整体螺旋桨智能磨削加工系统技术方案

本发明专利技术公开了一种整体螺旋桨智能磨削加工系统，主要解决了现有螺旋桨型面数控加工设备昂贵、工人打磨劳动强度大、磨屑粉尘危害大等问题。该整体螺旋桨智能磨削加工系统包括六轴工业机器人、工件支承台、T型槽平板、磨削装置及组合式铝合金玻璃屋，连接法兰将磨削装置固定在机器人末端关节上，通过机器人多关节联动实现磨具在整体螺旋桨各桨叶表面的精准磨削加工。本发明专利技术结构设计巧妙，整体桨叶型面磨抛加工功能全面，通用性强，大大降低了整体螺旋桨制造难度和生产成本，杜绝了磨屑粉尘危害，具有较好的实用和推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船舶制造
，涉及的是整体螺旋桨型面的磨削加工，具体的说，是涉及一种整体螺旋桨智能磨削加工系统及其实现方法。
技术介绍
整体螺旋桨作为船舶推进动力系统的重要核心零件，其零件型面为复杂水动力自由曲面，该复杂型面制造精度及表面质量的高低将直接影响船舶的水中推进性能。整体螺旋桨一般由青铜合金材料浇铸造成整体毛坯，由于在实际铸造过程中影响铸件收缩变形因素复杂，加之铸造工艺控制不当易导致铸件表面的氧化皮及氧化夹渣得缺陷，不得不在加放收缩余量和螺距反变形量的基础上，加放加工余量，因此需要对整体螺旋桨毛还铸造余量进行去除加工才能完成其精确型面的制造。国内外目前加工整体螺旋桨主要采用以下设备和方法:1)大多数螺旋桨制造企业主要采用钳工以铲磨方式结合整体螺旋桨叶型面截面样板对比逐渐加工出叶片型面，最后通过手工砂带或砂轮机修磨精整其桨叶型面；2)少数企业采用极其昂贵的龙门式双摆头五轴联动数控铣床进行整体螺旋桨单面铣削，再翻面装夹后继续进行其余铸造余量的材料去除，最后通过操作工人手持砂轮机或者砂带机修磨至最终光滑的型面；3)极少数企业采用较为昂贵专用的多轴联动数控砂带磨床进行整体螺旋桨单面磨削，再翻面装夹后继续进行其余铸造余量的磨削去除直至加工出整体螺旋桨的型面；上述单独采用人工铲磨方式或者数控砂带磨削及铣削加工整体螺旋桨方法的主要是冋题是:1.手工方式铲磨或打磨整体桨对铲磨工人不仅技艺要求较高，而且作业环境极其恶劣，打磨粉尘污染特别严重，导致整体桨生产效率底下，很难保证稳定的加工质量，另外长期暴露在粉尘工况下容易使铲磨工人得矽肺等职业病。2.整体螺旋桨型面的数控加工需采购通用双摆头式的五轴数控龙门铣床或者专用多轴数控砂带磨床等及其昂贵生产设备才能实施，给整体螺旋桨生产厂家和广大船舶用户造成了较大负担；
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，设计一种可实现整体螺旋桨毛坯余量的材料去除及表面磨抛加工的高效智能化加工系统及其实现方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案如下:，包括安装在地面的组合式铝合金玻璃屋中设置有T型槽平板，在T型槽平板安装端面上固定有六轴工业机器人和工件支承台，整体螺旋桨毛坯工件装夹固定在工件支承台上，设置在六轴工业机器人末端关节的连接法兰上用于实现磨削去除作用的磨削装置，通过磨削装置上的磨削电机驱动砂带进行高速旋转，通过六轴工业机器人多关节联动控制实现磨削装置高速运动的砂带与整体螺旋桨叶型面表面进行不同姿态的精准切触实施余量材料的磨削去除加工。所述的工件支承台安装固定在T型槽平板上，整体螺旋桨毛坯工件通过工件支承台端面上设置的装夹导柱进行导向安装，通过装夹导柱上的锁紧螺母夹紧压板实现整体螺旋桨毛坯工件的稳定固定。所述的连接法兰连接六轴工业机器人末端关节与磨削装置，通过螺栓实现磨削装置上的连接板与工业机器人第六轴关节执行末端上的连接法兰固接。所述的磨削装置包括连接板、磨头电机支承板、磨头电机、驱动轮和接触轮，设置在连接板端面上的磨头电机支承板背面安装有磨头电机，磨头电机通过磨削主轴与驱动轮相连，设置在磨头电机支承板上的连接支架通过支承叉与接触轮连接，砂带缠绕在驱动轮和接触轮之间，磨头电机旋转并通过驱动轮带动砂带高速运动。所述的组合式铝合金玻璃屋用于形成容纳智能磨削系统主体结构的封闭空间，密闭整体螺旋桨在磨削加工过程中产生的大量磨肩粉尘，防止工人吸入产生的不良危害，同时设置有供人员及货物进出的门。所述的整体螺旋桨智能磨削加工系统的实现方法主要包括以下步骤:(1)首先进行整体螺旋桨工件CAD模型的磨削轨迹规划；(2)实施离线编程并将加工代码传输至六轴机器人的控制器；(3)在工件支承台上进行整体螺旋桨工件毛坯的装夹固定；(4)选择合适的砂带安装在磨削装置上以待加工；(5)启动六轴机器人进行对刀并设定机器人的各项工作参数；(6)实施整体螺旋桨各桨叶型面的粗、精磨及抛光加工工序；(7)卸下整体螺旋桨并进行桨叶型面的精度检测及后续辅助工序处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:(1)本专利技术采用在工业机器人上集成砂带磨削装置方式实现整体螺旋桨毛坯的磨削加工，与采购价值不菲的双摆头龙门式五轴数控铣床或专用多轴数控砂带磨床等设备相比不仅结构简单，可维修性较好，而且目前六轴机器人成本较为低廉，同时也不需要购置额外的数控转台，磨削工艺简单灵活，易用性强，大大降低了整体螺旋桨生产成本；(2)本专利技术采用砂带磨削装置与专用多轴数控砂带磨床复杂轮系传动的磨削机构相比具有更好的力学稳定性，更换砂带极其方便，同时还克服了专用多轴数控砂带磨床的磨削机构中过渡压轮易快速磨损及砂带蹋边等技术缺陷，提高了砂带使用寿命和磨削质量;(3)本专利技术采用工业机器人实现整体螺旋桨毛坯的磨削加工方法，相比人工打磨方式，不仅磨削精度与加工质量稳定性都有较大提高，组合式铝合金玻璃屋有效密闭了整体螺旋桨磨削加工过程中产生的大量磨肩粉尘，完全消除了打磨工的职业危害，大大降低了人工劳动强度，属于典型的绿色环保先进制造工艺；(4)本专利技术采用工业机器人实现整体螺旋桨的磨削加工方法，工业机器人控制器的扩展数字接口能与三坐标测量机、数字螺距规、三维数字扫描仪、机器视觉等灵活匹配，极大方便了整体螺旋桨制造企业智能化生产管理系统的信息化建设，有效提升了船用螺旋桨制造工厂的智能化制造技术水平。【附图说明】图1为本专利技术的主体结构主视图。图2为本专利技术的主体结构俯视图。图3为本专利技术的磨削装置主视图。图4为本专利技术的磨削装置俯视图。图5为本专利技术的组合式铝合金玻璃屋轴测图。图6为本专利技术的磨削方法实施工作流程图。图7为本专利技术的磨削轨迹规划示意图。图8为本专利技术应用在整体螺旋桨第1片桨叶型面的磨削工作示意图。图9为本专利技术应用在整体螺旋桨第2片桨叶型面的磨削工作示意图。图10为本专利技术应用在整体螺旋桨第N片桨叶型面的磨削工作示意图。其中，附图标记所对应的名称:1-六轴工业机器人，2-连接法兰，3-磨削装置，4-当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
整体螺旋桨智能磨削加工系统及其方法，其特征在于，包括在组合式铝合金玻璃屋(19)设置有六轴工业机器人(1)和工件支承台(7)，装夹在工件支承台上的整体螺旋桨毛坯工件(6)，工件支承台与六轴工业机器人在T型槽平板(8)上安装固定，设置在六轴工业机器人末端关节的连接法兰(2)上用于实现磨削去除作用的磨削装置(3)，通过磨削装置上的磨削电机(16)驱动砂带(14)高速旋转，通过六轴工业机器人多关节综合控制磨削装置在工作空间中不同位姿的连续运动，实现高速运动的磨具与整体螺旋桨叶型面表面的精准磨削加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄智，万从保，周振武，陈令，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51