以实验室模块化可重构六自由度滑块式并联机器人为原型,在运动平台末端加装带有铣削刀柄装置的电主轴,扩展机器人应用范围以代替昂贵的数控机床实现叶轮的加工制造,从而达到降低生产成本的目的。课题主要研究内容如下:(1)基于曲线曲面构造理论在UG NX环境下创建一类半开式叶轮的数学模型,针对半开式叶轮的结构特性,明确叶轮实际加工过程中的工艺规范、加工流程及刀具选型等问题。(2)根据待加工叶轮几何特征确定不同加工阶段刀具的运动轨迹,在笛卡尔坐标空间中对刀具运动轨迹进行描述,对规划的刀具轨迹插入若干中间点,相邻点位之间进行直线/圆弧插补运算。采用几何分析法建立并联机器人运动学模型,分析叶轮加工过程中末端刀具的位置、速度在工具坐标系与机器人本体坐标系之间的转换关系。同时为提高绝对定位精度,应用测量方法辨识标定并联机器人的运动学参数。在并联机器人运动学位置逆解基础上综合考虑影响机构工作空间的三大因素,采用改进型极限边界搜索法确定并联机器人的工作空间。(3)以实验室模块化可重构六自由度滑块式并联机器人为基础搭建叶轮加工作业平台,从硬件选型及控制软件设计两大方面对叶轮加工作业平台进行控制系统设计。在VERICUT环境下创建以六自由度滑块式并联机器人为架构的作业平台模型并匹配相应数控系统,创建毛坯、刀具库,进行项目参数设置,实现叶轮虚拟加工。以VERICUT中的刀具加工文件为基础进行基于并联机器人的作业编程,完成工件的实体加工制造。