整體螺旋槳智能磨削加工系統技術方案

本發明專利技術公開了一種整體螺旋槳智能磨削加工系統，主要解決了現有螺旋槳型面數控加工設備昂貴、工人打磨勞動強度大、磨屑粉塵危害大等問題。該整體螺旋槳智能磨削加工系統包括六軸工業機器人、工件支承臺、T型槽平板、磨削裝置及組合式鋁合金玻璃屋，連接法蘭將磨削裝置固定在機器人末端關節上，通過機器人多關節聯動實現磨具在整體螺旋槳各槳葉表面的精準磨削加工。本發明專利技術結構設計巧妙，整體槳葉型面磨拋加工功能全面，通用性強，大大降低了整體螺旋槳制造難度和生產成本，杜絕了磨屑粉塵危害，具有較好的實用和推廣價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于船舶制造
，涉及的是整體螺旋槳型面的磨削加工，具體的說，是涉及一種整體螺旋槳智能磨削加工系統及其實現方法。
技術介紹
整體螺旋槳作為船舶推進動力系統的重要核心零件，其零件型面為復雜水動力自由曲面，該復雜型面制造精度及表面質量的高低將直接影響船舶的水中推進性能。整體螺旋槳一般由青銅合金材料澆鑄造成整體毛坯，由于在實際鑄造過程中影響鑄件收縮變形因素復雜，加之鑄造工藝控制不當易導致鑄件表面的氧化皮及氧化夾渣得缺陷，不得不在加放收縮余量和螺距反變形量的基礎上，加放加工余量，因此需要對整體螺旋槳毛還鑄造余量進行去除加工才能完成其精確型面的制造。國內外目前加工整體螺旋槳主要采用以下設備和方法:1)大多數螺旋槳制造企業主要采用鉗工以鏟磨方式結合整體螺旋槳葉型面截面樣板對比逐漸加工出葉片型面，最后通過手工砂帶或砂輪機修磨精整其槳葉型面；2)少數企業采用極其昂貴的龍門式雙擺頭五軸聯動數控銑床進行整體螺旋槳單面銑削，再翻面裝夾后繼續進行其余鑄造余量的材料去除，最后通過操作工人手持砂輪機或者砂帶機修磨至最終光滑的型面；3)極少數企業采用較為昂貴專用的多軸聯動數控砂帶磨床進行整體螺旋槳單面磨削，再翻面裝夾后繼續進行其余鑄造余量的磨削去除直至加工出整體螺旋槳的型面；上述單獨采用人工鏟磨方式或者數控砂帶磨削及銑削加工整體螺旋槳方法的主要是冋題是:1.手工方式鏟磨或打磨整體槳對鏟磨工人不僅技藝要求較高，而且作業環境極其惡劣，打磨粉塵污染特別嚴重，導致整體槳生產效率底下，很難保證穩定的加工質量，另外長期暴露在粉塵工況下容易使鏟磨工人得矽肺等職業病。2.整體螺旋槳型面的數控加工需采購通用雙擺頭式的五軸數控龍門銑床或者專用多軸數控砂帶磨床等及其昂貴生產設備才能實施，給整體螺旋槳生產廠家和廣大船舶用戶造成了較大負擔；
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述缺陷，設計一種可實現整體螺旋槳毛坯余量的材料去除及表面磨拋加工的高效智能化加工系統及其實現方法。為了實現本專利技術的目的，本專利技術采用的技術方案如下:，包括安裝在地面的組合式鋁合金玻璃屋中設置有T型槽平板，在T型槽平板安裝端面上固定有六軸工業機器人和工件支承臺，整體螺旋槳毛坯工件裝夾固定在工件支承臺上，設置在六軸工業機器人末端關節的連接法蘭上用于實現磨削去除作用的磨削裝置，通過磨削裝置上的磨削電機驅動砂帶進行高速旋轉，通過六軸工業機器人多關節聯動控制實現磨削裝置高速運動的砂帶與整體螺旋槳葉型面表面進行不同姿態的精準切觸實施余量材料的磨削去除加工。所述的工件支承臺安裝固定在T型槽平板上，整體螺旋槳毛坯工件通過工件支承臺端面上設置的裝夾導柱進行導向安裝，通過裝夾導柱上的鎖緊螺母夾緊壓板實現整體螺旋槳毛坯工件的穩定固定。所述的連接法蘭連接六軸工業機器人末端關節與磨削裝置，通過螺栓實現磨削裝置上的連接板與工業機器人第六軸關節執行末端上的連接法蘭固接。所述的磨削裝置包括連接板、磨頭電機支承板、磨頭電機、驅動輪和接觸輪，設置在連接板端面上的磨頭電機支承板背面安裝有磨頭電機，磨頭電機通過磨削主軸與驅動輪相連，設置在磨頭電機支承板上的連接支架通過支承叉與接觸輪連接，砂帶纏繞在驅動輪和接觸輪之間，磨頭電機旋轉并通過驅動輪帶動砂帶高速運動。所述的組合式鋁合金玻璃屋用于形成容納智能磨削系統主體結構的封閉空間，密閉整體螺旋槳在磨削加工過程中產生的大量磨肩粉塵，防止工人吸入產生的不良危害，同時設置有供人員及貨物進出的門。所述的整體螺旋槳智能磨削加工系統的實現方法主要包括以下步驟:(1)首先進行整體螺旋槳工件CAD模型的磨削軌跡規劃；(2)實施離線編程并將加工代碼傳輸至六軸機器人的控制器；(3)在工件支承臺上進行整體螺旋槳工件毛坯的裝夾固定；(4)選擇合適的砂帶安裝在磨削裝置上以待加工；(5)啟動六軸機器人進行對刀并設定機器人的各項工作參數；(6)實施整體螺旋槳各槳葉型面的粗、精磨及拋光加工工序；(7)卸下整體螺旋槳并進行槳葉型面的精度檢測及后續輔助工序處理。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于:(1)本專利技術采用在工業機器人上集成砂帶磨削裝置方式實現整體螺旋槳毛坯的磨削加工，與采購價值不菲的雙擺頭龍門式五軸數控銑床或專用多軸數控砂帶磨床等設備相比不僅結構簡單，可維修性較好，而且目前六軸機器人成本較為低廉，同時也不需要購置額外的數控轉臺，磨削工藝簡單靈活，易用性強，大大降低了整體螺旋槳生產成本；(2)本專利技術采用砂帶磨削裝置與專用多軸數控砂帶磨床復雜輪系傳動的磨削機構相比具有更好的力學穩定性，更換砂帶極其方便，同時還克服了專用多軸數控砂帶磨床的磨削機構中過渡壓輪易快速磨損及砂帶蹋邊等技術缺陷，提高了砂帶使用壽命和磨削質量;(3)本專利技術采用工業機器人實現整體螺旋槳毛坯的磨削加工方法，相比人工打磨方式，不僅磨削精度與加工質量穩定性都有較大提高，組合式鋁合金玻璃屋有效密閉了整體螺旋槳磨削加工過程中產生的大量磨肩粉塵，完全消除了打磨工的職業危害，大大降低了人工勞動強度，屬于典型的綠色環保先進制造工藝；(4)本專利技術采用工業機器人實現整體螺旋槳的磨削加工方法，工業機器人控制器的擴展數字接口能與三坐標測量機、數字螺距規、三維數字掃描儀、機器視覺等靈活匹配，極大方便了整體螺旋槳制造企業智能化生產管理系統的信息化建設，有效提升了船用螺旋槳制造工廠的智能化制造技術水平?！靖綀D說明】圖1為本專利技術的主體結構主視圖。圖2為本專利技術的主體結構俯視圖。圖3為本專利技術的磨削裝置主視圖。圖4為本專利技術的磨削裝置俯視圖。圖5為本專利技術的組合式鋁合金玻璃屋軸測圖。圖6為本專利技術的磨削方法實施工作流程圖。圖7為本專利技術的磨削軌跡規劃示意圖。圖8為本專利技術應用在整體螺旋槳第1片槳葉型面的磨削工作示意圖。圖9為本專利技術應用在整體螺旋槳第2片槳葉型面的磨削工作示意圖。圖10為本專利技術應用在整體螺旋槳第N片槳葉型面的磨削工作示意圖。其中，附圖標記所對應的名稱:1-六軸工業機器人，2-連接法蘭，3-磨削裝置，4-當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
整體螺旋槳智能磨削加工系統及其方法，其特征在于，包括在組合式鋁合金玻璃屋(19)設置有六軸工業機器人(1)和工件支承臺(7)，裝夾在工件支承臺上的整體螺旋槳毛坯工件(6)，工件支承臺與六軸工業機器人在T型槽平板(8)上安裝固定，設置在六軸工業機器人末端關節的連接法蘭(2)上用于實現磨削去除作用的磨削裝置(3)，通過磨削裝置上的磨削電機(16)驅動砂帶(14)高速旋轉，通過六軸工業機器人多關節綜合控制磨削裝置在工作空間中不同位姿的連續運動，實現高速運動的磨具與整體螺旋槳葉型面表面的精準磨削加工。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃智，萬從保，周振武，陳令，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51