CN104889864A - 一种自动磨削抛光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种自动磨削抛光系统涉及一种用于对叶片表面进行加工的机械加工系统。其目的是为了提供一种加工精度高、灵活性高、成本低的自动磨削抛光系统。本发明一种自动磨削抛光系统包括上下料转台，所述上下料转台包括底座，底座上活动安装有旋转平台，旋转平台上设置有多个工件安装卡位；机器人，所述机器人的机械臂上设置有快换卡具，所述快换卡具用于加持工件；叶片磨削机构，所述叶片磨削机构用于进行磨削工序；抛光机，所述抛光机用于进行抛光工序；扫描仪，所述扫描仪用于扫描加工前后的工件，得到工件的坐标数据；软件控制系统，所述软件控制系统包括离线编程模块、在线校准模块和机器人控制器。

Description

一种自动磨削抛光系统
技术领域
本发明涉及一种机械加工系统，特别是涉及一种用于对叶片表面进行加工的自动磨削抛光系统。
背景技术
砂带磨削是根据工件形状，用高速运动的砂带及相应的接触方式对工件表面进行磨削的一种工艺，有“万能磨削”之称。对于复杂型面工件外表面(例如叶片等)的精加工，目前常用的加工方法主要为砂带磨削。这种加工工艺在航空航天、国防、电力、船舶、医疗等领域具有重要且广泛的应用背景，例如，航空发动机、大型汽轮机、燃气轮机、船舶推进器、风力发电机叶片以及航天器舱体的外衬耐高温陶瓷材料等的精加工均采用这种加工工艺。国内外对于复杂几何形状工件(航空叶片、汽轮机叶片、人造关节、高档水龙头、新型家具等)的磨削方式主要有普通磨床的人工磨削、专用磨削机床和数控磨削机床等。普通磨床的人工磨削费时且劳动强度大，加工成品率低；专用磨削机床通用性差，只适合批量生产；数控磨削机床成本高，缺乏柔性，设备使用范围窄，可拓展范围小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加工精度高、灵活性高、成本低的自动磨削抛光系统。
本发明一种自动磨削抛光系统，包括
上下料转台，所述上下料转台包括底座，底座上活动安装有旋转平台，旋转平台上设置有多个工件安装卡位；
机器人，所述机器人的机械臂上设置有快换卡具，所述快换卡具用于加持工件；
叶片磨削机构，所述叶片磨削机构用于进行磨削工序；
抛光机，所述抛光机用于进行抛光工序；
扫描仪，所述扫描仪用于扫描加工前后的工件，得到工件的坐标数据；
软件控制系统，所述软件控制系统包括离线编程模块、在线校准模块和机器人控制器，所述离线编程模块用于根据带有工件标准坐标的三维CAD模型生成工件的加工路径，所述在线校准模块根据扫描仪扫描得到的工件坐标数据与工件标准坐标数据比较，得出实际工件的坐标数据与标准坐标数据之间的差异，从而修正加工路径，在线校准模块能够与机器人控制器进行通讯，所述机器人控制器用于控制机器人的加工动作。
本发明一种自动磨削抛光系统，其中所述叶片磨削机构包括精磨磨削机和粗磨磨削机。
本发明一种自动磨削抛光系统，还包括缓冲料台，所述缓冲料台用于临时放置工件。
本发明一种自动磨削抛光系统，其中所述离线编程模块包括数据输入单元，用于输入带有工件标准坐标的三维CAD模型；规划路径单元和产生路径单元，用于生成工件的加工路径；虚拟控制器，用于进行机器人程序的模拟；路径编辑单元，用于进行路径的旋转与平移，改变路径的方向和路径的重组。
本发明一种自动磨削抛光系统，其中所述在线校准模块包括扫描仪通信及控制单元、机器人通信及控制单元、点云生成与处理单元、点云注册校准单元、机器人程序生成单元、数学计算单元和辅助单元，所述扫描仪通信及控制单元和机器人通信及控制单元分别用于与扫描仪和机器人控制器进行通讯，从而获得工件的三维数据，所述点云生成与处理单元、点云注册校准单元和数学计算单元对所得三维数据进行处理和校准，从而确定实际工件坐标与标准坐标数据的偏差值，对加工路径进行修正，所述机器人程序生成单元用于生成修正后加工路径。
本发明一种自动磨削抛光系统，其中所述机器人选用工业六轴机器人。
本发明一种自动磨削抛光系统，其中所述扫描仪选用三维激光扫描仪。
本发明一种自动磨削抛光系统与现有技术不同之处在于本发明一种自动磨削抛光系统采用扫描仪预先在加工前向离线编程模块中输入带有工件标准坐标的三维CAD模型并在离线编程模块中得到清晰的工件加工路径。之后对工件进行扫描，得到实际工件的三维坐标数据，并将这一数据输送到在线校准模块中，在线校准模块通过将实际工件的三维坐标数据与标准坐标数据进行比较和校准，得到二者的偏差值，并对加工路径进行修正，得到实际的加工路径，用于进行磨削和抛光加工。经过离线编程模块和在线校准模块的处理使得加工过程高效精确，所得到的工件精度较高。在经过一次加工后扫描仪仍然会对工件进行扫描。在线校准模块根据再次扫描的数据与标准数据进行比对，如果有差异则进行下一次的加工，直到达到预设标准为止。反复的扫描和加工进一步保证了加工的质量。本发明的离线编程模块和在线校准模块方便扩展，使得本系统的灵活性高，通用性较强。本发明的软件控制系统基于通用设备，造价和加工成本大大低于专用机床。
下面结合附图对本发明的一种自动磨削抛光系统作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种自动磨削抛光系统的布局示意图；
图2为本发明一种自动磨削抛光系统的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种自动磨削抛光系统包括上下料转台1、机器人3、叶片磨削机构、缓冲料台7、抛光机8、扫描仪9和软件控制系统。其中上下料转台1包括底座，底座上活动安装有旋转平台13，旋转平台13方上四周均匀设置有多个工件安装卡位12，旋转平台13旋转时，各个工件2可以依次旋转到加工区。机器人3用于将工件2运送到指定位置进行相应工序的加工，机器人3选用工业六轴机器人，机器人3的机械臂上设置有快换卡具4，快换卡具4用于加持工件2。叶片磨削机构用于进行磨削工序。叶片磨削机构包括精磨磨削机6和粗磨磨削机5。缓冲料台7用于临时放置工件2。抛光机8用于进行抛光工序。扫描仪9选用三维激光扫描仪，用于扫描工件2，得到工件2的坐标数据。扫描仪9扫描所得的数据由软件控制系统处理。软件控制系统包括离线编程模块10、在线校准模块11和机器人控制器。离线编程模块10包括数据输入模块，规划路径单元、产生路径单元、虚拟控制器、路径编辑单元。离线编程模块10工作时，数据输入单元用于输入带有工件标准坐标的三维CAD模型，规划路径单元和产生路径单元用于生成工件的加工路径，虚拟控制器用于进行机器人程序的模拟，路径编辑单元用于进行路径的旋转与平移，改变路径的方向和路径的重组。经过上述过程最终生成机器人加工路径。在线校准模块11包括扫描仪通信及控制单元，机器人通信及控制单元，点云生成与处理单元，点云注册校准单元，机器人程序生成单元，数学计算单元及辅助单元。在线校准模块11工作时，通过扫描仪通信及控制单元和机器人通信及控制单元分别与扫描仪和机器人控制器通讯得到工件的三维扫描的点云数据，经过点云生成与处理单元、点云注册校准单元和数学计算单元对所得点云进行处理和校准，确定所得工件坐标与工件标准坐标的偏差值，从而借助机器人程序生成单元修正工件实际加工路径。机器人控制器用于控制机器人的动作。
如图2所示，本发明一种自动磨削抛光系统单个工件2的加工步骤如下：
(1)产品人工上料：将待加工工件2安装在上下料转台1的上的旋转平台13上。
(2)自动上料：控制旋转平台13旋转，将工件2转到加工区，机器人3的机械臂自动抓取夹持工件2。
(3)离线编程：离线编程模块10通过输入带有工件标准坐标的三维CAD模型，生成工件加工路径。
(4)三维扫描：扫描仪9扫描机械臂上工件2，得到相应的三维数据，根据在线校准模块11确定工件坐标偏差值，从而修正工件实际加工路径。
(5)磨抛加工：粗磨磨削机5、精磨磨削机6和抛光机8依次对工件2进行磨削和抛光加工。
(6)在线质量控制：扫描仪9对加工后的工件2进行扫描，通过在线校准模块11再次对加工路径进行修正。
(7)重复步骤(5)和步骤(6)，使工件2达到工艺技术指标的要求。
(8)产品下料：机器人3将工件2放回旋转平台13。
(9)人工下料：旋转平台13将加工后的工件2转出加工区，人工将加工后的工件2从上下料转台1上取下。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自动磨削抛光系统，其特征在于：包括
上下料转台，所述上下料转台包括底座，底座上活动安装有旋转平台，旋转平台上设置有多个工件安装卡位；
机器人，所述机器人的机械臂上设置有快换卡具，所述快换卡具用于加持工件；
叶片磨削机构，所述叶片磨削机构用于进行磨削工序；
抛光机，所述抛光机用于进行抛光工序；
扫描仪，所述扫描仪用于扫描加工前后的工件，得到工件的坐标数据；
软件控制系统，所述软件控制系统包括离线编程模块、在线校准模块和机器人控制器，所述离线编程模块用于根据带有工件标准坐标的三维CAD模型生成工件的加工路径，所述在线校准模块根据扫描仪扫描得到的工件坐标数据与工件标准坐标数据比较，得出实际工件的坐标数据与标准坐标数据之间的差异，从而修正加工路径，在线校准模块能够与机器人控制器进行通讯，所述机器人控制器用于控制机器人的加工动作。
2.根据权利要求1所述的一种自动磨削抛光系统，其特征在于：所述叶片磨削机构包括精磨磨削机和粗磨磨削机。
3.根据权利要求1所述的一种自动磨削抛光系统，其特征在于：还包括缓冲料台，所述缓冲料台用于临时放置工件。
4.根据权利要求1所述的一种自动磨削抛光系统，其特征在于：所述离线编程模块包括数据输入单元，用于输入带有工件标准坐标的三维CAD模型；规划路径单元和产生路径单元，用于生成工件的加工路径；虚拟控制器，用于进行机器人程序的模拟；路径编辑单元，用于进行路径的旋转与平移，改变路径的方向和路径的重组。
5.根据权利要求1所述的一种自动磨削抛光系统，其特征在于：所述在线校准模块包括扫描仪通信及控制单元、机器人通信及控制单元、点云生成与处理单元、点云注册校准单元、机器人程序生成单元、数学计算单元和辅助单元，所述扫描仪通信及控制单元和机器人通信及控制单元分别用于与扫描仪和机器人控制器进行通讯，从而获得工件的三维数据，所述点云生成与处理单元、点云注册校准单元和数学计算单元对所得三维数据进行处理和校准，从而确定实际工件坐标与标准坐标数据的偏差值，对加工路径进行修正，所述机器人程序生成单元用于生成修正后加工路径。
6.根据权利要求1所述的一种自动磨削抛光系统，其特征在于：所述机器人选用工业六轴机器人。
7.根据权利要求1所述的一种自动磨削抛光系统，其特征在于：所述扫描仪选用三维激光扫描仪。
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