Robotic machining evaluation of the positioning accuracy and the machined surface quality

Majedi, Behrang (2014). Robotic machining evaluation of the positioning accuracy and the machined surface quality. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Due to the importance of the surface quality of machined parts, many research works have been devoted to the surface irregularities and their generating mechanisms. However, the surface quality of the robotic machining operations has not been sufficiently investigated. Indeed, the relative works are restricted to the finishing operations such as grinding and deburring. In this work, the surface quality of the slot milling operation which is executed by an industrial robot on an aluminum block is investigated. For this purpose, several slots at different directions are machined on the block by applying various cutting parameters. In order to investigate the surface quality of the slots, the machined surfaces are evaluated by a mechanical profiler, and then the results are analyzed using the power spectrum density method. Moreover, to monitor the machining conditions, the machining forces are measured with a dynamometer table. To identify the generating factors of the irregularities, both the kinematic and the dynamic properties of the robot are experimentally examined. The kinematic properties of the robot are investigated by measuring its straightness using a laser tracker, and the dynamic properties are evaluated by applying the impact test.

Lack of accuracy is one of the difficulties restricting the usage of robotic machining. Indeed, the poor accuracy of industrial robots makes the off-line programming uneffective. Consequently, the operators are forced to use on-line method which is a time consuming approach. However, if a robot is calibrated properly, the off-line method could be effectively applied. To this end, before analyzing the surface quality, the accuracy of the robot is investigated and improved using a hybrid calibration model considering both the geometric errors and the joint compliances.

Résumé traduit

En raison de l’importance de la qualité de surface des pièces usinées, de nombreuses recherches ont été consacrées aux irrégularités de surface et à leurs mécanismes générateurs. Cependant,la qualité de surface des opérations d’usinage robotisées n’a pas été suffisamment étudiée. En effet, les travaux relatifs sont limités aux opérations de finition telles que le meulage et l’ébavurage. Dans ce travaille de recherche, la qualité de surface d’usinage de rainures est étudiée. les rainures sont usinées par le robot industriel sur un bloc d’aluminium. A cet effet, plusieurs rainures dans différentes directions sont usinées sur le bloc en appliquant différents paramètres de coupe. Afin d’étudier la qualité de surface des rainures, les surfaces usinées sont examinées par un profilomètre. Ensuite, les résultats sont analysés selon la méthode de la densité spectrale de puissance. Par ailleurs, afin de surveiller les conditions d’usinage, les forces d’usinage sont mesurées avec une table dynamométrique sur laquelle le bloc d’aluminium est monté. Pour identifier les facteurs générateurs des irrégularités, les propriétés de la cinématique et de la dynamiques du robot sont expérimentalement examinées. Les propriétés cinématiques du robot sont étudiées en mesurant sa rectitude en utilisant un appareil a poursuite laser. En plus, les propriétés dynamiques sont évaluées en se basant sur les résultats du test d’impact.

Le manque de précision est l’une des difficultés limitant l’usage de l’usinage robotisé. En effet, le manque de précision des robots industriels rend inefficace la programmation hors-ligne. Par conséquent, les opérateurs sont obligés d’utiliser la méthode en ligne qui prennent beaucoup de temps de programmation. Toutefois, si un robot est étalonné correctement, la méthode hors ligne pourrait être appliquée efficacement. Pour cette raison, avant d’analyser la qualité de surface, la précision du robot est étudiée et améliorée en utilisant un modèle d’étalonnage hybride considérant à la fois les erreurs géométriques et des la rigidité articulations.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree in mechanical engineering" Bibliographie : pages 155-157.
Mots-clés libres:	Aluminium Surfaces. Aluminium Finition. Travail de l'aluminium. Robots industriels Étalonnage. Usinage. irrégularité, qualité, rainure, surface
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Songmene, Victor
Codirecteur:	Codirecteur Bonev, Ilian
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	02 avr. 2014 18:53
Dernière modification:	10 déc. 2016 16:32
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1289

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