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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利针对碳纤维复合材料的双机器人协同激光超声铣边方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116493773B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210061758.0，技术领域涉及：B23K26/38；该发明授权针对碳纤维复合材料的双机器人协同激光超声铣边方法是由郑侃;廖文和;熊伟尉;孙连军设计研发完成，并于2022-01-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本针对碳纤维复合材料的双机器人协同激光超声铣边方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种针对碳纤维复合材料的双机器人协同激光超声铣边方法，提出采用机器人激光切边技术与机器人超声铣边相结合提升机器人铣边质量与效率。首先，进行双机器人激光超声铣边系统的搭建。其次，开展碳纤维复合材料的机器人激光切边实验研究与机器人超声铣边实验研究。最后，开展双机器人协同激光超声铣边研究，结果表明：经过机器人激光切边与机器人超声铣边后的碳纤维复合材料零件加工质量与加工效率有显著提升，将激光切边与超声铣边相结合是提升机器人铣边碳纤维复合材料零件加工质量与效率的有效途径。

本发明授权针对碳纤维复合材料的双机器人协同激光超声铣边方法在权利要求书中公布了：1.一种针对碳纤维复合材料的双机器人协同激光超声铣边方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1、双机器人激光超声铣边系统的搭建：双机器人激光超声铣边系统包括机器人激光切边系统模块、机器人超声加工系统模块、测量系统模块、干涉碰撞检测模块； 其中，机器人激光切边系统模块的搭建包括：机器人激光切边系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包含机器人系统、激光器系统、激光切割头、机器人控制器，软件部分包含离线编程系统、通信传输系统，机器人系统通过机械手臂作为运动载体，能够带动激光切割头对工件进行加工，用户能够通过示教器手工示教或者离线软件生成与产品相匹配的加工轨迹，机器人控制器控制机器手臂的运动； 机器人超声加工系统模块的搭建包括：超声加工系统由超声振动系统和机器人末端执行器组成，超声振动系统由超声发生器、电能传输模块和超声振动系统构成； 测量系统模块包括数字显微镜、测力仪； 步骤2：开展机器人激光切边实验研究：研究不同加工参数对热损伤区域的宽度和软化程度的影响，一方面据此选择刀具直径，另一方面建立不同厚度下加工参数与损伤区域宽度的映射模型，最后得出合适的进给速度与激光功率； 所述步骤2具体包括： 步骤2.1、机器人激光切边实验研究加工参数选择：选择在0.5mm-5mm的碳纤维复合材料零件厚度，500-20kw的激光功率，1.0-10.0mmin的切边速度的加工参数范围内，采用单因素实验方法进行不同加工参数下的碳纤维复合材料切边实验； 步骤2.2、使用机器人激光切边系统模块进行机器人激光切边实验； 步骤2.3、使用测量系统模块测量激光切边的碳纤维复合材料零件边缘的最大热损伤宽度：对切边后的表面使用数字显微镜进行微观形貌的观测，选取从切缝边缘到基体破坏最大处的距离来表示热影响区的最大宽度值，用HAZ来表示，测量激光切边实验后碳纤维复合材料热影响区的最大宽度大小，并记录数据； 步骤2.4、建立不同厚度下加工参数与损伤区域宽度的映射模型：因此使用MINITAB软件对机器人激光切边后实验结果进行分析，得出在不同厚度下加工参数与损伤区域宽度的映射模型，根据建立的映射模型得到不同厚度下的碳纤维复合材料零件加工效果最佳时所对应的激光功率和进给速度； 步骤3：机器人超声铣边实验研究：研究激光切边热损伤区域软化对超声铣边切削力及铣边稳定性的影响，研究激光切边加工参数对机器人超声铣边质量的影响，得出机器人激光切边与机器人超声铣边工艺的匹配特性，从而确定合适的加工参数； 所述步骤3具体包括： 步骤3.1、机器人超声铣边实验加工参数的设定：选择在30-50mm的铣边长度，1.0-3.0mmin的进给速度,3000-5000rmin的主轴转速的加工参数范围内，使用直径大于最大热损伤宽度的PCD铣刀对激光切边后的碳纤维复合材料零件进行机器人超声铣边实验； 步骤3.2、使用机器人超声加工系统模块对激光切边后的碳纤维复合材料零件进行机器人超声铣边实验，同时使用测力仪采集切削力的实时信号：机器人将末端执行器移动到待加工位置，机器人通过IO给机器人控制器一个发送到位信号，机器人控制器内部程序开始执行，超声铣边加工经过激光加工后的碳纤维复合材料零件时，铣刀沿着进给方向运动进行高速旋转，同时超声系统产生的振动信号传递至铣刀上，使得铣刀产生的高频轴向振动，导致铣边过程中铣刀与被加工的碳纤维复合材料零件周期性分离，待去除的碳纤维复合材料不断地被铣刀进行高频冲击后不断地被去除，从而完成激光切边后的碳纤维复合材料零件的超声铣边加工，铣边完成后，机器人控制器通过IO给机器人发送一个动作完成信号，末端执行器返回程序设置原点，到位后程序结束； 步骤3.3、使用测量系统模块对铣边后碳纤维复合材料零件加工区域的表面进行粗糙度的测量，针对每组铣边实验后的碳纤维复合材料零件，取3个区域作为表面粗糙度的测量位置，测出共计3组表面粗糙度数据，再算出这3组数据的平均值即为每组铣边实验后碳纤维复合材料零件的表面粗糙度值，将测力仪采集的铣削力数据导入MATLAB软件中，从而得出整个铣边实验过程中铣削力的大小； 步骤3.4、研究激光切边热损伤区域软化对超声铣边切削力及铣边稳定性的影响；根据实验结果发现，为了尽可能减小铣边时的铣削力，选择较大的激光功率与较小的激光切割速度； 步骤3.5、研究激光切边加工参数对机器人超声铣边质量的影响，得出机器人激光切边与机器人超声铣边工艺的匹配特性，从而确定合适的加工参数：通过对机器人超声铣边质量进行分析，发现不同激光加工参数切边后的碳纤维复合材料进行超声铣边实验后的铣边质量不同，根据实验结果发现不同激光加工参数对铣边质量的影响具有一定的规律性，并使用MINITAB软件对实验结果进行分析，得出机器人激光切边与机器人超声铣边工艺的匹配特性，最后根据匹配特性确定铣边质量最佳时对应的加工参数； 步骤4：进行双机器人协同激光超声铣边：首先进行双机器人协同激光超声铣边方案加工参数的制定，其次为避免双机器人协同加工出现干涉与碰撞，进行双机器人协同激光超声铣边方案的模拟仿真，最后进行双机器人协同激光超声铣边加工； 所述步骤4具体包括： 步骤4.1、双机器人协同激光超声铣边方案的加工参数制定：选取步骤2、3中得出的加工质量最佳时的加工参数作为协同激光超声铣边方案的加工参数，开展碳纤维复合材料的双机器人激光超声协同加工； 步骤4.2、进行双机器人协同激光超声铣边方案的模拟仿真； 步骤4.3、开展双机器人协同激光超声铣边加工：将工件装夹好后，对双机器人的姿态进行调整，再设定好相应的加工参数，同时开启机器人激光切边系统模块与机器人超声加工系统模块，机器人将末端执行器移动到待加工位置，机器人通过IO给机器人控制器一个发送到位信号，机器人控制器内部程序开始执行，开始对碳纤维复合材料零件进行双机器人协同激光超声铣边加工，等待最后的加工完成后，机器人控制器通过IO分别向两个机器人发送一个动作完成信号，末端执行器返回程序设置原点，到位后程序结束。

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