整體螺旋槳智能磨削加工系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶制造技術(shù)領(lǐng)域，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(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]整體螺旋槳作為船舶推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的重要核心零件，其零件型面為復(fù)雜水動(dòng)力自由曲面，該復(fù)雜型面制造精度及表面質(zhì)量的高低將直接影響船舶的水中推進(jìn)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(shí)際鑄造過程中影響鑄件收縮變形因素復(fù)雜，加之鑄造工藝控制不當(dāng)易導(dǎo)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(chǔ)上，加放加工余量，因此需要對整體螺旋槳毛還鑄造余量進(jìn)行去除加工才能完成其精確型面的制造。國內(nèi)外目前加工整體螺旋槳主要采用以下設(shè)備和方法:
[0003]1)大多數(shù)螺旋槳制造企業(yè)主要采用鉗工以鏟磨方式結(jié)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(jī)修磨精整其槳葉型面；
[0004]2)少數(shù)企業(yè)采用極其昂貴的龍門式雙擺頭五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床進(jìn)行整體螺旋槳單面銑削，再翻面裝夾后繼續(xù)進(jìn)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(jī)或者砂帶機(jī)修磨至最終光滑的型面；
[0005]3)極少數(shù)企業(yè)采用較為昂貴專用的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂帶磨床進(jìn)行整體螺旋槳單面磨削，再翻面裝夾后繼續(xù)進(jìn)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；
[0006]上述單獨(dú)采用人工鏟磨方式或者數(shù)控砂帶磨削及銑削加工整體螺旋槳方法的主要是冋題是:
[0007]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(yè)環(huán)境極其惡劣，打磨粉塵污染特別嚴(yán)重，導(dǎo)致整體槳生產(chǎn)效率底下，很難保證穩(wěn)定的加工質(zhì)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(yè)病。
[0008]2.整體螺旋槳型面的數(shù)控加工需采購?fù)ㄓ秒p擺頭式的五軸數(shù)控龍門銑床或者專用多軸數(shù)控砂帶磨床等及其昂貴生產(chǎn)設(shè)備才能實(shí)施，給整體螺旋槳生產(chǎn)廠家和廣大船舶用戶造成了較大負(fù)擔(dān)；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，設(shè)計(jì)一種可實(shí)現(xiàn)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(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0011]整體螺旋槳智能磨削加工系統(tǒng)及其方法，包括安裝在地面的組合式鋁合金玻璃屋中設(shè)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(yè)機(jī)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(shè)置在六軸工業(yè)機(jī)器人末端關(guān)節(jié)的連接法蘭上用于實(shí)現(xiàn)磨削去除作用的磨削裝置，通過磨削裝置上的磨削電機(jī)驅(qū)動(dòng)砂帶進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，通過六軸工業(yè)機(jī)器人多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)磨削裝置高速運(yùn)動(dòng)的砂帶與整體螺旋槳葉型面表面進(jìn)行不同姿態(tài)的精準(zhǔn)切觸實(shí)施余量材料的磨削去除加工。
[0012]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(shè)置的裝夾導(dǎo)柱進(jìn)行導(dǎo)向安裝，通過裝夾導(dǎo)柱上的鎖緊螺母夾緊壓板實(shí)現(xiàn)整體螺旋槳毛坯工件的穩(wěn)定固定。
[0013]所述的連接法蘭連接六軸工業(yè)機(jī)器人末端關(guān)節(jié)與磨削裝置，通過螺栓實(shí)現(xiàn)磨削裝置上的連接板與工業(yè)機(jī)器人第六軸關(guān)節(jié)執(zhí)行末端上的連接法蘭固接。
[0014]所述的磨削裝置包括連接板、磨頭電機(jī)支承板、磨頭電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪和接觸輪，設(shè)置在連接板端面上的磨頭電機(jī)支承板背面安裝有磨頭電機(jī)，磨頭電機(jī)通過磨削主軸與驅(qū)動(dòng)輪相連，設(shè)置在磨頭電機(jī)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(qū)動(dòng)輪和接觸輪之間，磨頭電機(jī)旋轉(zhuǎn)并通過驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)砂帶高速運(yùn)動(dòng)。
[0015]所述的組合式鋁合金玻璃屋用于形成容納智能磨削系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)的封閉空間，密閉整體螺旋槳在磨削加工過程中產(chǎn)生的大量磨肩粉塵，防止工人吸入產(chǎn)生的不良危害，同時(shí)設(shè)置有供人員及貨物進(jìn)出的門。
[0016]所述的整體螺旋槳智能磨削加工系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法主要包括以下步驟:
[0017](1)首先進(jìn)行整體螺旋槳工件CAD模型的磨削軌跡規(guī)劃；
[0018](2)實(shí)施離線編程并將加工代碼傳輸至六軸機(jī)器人的控制器；
[0019](3)在工件支承臺上進(jìn)行整體螺旋槳工件毛坯的裝夾固定；
[0020](4)選擇合適的砂帶安裝在磨削裝置上以待加工；
[0021](5)啟動(dòng)六軸機(jī)器人進(jìn)行對刀并設(shè)定機(jī)器人的各項(xiàng)工作參數(shù)；
[0022](6)實(shí)施整體螺旋槳各槳葉型面的粗、精磨及拋光加工工序；
[0023](7)卸下整體螺旋槳并進(jìn)行槳葉型面的精度檢測及后續(xù)輔助工序處理。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0025](1)本發(fā)明采用在工業(yè)機(jī)器人上集成砂帶磨削裝置方式實(shí)現(xiàn)整體螺旋槳毛坯的磨削加工，與采購價(jià)值不菲的雙擺頭龍門式五軸數(shù)控銑床或?qū)Ｓ枚噍S數(shù)控砂帶磨床等設(shè)備相比不僅結(jié)構(gòu)簡單，可維修性較好，而且目前六軸機(jī)器人成本較為低廉，同時(shí)也不需要購置額外的數(shù)控轉(zhuǎn)臺，磨削工藝簡單靈活，易用性強(qiáng)，大大降低了整體螺旋槳生產(chǎn)成本；
[0026](2)本發(fā)明采用砂帶磨削裝置與專用多軸數(shù)控砂帶磨床復(fù)雜輪系傳動(dòng)的磨削機(jī)構(gòu)相比具有更好的力學(xué)穩(wěn)定性，更換砂帶極其方便，同時(shí)還克服了專用多軸數(shù)控砂帶磨床的磨削機(jī)構(gòu)中過渡壓輪易快速磨損及砂帶蹋邊等技術(shù)缺陷，提高了砂帶使用壽命和磨削質(zhì)量;
[0027](3)本發(fā)明采用工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)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(zhì)量穩(wěn)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(chǎn)生的大量磨肩粉塵，完全消除了打磨工的職業(yè)危害，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，屬于典型的綠色環(huán)保先進(jìn)制造工藝；
[0028](4)本發(fā)明采用工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)整體螺旋槳的磨削加工方法，工業(yè)機(jī)器人控制器的擴(kuò)展數(shù)字接口能與三坐標(biāo)測量機(jī)、數(shù)字螺距規(guī)、三維數(shù)字掃描儀、機(jī)器視覺等靈活匹配，極大方便了整體螺旋槳制造企業(yè)智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的信息化建設(shè)，有效提升了船用螺旋槳制造工廠的智能化制造技術(shù)水平。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)主視圖。
[0030]圖2為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0031]圖3為本發(fā)明的磨削裝置主視圖。
[0032]圖4為本發(fā)明的磨削裝置俯視圖。
[0033]圖5為本發(fā)明的組合式鋁合金玻璃屋軸測圖。
[0034]圖6為本發(fā)明的磨削方法實(shí)施工作流程圖。
[0035]圖7為本發(fā)明的磨削軌跡規(guī)劃示意圖。
[0036]圖8為本發(fā)明應(yīng)用在整體螺旋槳第1片槳葉型面的磨削工作示意圖。
[0037]圖9為本發(fā)明應(yīng)用在整體螺旋槳第2片槳葉型面的磨削工作示意圖。
[0038]圖10為本發(fā)明應(yīng)用在整體螺旋槳第N片槳葉型面的磨削工作示意圖。
[0039]其中，附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱:1-六軸工業(yè)機(jī)器人，2-連接法蘭，3-磨削裝置，4-