[發明專利]基于工業機器人的調距槳型面砂帶磨削裝置及其加工方法

有效

• 申請號: 201410472042.5
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN105290925B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 黃智;王正杰;陳士行;陳學尚;許可;衡鳳琴
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B24B21/16
• 分類號: B24B21/16;B24B21/20;B24B21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于工業機器人的調距槳型面砂帶磨削裝置及其加工方法，主要解決其數控機床方式加工的高成本、人工修磨帶來的加工精度不穩定和低效率及打磨職業危害等問題。本裝置主要包括六自由度關節工業機器人、砂帶磨削機構裝置、回轉工作臺組成，在機器人末端關節通過法蘭連接三角形結構布置的砂帶磨削機構裝置，電機通過同步帶實現砂帶驅動輪的高速旋轉，氣動方式推動漲緊輪實現砂帶漲緊，調距槳毛坯工件安裝夾持在回轉工作臺中央，并由伺服電機驅動減速箱輸出齒輪嚙合回轉支承的驅動齒圈實現連續360°回轉及分度。本發明結構設計巧妙，磨削剛度較大，通用性強，大大降低了生產成本，具有較好的實用和推廣價值。

技術領域

本發明屬于船用機械制造領域，涉及的是船用調距槳葉型面零件的制造，具體的說，是涉及采用六自由度關節工業機器人對調距槳型面進行砂帶磨削裝置及其加工實現方法。

背景技術

可調螺距槳作為新型船用推進動力部件的重要核心零件，其零件型面為復雜曲面，該型面制造精度及表面質量的高低將直接影響船舶的水動力推進性能。調距槳通常首先由青銅合金材料鑄造成毛坯，因其最終槳葉型面為復雜的水動力曲面形狀，還需要對毛坯鑄造余量去除材料加工才能完成其精確的面型制造。國內外目前加工調距槳主要采用以下設備和方法：

1)采用五軸聯動數控落地銑鏜床進行調距槳毛坯單面加工，再翻面裝夾后繼續進行其余型面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；

2)采用鉗工以鏟磨方式結合調距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；

3)采用專用的四軸聯動乃至六軸聯動的數控砂帶磨床直接加工出調距槳葉的型面；

上述單獨采用數控砂帶磨拋加工或者數控銑削并結合手工修磨的方法的主要是問題是：

1.調距槳的數控加工需采購通用五軸數控落地鏜銑床或者專用多軸數控砂帶磨床等設備價格昂貴的數控機床才能實施，給調距槳生產廠家和廣大船舶用戶造成了較大負擔，影響了可調距槳這種新型船用推進技術在國內的推廣和使用；

2.手工方式的鏟磨或打磨調距槳對工人技術要求較高、其勞動負荷大，作業環境惡劣，打磨粉塵污染特別嚴重，導致調距槳生產效率底下，很難保證穩定的加工質量，另外長期暴露在粉塵工況下打磨容易使人得矽肺等職業病。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺陷，設計一種可實現船用調距槳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實現裝置。

為了實現本發明的目的，本發明采用的技術方案如下：

基于工業機器人的調距槳型面砂帶磨削裝置及其加工方法，包括安裝在地面的六自由度關節工業機器人用于實現砂帶磨削裝置的不同姿態控制，安裝在工業機器人對面的由伺服電機驅動相關減速箱帶動齒輪嚙合實現360°數控回轉的工作臺，安裝在工作臺的待加工船用調距槳毛坯零件，安裝在工業機器人末端關節的法蘭上用于實現砂帶磨削運動的機構，在砂帶磨削機構上的輪系采用三角形布局方式，主軸驅動電機驅動砂帶磨削機構裝置中的驅動輪旋轉并帶動砂帶運動，安裝在砂帶磨削機構中上的氣缸推動漲緊輪實現對砂帶的漲緊，高速運動的砂帶在接觸輪處實現與調距槳切觸并實現相關的磨削和拋光。

所述數控回轉工作臺包括底座、設置于工作臺端面下面的回轉支承驅動齒圈、安裝在墊板上的減速箱，減速箱輸出端齒輪與回轉支承的驅動齒圈嚙合，減速箱輸入端與伺服電機相連接，從而伺服電機帶動減速箱齒輪驅動齒圈實現工作臺回轉運動。

所述砂帶磨削機構裝置包括接觸輪、漲緊輪及驅動輪構成三角形布局的機械結構，交流電機設置于靠近驅動輪的位置，交流電機輸出端與主同步帶輪相連，被動同步帶輪與砂帶驅動輪共軸方式安裝在同步軸上，交流電機在同步帶傳動作用下帶動驅動輪高速旋轉，設置在氣缸鉸鏈支座上的氣缸通過氣動作用漲緊輪實現砂帶漲緊和換帶。