[发明专利]基于工业机器人的调距桨型面砂带磨削装置及其加工方法

说明书

本发明公开了一种基于工业机器人的调距桨型面砂带磨削装置及其加工方法，主要解决其数控机床方式加工的高成本、人工修磨带来的加工精度不稳定和低效率及打磨职业危害等问题。本装置主要包括六自由度关节工业机器人、砂带磨削机构装置、回转工作台组成，在机器人末端关节通过法兰连接三角形结构布置的砂带磨削机构装置，电机通过同步带实现砂带驱动轮的高速旋转，气动方式推动涨紧轮实现砂带涨紧，调距桨毛坯工件安装夹持在回转工作台中央，并由伺服电机驱动减速箱输出齿轮啮合回转支承的驱动齿圈实现连续360°回转及分度。本发明结构设计巧妙，磨削刚度较大，通用性强，大大降低了生产成本，具有较好的实用和推广价值。

技术领域

本发明属于船用机械制造领域，涉及的是船用调距桨叶型面零件的制造，具体的说，是涉及采用六自由度关节工业机器人对调距桨型面进行砂带磨削装置及其加工实现方法。

背景技术

可调螺距桨作为新型船用推进动力部件的重要核心零件，其零件型面为复杂曲面，该型面制造精度及表面质量的高低将直接影响船舶的水动力推进性能。调距桨通常首先由青铜合金材料铸造成毛坯，因其最终桨叶型面为复杂的水动力曲面形状，还需要对毛坯铸造余量去除材料加工才能完成其精确的面型制造。国内外目前加工调距桨主要采用以下设备和方法：

1)采用五轴联动数控落地铣镗床进行调距桨毛坯单面加工，再翻面装夹后继续进行其余型面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；

2)采用钳工以铲磨方式结合调距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；

3)采用专用的四轴联动乃至六轴联动的数控砂带磨床直接加工出调距桨叶的型面；

上述单独采用数控砂带磨抛加工或者数控铣削并结合手工修磨的方法的主要是问题是：

1.调距桨的数控加工需采购通用五轴数控落地镗铣床或者专用多轴数控砂带磨床等设备价格昂贵的数控机床才能实施，给调距桨生产厂家和广大船舶用户造成了较大负担，影响了可调距桨这种新型船用推进技术在国内的推广和使用；

2.手工方式的铲磨或打磨调距桨对工人技术要求较高、其劳动负荷大，作业环境恶劣，打磨粉尘污染特别严重，导致调距桨生产效率底下，很难保证稳定的加工质量，另外长期暴露在粉尘工况下打磨容易使人得矽肺等职业病。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，设计一种可实现船用调距桨毛坯的材料去除及表面光整加工的高效智能化加工方法及其实现装置。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

基于工业机器人的调距桨型面砂带磨削装置及其加工方法，包括安装在地面的六自由度关节工业机器人用于实现砂带磨削装置的不同姿态控制，安装在工业机器人对面的由伺服电机驱动相关减速箱带动齿轮啮合实现360°数控回转的工作台，安装在工作台的待加工船用调距桨毛坯零件，安装在工业机器人末端关节的法兰上用于实现砂带磨削运动的机构，在砂带磨削机构上的轮系采用三角形布局方式，主轴驱动电机驱动砂带磨削机构装置中的驱动轮旋转并带动砂带运动，安装在砂带磨削机构中上的气缸推动涨紧轮实现对砂带的涨紧，高速运动的砂带在接触轮处实现与调距桨切触并实现相关的磨削和抛光。

所述数控回转工作台包括底座、设置于工作台端面下面的回转支承驱动齿圈、安装在垫板上的减速箱，减速箱输出端齿轮与回转支承的驱动齿圈啮合，减速箱输入端与伺服电机相连接，从而伺服电机带动减速箱齿轮驱动齿圈实现工作台回转运动。

所述砂带磨削机构装置包括接触轮、涨紧轮及驱动轮构成三角形布局的机械结构，交流电机设置于靠近驱动轮的位置，交流电机输出端与主同步带轮相连，被动同步带轮与砂带驱动轮共轴方式安装在同步轴上，交流电机在同步带传动作用下带动驱动轮高速旋转，设置在气缸铰链支座上的气缸通过气动作用涨紧轮实现砂带涨紧和换带。