[發明專利]一種基于工業機器人的鈦合金鑄件澆冒口清理工藝

有效

• 申請號: 201811242194.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109175326B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 吳超群;陳翱
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B22D31/00
• 分類號: B22D31/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明公開了一種基于工業機器人的鈦合金鑄件澆冒口清理工藝，加工工藝的步驟為測距、切割、粗磨、半精磨，經過這些步驟可以將鈦合金鑄件的冒口進行切除打磨至與鈦合金鑄件冒口根部平面平齊，且能夠得到較好粗糙度的表面。本發明能夠使去除冒口的效率大大提高，減少殘余應力，防止燒傷，并且能夠保證加工后工件表面的粗糙度以及冒口去除后的一致性，使得鈦合金的打磨工藝更加完善。

技術領域

本發明屬于機械加工領域，涉及一種冒口切除加工工藝，特別涉及一種基于工業機器人的鈦合金鑄件澆冒口清理工藝。

背景技術

鈦合金比強度高、耐熱耐蝕性能好，是一種輕質高溫結構材料，在航空、航海、化工、武器裝備等軍用領域得到了大范圍的應用；其中鑄鈦件因可以直接獲得近凈型結構件，降低生產成本，應用比例占到90％以上。鑄鈦件澆冒口的去除是鈦合金零件加工過程中的主要工序之一，由于鈦合金屬于難加工材料，在加工過程中存在磨削力大，磨削溫度高，砂輪粘附嚴重等問題，這些問題嚴重制約了打磨的效率和打磨表面的質量。

目前傳統的澆冒口去除先采用火焰切割去除大部分冒口，然后到加車床上車削至1mm殘根，最后采用人工手持砂輪進行打磨，存在以下幾個問題：(1)火焰切割，切割尺寸精度和熱影響區較難提升，切割過程火花容易濺射到工件表面，對工件表面造成損傷，且煙塵和光污染嚴重；(2)加工工序復雜，多道加工工序導致澆冒口的去除效率大大降低；(3)自動化程度較低，采用人工打磨，導致打磨后的工件表面質量差，一致性不好；(4)由于鈦合金鑄件的一致性比較差，澆冒口的位置以及高度都存在一定的誤差，采用機床或者人工打磨很容易因為人為的操作不當，打傷本體，造成整個零件的報廢；這些問題都嚴重制約了鈦合金的廣泛應用以及企業的生產效率。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的關于鈦合金鑄件澆冒口清理過程中表面易燒傷，殘余應力大，效率低以及一致性差等問題，提供一種基于工業機器人的鈦合金鑄件冒口清理工藝。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種基于工業機器人的鈦合金鑄件澆冒口清理工藝，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟1：冒口根部平面高度測量，移動機器人到設定好的測量裝置所在高度位置h₀，高度保持不變，測量并計算得到冒口根部平面所在高度分別為h₁，h₂，計算出最大值h；

步驟2：冒口所在平面高度最大值為h，設定切割余量為Δh，開啟電主軸，冷卻系統，采用切割片通過機器人的直線運動對冒口進行切割至Δh的余量；

步驟3：粗磨，采用旋轉銼進行分層打磨，加工余量為Δa_p，總進刀深度為Δh-Δa_p，刀具直徑為d，走刀行距為L，每層進刀深度為加工的層數為確定好冒口的第一行的起始點以及第一行的終點，以行間距L做軌跡偏移，完成粗磨加工；

步驟4：半精磨，繼續對最后剩余的Δa_p進行打磨，調整走刀行距為同理以行間距做軌跡偏移，一次將該殘余量加工完，完成鈦合金鑄件澆冒口清理。

進一步的，所述鈦合金鑄件澆冒口清理工藝中的動作執行機構為六自由度的工業機器人，動力機構為高轉速大轉矩的電主軸。

進一步的，設定切割余量為Δh不大于1.5mm，加工余量Δa_p和進刀深度a_p都不大于0.5mm。

進一步的，所述切割片為樹脂CBN材料，粒度為40-120之間，濃度為100％，硬度為M級，打磨時線速度為40-80m/s，走刀速度不高于0.2mm/s。

進一步的，所述旋轉銼為硬質合金球型旋轉銼，打磨時線速度為5-30m/s，走刀速度不高于5mm/s。