專(zhuān)利名稱(chēng)：一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械表面加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬工件表面強(qiáng)化研磨智能加 工機(jī)器人。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)化、自動(dòng)化程度的飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)械表面質(zhì)量提出了更高的要求，表面的 質(zhì)量好壞不僅影響到產(chǎn)品的外觀，而且還直接關(guān)系到產(chǎn)品甚至整個(gè)機(jī)械設(shè)備的壽命和可靠 性，如在航空、航天裝備和國(guó)防、軍事裝備中，某個(gè)關(guān)鍵零部件的失效就可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備 不能運(yùn)行，甚至造成嚴(yán)重的事故和災(zāi)難。然而，機(jī)械零部件一般需要經(jīng)過(guò)切削(包含車(chē)削、 銑削、磨削等)加工才能生產(chǎn)出來(lái)，在切削加工過(guò)程中，由于切削熱而不可避免要在機(jī)械加 工表面產(chǎn)生變質(zhì)層，可使機(jī)械加工表面層硬度下降，而且是拉應(yīng)力層，易產(chǎn)生疲勞裂紋，從 而降低機(jī)械零部件特別是關(guān)鍵滑動(dòng)件(包括軸承、絲杠、導(dǎo)軌等)的疲勞壽命和可靠性；在 一般硬切削中，機(jī)械加工表面也會(huì)出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力而且也難于主動(dòng)控制；在采用液氮作為 冷卻介質(zhì)的強(qiáng)冷切削中，其效果依然不夠理想，且加工成本也較高；而在采用預(yù)應(yīng)力硬切 削方法加工中，雖然這種加工方法可以使機(jī)械加工表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，但是這種基于機(jī) 械零部件施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行切削加工的方法，有如下幾個(gè)問(wèn)題難以解決(1)特殊形狀及尺 寸的工件難以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力切削加工；( 預(yù)應(yīng)力的施加將使機(jī)加工件產(chǎn)生較大的彈塑性變 形，難以提高加工精度和表面質(zhì)量。為了改善切削加工產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力，提高機(jī)械零部件的疲勞壽命，目前廣泛使 用的是表面強(qiáng)化技術(shù)，主要包括表面覆層、表面改性和表面機(jī)械強(qiáng)化。然而，在諸如精密器 械、醫(yī)療設(shè)備等工業(yè)中對(duì)表面粗糙度又有較高要求時(shí)，表面強(qiáng)化后的機(jī)械零部件還需要增 加一道重要的表面研磨工序，甚至是需要有經(jīng)驗(yàn)的工程師傅進(jìn)行手動(dòng)研磨，不僅加工能力 差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，效率低，加工品質(zhì)難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述機(jī)械加工易產(chǎn)生有害的表面殘余拉應(yīng)力以及現(xiàn)有表面 加工技術(shù)不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和難以保證加工品質(zhì)的不足，提供了一種機(jī)械表面強(qiáng)化研磨智能 加工機(jī)器人。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的方案是一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)包 括機(jī)架(1)，及設(shè)置在機(jī)架(1)上用于強(qiáng)化研磨加工三維空間移位的六軸機(jī)械手(6)，及設(shè) 置在機(jī)架(1)上用于裝夾待加工金屬工件(3)的兩個(gè)工作臺(tái)O)，兩個(gè)工作臺(tái)(2)成90° 夾角分別位于六軸機(jī)械手(6)的前側(cè)和右側(cè)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上用于金屬工件(3) 強(qiáng)化研磨表面監(jiān)測(cè)的3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器G)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上并位于3D影 像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器(4)的右側(cè)用于把強(qiáng)化研磨料噴射到金屬工件( 加工表面上的高壓噴 頭(5)，高壓噴頭( 通過(guò)柔性連接管(7)與高壓噴射裝置(8)相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案為將待加工金屬工件C3)裝夾到強(qiáng)化研磨加工的其中一個(gè)工作臺(tái)( 上，六軸機(jī)械手(6)通過(guò)加工指令把高壓噴頭( 送達(dá)到該金屬工件(3)加 工區(qū)域上方，高壓噴射裝置(8)通過(guò)高壓噴頭( 把強(qiáng)化研磨料噴射到金屬工件C3)加工 表面上對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化研磨加工，同時(shí)，3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器(4)實(shí)時(shí)反饋金屬工件
(3)表面加工質(zhì)量到中央處理器，并與設(shè)定的表面質(zhì)量要求值進(jìn)行比較，對(duì)未達(dá)到質(zhì)量要求 的表面實(shí)施補(bǔ)償加工，并且中央處理器根據(jù)其比較值通過(guò)工程加工優(yōu)化算法確定高壓噴頭 (5)的噴射角度及高度，直到達(dá)到加工要求，此外，在加工上述工件的過(guò)程中，可以在另一個(gè) 工作臺(tái)(2)上裝夾其它金屬工件(3)，這樣，一個(gè)工作臺(tái)(2)上的工件加工完成后就可以繼 續(xù)加工另一個(gè)工作臺(tái)(2)上的工件，并可以對(duì)已加工工件進(jìn)行拆卸，上述過(guò)程如此反復(fù)，實(shí) 現(xiàn)了金屬工件表面強(qiáng)化研磨加工的自動(dòng)化和表面質(zhì)量控制的智能化。本發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明機(jī)器人對(duì)金屬工件表面進(jìn)行強(qiáng)化研磨加工，不 僅實(shí)現(xiàn)了加工的自動(dòng)化，提高了加工效率，而且實(shí)現(xiàn)了精度補(bǔ)償?shù)闹悄芑?，保證了加工品 質(zhì)。


圖1為強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人總裝示意圖。附圖中(1)、機(jī)架；(2)、工作臺(tái)；(3)、金屬工件；(4)、3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器; (5)、高壓噴頭；(6)、六軸機(jī)械手；(7)、柔性連接管；(8)、高壓噴射裝置。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1，一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)包括機(jī)架(1)，及設(shè)置在機(jī)架 (1)上用于強(qiáng)化研磨加工三維空間移位的六軸機(jī)械手(6)，及設(shè)置在機(jī)架(1)上用于裝夾待 加工金屬工件(3)的兩個(gè)工作臺(tái)O)，兩個(gè)工作臺(tái)(2)成90°夾角分別位于六軸機(jī)械手(6) 的前側(cè)和右側(cè)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上用于金屬工件C3)強(qiáng)化研磨表面監(jiān)測(cè)的3D影像 表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器G)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上并位于3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器(4)的右 側(cè)用于把強(qiáng)化研磨料噴射到金屬工件C3)加工表面上的高壓噴頭(5)，高壓噴頭( 通過(guò) 柔性連接管(7)與高壓噴射裝置(8)相連。其工作流程為將待加工金屬工件( 裝夾到 強(qiáng)化研磨加工的其中一個(gè)工作臺(tái)( 上，六軸機(jī)械手(6)通過(guò)加工指令把高壓噴頭(5)送 達(dá)到該金屬工件C3)加工區(qū)域上方，高壓噴射裝置(8)通過(guò)高壓噴頭( 把強(qiáng)化研磨料噴 射到金屬工件C3)加工表面上對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化研磨加工，同時(shí)，3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器
(4)實(shí)時(shí)反饋金屬工件(3)表面加工質(zhì)量到中央處理器，并與設(shè)定的表面質(zhì)量要求值進(jìn)行 比較，對(duì)未達(dá)到質(zhì)量要求的表面實(shí)施補(bǔ)償加工，并且中央處理器根據(jù)其比較值通過(guò)工程加 工優(yōu)化算法確定高壓噴頭(5)的噴射角度及高度，直到達(dá)到加工要求，此外，在加工上述工 件的過(guò)程中，可以在另一個(gè)工作臺(tái)(2)上裝夾其它金屬工件(3)，這樣，一個(gè)工作臺(tái)(2)上的 工件加工完成后就可以繼續(xù)加工另一個(gè)工作臺(tái)( 上的工件，并可以對(duì)已加工工件進(jìn)行拆 卸，上述過(guò)程如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)了金屬工件表面強(qiáng)化研磨加工的自動(dòng)化和表面質(zhì)量控制的智 能化。應(yīng)該說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用于本發(fā)明的技術(shù)方案，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技 術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡對(duì)本發(fā) 明的技術(shù)方案進(jìn)行各種變動(dòng)和等效替換，而不背離本發(fā)明技術(shù)方案的原理及范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)包括機(jī)架(1)，設(shè)置在機(jī)架(1)上用于強(qiáng)化研 磨加工三維空間移位的六軸機(jī)械手(6)，其特征在于其結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在機(jī)架(1)上用于 裝夾待加工金屬工件(3)的兩個(gè)工作臺(tái)O)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上用于金屬工件(3) 強(qiáng)化研磨表面監(jiān)測(cè)的3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器G)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上并位于3D影 像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器(4)的右側(cè)用于把強(qiáng)化研磨料噴射到金屬工件( 加工表面上的高壓噴 頭⑶。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人，其特征在于所述的兩個(gè)工作臺(tái) (2)是成90°夾角分別位于六軸機(jī)械手(6)的前側(cè)和右側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人，其特征在于所述的高壓噴頭(5) 是通過(guò)柔性連接管(7)與高壓噴射裝置(8)相連。
全文摘要
一種強(qiáng)化研磨智能加工機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)包括機(jī)架(1)，及設(shè)置在機(jī)架(1)上用于強(qiáng)化研磨加工三維空間移位的六軸機(jī)械手(6)，及設(shè)置在機(jī)架(1)上用于裝夾待加工金屬工件(3)的兩個(gè)工作臺(tái)(2)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上用于金屬工件(3)強(qiáng)化研磨表面監(jiān)測(cè)的3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器(4)，及安裝在六軸機(jī)械手(6)上并位于3D影像表面質(zhì)量監(jiān)測(cè)器(4)的右側(cè)用于把強(qiáng)化研磨料噴射到金屬工件(3)加工表面上的高壓噴頭(5)，高壓噴頭(5)通過(guò)柔性連接管(7)與高壓噴射裝置(8)相連。采用本發(fā)明機(jī)器人對(duì)金屬工件表面進(jìn)行強(qiáng)化研磨加工，不僅實(shí)現(xiàn)了加工的自動(dòng)化，提高了加工效率，而且實(shí)現(xiàn)了精度補(bǔ)償?shù)闹悄芑?，保證了加工品質(zhì)。
文檔編號(hào)B24B37/00GK102059644SQ20101052448
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者劉傳劍, 劉曉初, 向建化, 李文雄, 陶建華 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)