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为实现大型弱刚性航天薄壁构件的绿色、高效、整体式加工,镜像铣削正在取代其他传统加工方式成为主流加工手段。基于课题组自主研发的新型五自由度混联机器人TriMule,本研究提出一种面向大型薄壁构件加工的双机器人镜像铣削系统。系统的机械结构主要由加工机器人、支撑机器人和夹具等构成。刀具和局部多点支撑头作为末端执行器分别固定在加工机器人和支撑机器人末端。加工中刀具和支撑头的协同性能直接影响加工工件的完成质量,如何实现刀具和支撑头的协同加工是大型薄壁构件等壁厚加工中亟需解决的关键问题。加工中刀具和支撑头的镜像位姿取决于加工机器人和支撑机器人之间的协同位姿。因此,首先对构成镜像铣削系统的五自由度混联机器人TriMule进行运动学建模,采用矢量法对运动学位置正解和逆解进行求解,并通过仿真算例对机器人运动学模型的正确性进行验证。在分析刀具和支撑头的加工位姿关系基础上,提出一种双机器人协同加工策略。通过在双机器人系统中设立适当的坐标系,建立双机器人位姿协同方程。利用协同方程可通过支撑头离线位姿信息分别得到支撑机器人和加工机器人关节空间的位置控制参数。为实现壁厚控制,提出一种基于双机器人末端位姿的接触式在线测厚方法获取加工壁厚,并将壁厚误差通过加工机器人进行补偿。为降低薄壁构件加工中强迫振动对加工质量的影响,对镜像铣削系统中刀具—工件—支撑部分进行了联合建模,通过有限单元法对系统整体模型进行数值求解,并对有无局部多点支撑条件下薄壁构件进行锤击实验,对局部多点气动支撑头的抑振特性进行分析。在双机器人镜像铣削加工平台中以航天燃料贮箱常用的三角形格栅为例进行双机器人等壁厚协同加工实验和有无局部多点支撑条件下对比加工实验。通过双机器人等壁厚协同加工实验验证所提双机器人等壁厚协同加工策略的有效性;通过有无支撑条件下对比实验验证局部多点支撑可有效抑制薄壁构件铣削加工中的强迫振动。