CN104440469A - 一种打磨方法及打磨系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接工艺后处理技术领域，特别是涉及一种打磨方法和打磨系统。通过驱动装置牵引三角型砂带机、仿形磨削装置和抛光装置对定位夹紧于工装胎的轨道车辆转向架的焊缝进行打磨工作，从而获得设计需要的表面轮廓。现有技术中，自动化打磨工艺与装置常用于非金属结构件的打磨工作中，而金属结构件，特别是轨道车辆转向架的打磨是通过人工持手动打磨工具完成包括仿形打磨在内的打磨工作，人工打磨方式的缺点是工作效率低，同时打磨质量和精度低。与现有技术相比，本发明提供的打磨方法和打磨系统提高了轨道车辆转向架的焊缝打磨质量和精度，同时提高了工作效率。

Description

一种打磨方法及打磨系统

技术领域

本发明涉及焊接工艺后处理技术领域，特别是涉及一种打磨方法和打磨系统。

背景技术

随着我国工业制造水平不断提高，在焊接工艺的后处理过程中，打磨工作的自动化技术应用日益普及。其中，在轨道车辆转向架的分体及整体焊接完成后，需要对焊缝进行打磨处理。

近年来，对轨道车辆转向架的焊缝打磨工作的效率的提高以及精度与质量的要求越来越高。因此，在对轨道车辆转向架的焊缝打磨工作中，提高工作效率、打磨精度与质量成为焊缝打磨工作的设计目标。

现有技术中，运用机械自动化进行打磨处理，特别是包括仿形磨削的打磨处理通常是应用于非金属材料的表面处理工作中，如汽车前后保险杠制备后，进行外表面的精确打磨处理。而对于金属材质的表面打磨工作，常规的表面处理工艺方式包括喷砂、酸洗和研磨等，此类方式所解决的是表面粗糙度的改变和除锈等问题，以上的常规方式对于金属零件的构造轮廓没有改变或调整的效果，而旨在通过打磨的技术手段按设计要求对金属成型面进行“再加工”的工作，特别是将金属焊缝按轮廓尺寸要求进行仿形打磨工作，例如轨道车辆转向架的焊缝仿形打磨工作，则通常是通过人工手持如砂轮机等手工打磨工具对轨道车辆转向架的各分总成及转向架整体进行焊接后的焊缝打磨工作。由于轨道车辆转向架是保障行车安全的关键部件，在车辆运行过程中，转向架承受着安装部件的工作载荷、制动、牵引和惯性力，是最为关键的承载部件和传力部件之一，对行车安全起着至关重要的作用。为了消除堆焊出现的应力集中和提高产品的抗疲劳能力，同时实现产品质量的一致性，所以要求人工打磨后的表面平整且断面轮廓尺寸符合结构设计要求。通过人工完成打磨工作中的上述工作要求，必然造成工作效率低，打磨精度与质量难以提高及保持稳定。另外，工人的劳动强度大。

上述轨道车辆转向架的焊缝打磨工作通过人工操作而存在的工作效率低，打磨精度与质量无法得到提高及保持稳定的缺陷是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道车辆转向架焊缝打磨方法和打磨系统。通过本发明的应用，使轨道车辆转向架的焊缝打磨工作的精度与质量得到提高并保持稳定，同时工作效率得到提高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种打磨方法，用于打磨轨道车辆转向架的钢质焊缝，包括：

步骤10)，对所述转向架定位并夹紧；

步骤20)，采用三角型砂带机对所述焊缝进行粗打磨，所述粗打磨的单次加工深度为0.8毫米/层至1.2毫米/层，所述粗打磨的打磨方向为垂直于焊缝焊接方向且速度为8毫米/秒至12毫米/秒，所述三角型砂带机的磨粒粒度等于或小于60目；

步骤30)，对所述焊缝位置扫描定位，所述仿形磨削装置根据扫描数据对所述焊缝进行仿形打磨，所述仿形打磨的单次打磨深度为1.8毫米/层至2.2毫米/层，所述仿形打磨的打磨方向为垂直于焊缝焊接方向，在控制打磨压力大于1公斤并小于50公斤的状态下，所述仿形打磨的速度为4毫米/秒至10毫米/秒，所述仿形磨削装置的仿形刀具的弧度半径为20毫米至130毫米；

步骤40)，采用抛光装置对所述焊缝进行抛光，所述抛光装置的抛光颗粒的粒度等于或大于1200目；

步骤50)，松开所述转向架。

优选地，所述粗打磨的单次加工深度为1毫米/层。

优选地，所述粗打磨的速度为10毫米/秒。

优选地，所述三角型砂带机的磨粒粒度为60目。

优选地，所述仿形打磨的单次打磨深度为2毫米/层。

优选地，所述抛光装置的抛光颗粒的粒度为1200目。

本发明还提供一种打磨系统，用于打磨轨道车辆转向架的钢质焊缝，包括：

用于对所述焊缝进行粗打磨的三角型砂带机，所述三角型砂带机包括第一连接座；

用于对所述焊缝进行精磨与仿形修磨的仿形磨削装置，所述仿形磨削装置包括用于对待加工表面进行测量的力偶传感控制与视觉跟踪系统和第二连接座；

用于对所述焊缝进行抛光的抛光装置，所述抛光装置包括第三连接座；

用于牵引所述三角型砂带机、所述仿形磨削装置和所述抛光装置的驱动装置，所述驱动装置包括能够与所述第一连接座、第二连接座和第三连接座分别固连或分离的主连接座；

用于定位并夹紧所述转向架的工装胎，所述工装胎设于所述驱动装置的边侧。

优选地，还包括导向轨道，所述导向轨道固定设置于基面，所述驱动装置可移动地架设于所述导向轨道。

优选地，所述工装胎包括至少两个能够循环切换位置的胎位，至少一个所述胎位处于所述驱动装置的边侧。

在转向架被定位并夹紧后，转向架处于待加工状态，其具有稳固的空间位置。三角型砂带机移动至转向架的焊缝处，其处于待工作状态，在三角型砂带机对焊缝进行粗打磨时，所关注的是焊缝处的最凸出、最不均匀的焊渣与焊瘤，在三角型砂带机完成打磨后，焊缝表面已处于较平滑光顺的状态。在三角型砂带进行粗打磨过程中，设置单次加工深度为0.8毫米/层至1.2毫米/层，打磨方向为垂直于焊缝焊接方向且速度为8毫米/秒至12毫米/秒，应用的磨粒粒度等于或小于60目。应用磨粒的粒径较大，可以将首轮粗打磨过程中的较大尺寸的焊渣进行清除，同时，按以上的单次加工深度和速度进行粗打磨工作既保证了工作效率，也将设备的使用设置在了安全参数范围内。

仿形磨削装置移动至焊缝处，其处于待工作状态，在焊缝位置被扫描定位的情况下，仿形磨削装置根据视觉跟踪系统的扫描结果进行仿形打磨，同时在力偶传感控制下使得仿形打磨的加工力被控制在1至50公斤的范围内。所谓仿形打磨是将工件加工面打磨至所设计需要的大致轮廓，其与上述粗打磨比，增加了对预期轮廓的“加工”的性质，而上述粗打磨仅是对表面最突出的焊渣的磨削清理。设置仿形打磨的单次打磨深度为1.8毫米/层至2.2毫米/层，仿形打磨方向为垂直于焊缝焊接方向，在控制打磨压力1至50公斤的状态下，仿形打磨的速度为4毫米/秒至10毫米/秒，同时，仿形磨削装置的仿形刀具的弧度半径为20毫米至130毫米。设置以上仿形打磨的各个参数，也同样是兼顾工作效率和装置使用寿命的考量。在仿形打磨后，移动抛光装置至焊缝处，对表面进行抛光处理，以获得高质量的焊缝处外表面。设置抛光颗粒的粒度等于或大于1200目。如此细的打磨颗粒能够在抛光工作中实现表面应力拉丝打磨及镜面商品化抛光的效果。上述方法中，相比于仿形打磨，粗打磨的速度快，清理较大尺寸焊渣的效果强，如果不进行粗磨而直接进行仿形磨削，由于仿形磨削是根据对焊缝进行扫描定位的控制下进行的，大尺寸突兀的焊渣焊瘤将使扫描计算结果产生较大偏差，造成仿形磨削工作的效率低且表面打磨的轮廓准确性差，因此，粗打磨、仿形打磨与抛光三种工艺的配合设计，更具有合理性。现有技术中，通过人工持打磨工具进行打磨，虽最终获得的打磨面可以符合要求，但人工打磨方式的工作效率低，需要反复加工与修正，焊缝表面的加工质量及精度不高且质量稳定均一性差。另外，打磨人员的劳动强度大，需要在粉尘环境下长期工作。

相比于现有的技术工艺方式，本发明的应用使得焊缝打磨的工作效率、打磨精度与质量得到了明显地提高。

在一种打磨系统的优选实施方式中，用于对转向架打磨的工具包括三角型砂带机、仿形磨削装置和抛光装置，此三种工具分别具有第一连接座、第二连接座和第三连接座。仿形磨削装置同时还包括力偶传感控制与视觉跟踪系统，此系统对待加工表面的轮廓尺寸进行扫描测量，根据测量结果，同时通过力偶传感控制使得加工压力在1至50公斤的范围内进行仿形磨削以得到设计需要的轮廓结构。驱动装置包括主连接座，主连接座能够分别与上述第一连接座、第二连接座和第三连接座可控地自动拆装，通过此自动拆装关系，驱动装置实现了对三角型砂带机、仿形磨削装置和抛光装置的驱动牵引，从而进行对待加工表面的打磨工作。工装胎用于对转向架的定位夹紧，其设置于驱动装置的边侧以便于驱动装置牵引上述三种打磨工具对工装胎上的工件进行打磨。

此套打磨系统中的各个装置及配合衔接关系针对于本申请文件中的打磨方法进行设置，本打磨系统所实现的有益效果等同于上述关于打磨方法所介绍内容中的有益效果论述，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明第一视角示意图；

图2为本发明第二视角示意图；

图3为本发明工装胎第一实例图；

图4为本发明工装胎第二实例图

其中，图1至图4中：转向架—1、三角型砂带机—2、仿形磨削装置—3、抛光装置—4、驱动装置—5、工装胎—6、导向轨道—7。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种打磨方法及打磨系统，通过本发明的应用将提高轨道车辆转向架的钢质焊缝的打磨工作的效率，同时提高打磨质量和精度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图4，以下具体实施方式将依照图1至图4进行论述。

根据图中所示，待加工的工件以轨道车辆的转向架1为例，包括横梁分总成、纵梁分总成以及焊装于一体的转向架1。针对转向架1来说，将转向架1定位并夹紧以固定其待加工位置，保持打磨工作的顺利进行。对于转向架1的打磨工作分为三个工艺步骤，第一步是三角型砂带机2对转向架1的焊缝进行打磨，即粗打磨。具体来说，由三角型砂带机2在焊缝位置进行粗打磨，在粗打磨的过程中，设置单次加工深度为0.8毫米/层至1.2毫米/层，打磨方向为垂直于焊缝焊接方向且速度为8毫米/秒至12毫米/秒，对三角型砂带机2选用等于或小于60目粒度的磨粒。在第一步的粗打磨工作完成后，焊缝位置的表面已经消除了大尺寸的焊渣和积瘤，整体表面较平整，如此的表面质量状态为下面的打磨工作做好了加工准备。第二步是对焊缝位置进行仿形打磨，首先是对焊缝位置进行扫描定位，从而根据表面轮廓数据控制仿形磨削装置3移动至焊缝位置进行仿形打磨，在此过程中，选择的控制参数为：仿形打磨的单次打磨深度为1.8毫米/层至2.2毫米/层，打磨方向为垂直于焊缝焊接方向，在控制打磨压力1公斤至50公斤的状态下，打磨的速度为4毫米/秒至10毫米/秒，同时，为仿形磨削装置3配置的仿形刀具设置为半径在20毫米至130毫米之间。在仿形磨削工作完成后，焊缝位置的轮廓结构已由焊接工作完成时的焊缝状态被打磨成了设计要求中此焊缝位置的所需尺寸，如燕尾角、切面、弧形面等设计截面能够提高焊缝位置的抗拉伸和抗撕裂等方面的性能。第三步是对焊缝进行抛光处理，抛光处理过程中，抛光装置4所应用的抛光颗粒的粒度设置在等于或大于1200目。如此细小的颗粒能够实现镜面光的效果，进而使得抛光后的表面能够更好的避免应力集中的现象，同时提高了美观性。在完成了三步骤的打磨工作后，将转向架1松开夹紧并退出定位，以便进行转运。

上述主要的三步打磨工作中，所选用的各个参数确保了设备的正常运行与合理范围内的损耗，同时保证了打磨工作的工作效率，实现了自动化地完成对转向架1的打磨工作，特别是其中的仿形打磨，类似的工艺在现有技术中，通常是用于非金属零件的表面处理。而对于金属结构件，特别是轨道车辆转向架1的分总成与总成的焊缝打磨工作，在现有技术中，通常是人工通过相应手动工具进行操作，通过人工进行打磨造成工作效率低，打磨精度与质量难以得到提高及保持稳定。对比于现有技术中的人工操作方式，本发明所提供的上述打磨方法避免了现有技术中的缺点，提高了工作效率、打磨精度与质量。另外，避免了人工操作过程中的劳动强度大的问题。

在上述具体实施方式中，各个运行参数都给出了一个合理的设置范围，进一步地，将上述运行参数进行最合理的确定。其中，设置粗打磨的单次加工深度为1毫米/层，粗打磨的速度为10毫米/秒，设置三角型砂带机2选用的磨粒粒度为60目；设置仿形打磨的单次打磨深度为2毫米/层；设置抛光装置4的抛光颗粒的粒度为1200目。通过以上具体设置，能够得到最优化的工作效果，包括设备使用损耗与工作效率的最合理、最经济的配比设置等。

在一个关于打磨系统的具体实施方式中，针对转向架1以及组成转向架1的纵梁分总成和横梁分总成，设置对应的工装胎6，工装胎6设置在驱动装置5的边侧，通常的驱动装置5可以使用6轴机器人，以机器人为例，在机器人上固定设置主连接座。用于对转向架1等构件进行焊缝打磨工作的工具包括三角型砂带机2、仿形磨削装置3和抛光装置4，其分别对应固连有第一连接座、第二连接座和第三连接座，第一连接座、第二连接座和第三连接座分别能够与机器人上的主连接座固连或分离，常见的结构为快换子母法兰机构，即设置主连接座为母法兰时，第一连接座、第二连接座和第三连接座为子法兰，对于“子、母法兰”的命名只是常见的命名方式，如设置主连接座为子法兰，其对应三个母法兰的形式对于连接结构没有区别。由此，机器人与三角型砂带机2、仿形磨削装置3和抛光装置4三者之间通过快换子母法兰结构实现了可拆装的连接关系。通过机器人固连上述三种打磨装置之一以后，便实现了由机器人牵引某一打磨装置对固定于工装胎6的转向架1进行打磨。其中，仿形磨削装置3中设置的力偶传感控制与视觉跟踪系统在仿形打磨的工作之前和/或同时对转向架1焊缝位置的外表面轮廓进行扫描定位，以获得的数据进行测算并控制仿形磨削在一定的磨削压力下进行以得到预设的结构尺寸。

现有技术中，通常在包括仿形磨削在内地精确打磨工作运用于非金属部件，而金属部件，特别是轨道车辆转向架的焊缝处的打磨工作是通过人工持手动工具完成的，人工的打磨方式造成工作效率低，打磨质量及精度得不到提高。对比于现有技术，本打磨系统实现了自动化打磨，提高了工作效率，同时提高了打磨质量和精度。另外，本打磨系统的应用避免了人工打磨造成的劳动强度大。

进一步地，将上述具体实施方式中的驱动装置5设置在导向轨道7上，如此能够提高打磨工作的“加工半径”。例如，对于转向架1，因其结构尺寸较大，利用机器人牵引各个打磨装置进行打磨过程中，转向架1某些边侧的空间位置无法进行打磨，将机器人设置在导向轨道7上后，机器人可控地在导向轨道上移动，则能够对尺寸较大的转向架1的各个位置进行打磨工作。此时，导向轨道相当于驱动装置5的第七轴。

进一步地，由于对转向架1的打磨工作需要一定的工时，同时从工装胎6上对转向架1的装夹和拆卸分别也需要工时，因此设置工装胎6包括至少两个胎位，这里的胎位是指在工装胎6上对于转向架1的装夹位置，至少两个胎位，则此工装胎6上可同时装夹至少两件转向架1，工装胎6上的至少两个胎位彼此间能够循环切换位置，以工装胎6设计为旋转形式为例，在360度的水平面内，某一胎位转动离开0度位置的状态下，其他胎位能够转动至0度位置，并且移动离开此位置的胎位经转动后还能转回至0度位置。如此的设置，便可以在某一胎位处于机器人边侧时，由机器人对此胎位固连夹紧的转向架1进行打磨工作，而另一胎位的转向架1可以被拆卸转运，而且，某一空置胎位处可以进行装件夹紧工作。此多胎位的工装胎6实现了打磨工作与装卸工作的同时操作，提高了工作效率。

特别地，本申请文件中的各个实施例所提供的打磨系统能够适用于上文中各个实施例中所提供的打磨方法。

Claims (9)

1.一种打磨方法，用于打磨轨道车辆转向架(1)的钢质焊缝，其特征在于，包括：

步骤10)，对所述转向架(1)定位并夹紧；

步骤20)，采用三角型砂带机(2)对所述焊缝进行粗打磨，所述粗打磨的单次加工深度为0.8毫米/层至1.2毫米/层，所述粗打磨的打磨方向为垂直于焊缝焊接方向且速度为8毫米/秒至12毫米/秒，所述三角型砂带机(2)的磨粒粒度等于或小于60目；

步骤30)，对所述焊缝位置扫描定位，所述仿形磨削装置(3)根据扫描数据对所述焊缝进行仿形打磨，所述仿形打磨的单次打磨深度为1.8毫米/层至2.2毫米/层，所述仿形打磨的打磨方向为垂直于焊缝焊接方向，在控制打磨压力大于1公斤并小于50公斤的状态下，所述仿形打磨的速度为4毫米/秒至10毫米/秒，所述仿形磨削装置(3)的仿形刀具的弧度半径为20毫米至130毫米；

步骤40)，采用抛光装置(4)对所述焊缝进行抛光，所述抛光装置(4)的抛光颗粒的粒度等于或大于1200目；

步骤50)，松开所述转向架(1)。

2.如权利要求1所述的打磨方法，其特征在于，所述粗打磨的单次加工深度为1毫米/层。

3.如权利要求1所述的打磨方法，其特征在于，所述粗打磨的速度为10毫米/秒。

4.如权利要求1所述的打磨方法，其特征在于，所述三角型砂带机(2)的磨粒粒度为60目。

5.如权利要求1所述的打磨方法，其特征在于，所述仿形打磨的单次打磨深度为2毫米/层。

6.如权利要求1所述的打磨方法，其特征在于，所述抛光装置(4)的抛光颗粒的粒度为1200目。

7.一种打磨系统，用于打磨轨道车辆转向架(1)的钢质焊缝，其特征在于，包括：

用于对所述焊缝进行粗打磨的三角型砂带机(2)，所述三角型砂带机(2)包括第一连接座；

用于对所述焊缝进行精磨与仿形修磨的仿形磨削装置(3)，所述仿形磨削装置(3)包括用于对待加工表面进行测量的力偶传感控制与视觉跟踪系统和第二连接座；

用于对所述焊缝进行抛光的抛光装置(4)，所述抛光装置(4)包括第三连接座；

用于牵引所述三角型砂带机(2)、所述仿形磨削装置(3)和所述抛光装置(4)的驱动装置(5)，所述驱动装置(5)包括能够与所述第一连接座、第二连接座和第三连接座分别固连或分离的主连接座；

用于定位并夹紧所述转向架的工装胎(6)，所述工装胎(6)设于所述驱动装置(5)的边侧。

8.如权利要求7所述的打磨系统，其特征在于，还包括导向轨道(7)，所述导向轨道(7)固定设置于基面，所述驱动装置(5)可移动地架设于所述导向轨道(7)。

9.如权利要求7所述的打磨系统，其特征在于，所述工装胎(6)包括至少两个能够循环切换位置的胎位，至少一个所述胎位处于所述驱动装置(5)的边侧。