CN110732853B - 螺旋桨机器人铣削加工工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种螺旋桨机器人铣削加工工艺方法，包括以下步骤：清除铸造螺旋桨毛坯浇注冒口多余部分，在螺旋桨桨毂中心完成轴孔的加工，以及完成桨毂端面的加工，桨毂下端面作为基准面；测量螺旋桨毛坯的型面数据并记录；将螺旋桨毛坯数据与设计模型作匹配，确定半精加工厚度；将螺旋桨毛坯固定在高精度转台上，调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴；标定螺旋桨毛坯在机器人基坐标系中的相对位置，包括螺旋桨毛坯的X、Y、Z向相对位置数据及旋转角度位置数据，确定工件坐标系；选择铣刀刀柄，并镶嵌刀片；测量刀具的TCP；规划螺旋桨叶面加工刀路轨迹；确定切削参数；新建机器人螺旋桨加工程序模块；确定冷却方式。本发明可提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造及机械加工领域，特别是船用螺旋桨机器人铣削工艺方法。
背景技术
目前国内船用螺旋桨成型方法主要为毛坯铸造，之后采用人工手动打磨方式进行加工，效率低、人工成本高；同时工人在高噪声、高粉尘的环境中作业，对人体伤害极大。
通过选用合适的工业机器人、末端执行器及高精度导轨等设备，集成为螺旋桨机器人快速铣削平台，可以实现螺旋桨自动铣削功能，代替手工完成螺旋桨的半精加工。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种螺旋桨机器人铣削加工工艺方法，能够提升螺旋桨产品质量，提高生产效率；本发明采用的技术方案是：
一种螺旋桨机器人铣削加工工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1，清除铸造螺旋桨毛坯浇注冒口多余部分，在螺旋桨桨毂中心完成轴孔的加工，以及完成桨毂端面的加工，桨毂下端面作为基准面；
步骤S2，测量螺旋桨毛坯的型面数据并记录；
步骤S3，将螺旋桨毛坯数据与设计模型作匹配，确定半精加工厚度；
步骤S4，将螺旋桨毛坯固定在高精度转台上，调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴；
步骤S5，标定螺旋桨毛坯在机器人基坐标系中的相对位置，包括螺旋桨毛坯的X、Y、Z向相对位置数据及旋转角度位置数据，确定工件坐标系；
步骤S6，选择铣刀刀柄，并镶嵌刀片；
步骤S7，测量刀具的TCP，保存刀具数据到机器人系统；
步骤S8，规划螺旋桨叶面加工刀路轨迹；
步骤S9，使用机器人编程软件设置工件坐标系、机器人初始位置，设置跳转点防止干涉碰撞，导出离线程序；
步骤S10，确定切削参数，包括：主轴转速、切削深度、行距、进给速度；
步骤S11，新建机器人螺旋桨加工程序模块，建立例行程序，将离线程序导入机器人控制系统；
步骤S12，确定冷却方式，控制作业环境温度。
进一步地，步骤S1中，桨毂端面粗糙度小于1.6μm，平行度小于0.1mm；轴孔垂直度不超过0.1mm/m。
进一步地，步骤S4中，
先将螺旋桨毛坯放置在高精度转台上，螺旋桨毛坯的基准面与转台上表面接触；转台上表面的高度数据作为螺旋桨毛坯的Z向数据；
之后通过三爪卡盘调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴，用百分表标定螺旋桨定轴心，让百分表在螺旋桨中心的轴孔内，转动螺旋桨毛坯，其精度控制在设定范围以内，能满足加工要求；
将锥销装配在螺旋桨中心的轴孔中，锥销的上尖端用于确定螺旋桨毛坯的X向和Y向数据。
进一步地，步骤S8中，
首先将螺旋桨叶面沿着中间位置分为导边部分及随边部分两部分；然后再将导边部分和随边部分各自分为两部分，以进行分区域加工；
加工轨迹方式选择平行于叶片切割水流的曲线，进、退刀方式为垂直切弧；延伸方式为外延伸40～60mm，双向切削走向，路径之间不抬刀。
进一步地，步骤S10中，
主轴转速3000～5500r/min、切削深度0.5mm～1.5mm、行距10mm～25mm、进给速度20mm～40mm/s。
采用本发明的工艺方法加工的螺旋桨，能稳固提升产品质量，提高生产效率50%。同时，采用该工艺方法可以实现螺旋桨铣削加工的流水线作业，从而降低螺旋桨制造成本，提升企业竞争力。
附图说明
图1为本发明的工艺方法流程图。
图2为本发明的螺旋桨叶面示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一个实施例提出一种螺旋桨机器人铣削加工工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1，清除铸造螺旋桨毛坯浇注冒口多余部分，在螺旋桨桨毂中心完成轴孔的加工，以及完成桨毂端面的加工，桨毂下端面作为基准面，应保证后续安装定位精度，端面粗糙度小于1.6μm，平行度小于0.1mm；轴孔垂直度不超过0.1mm/m；
步骤S2，采用螺距规测量螺旋桨毛坯的型面数据，分别在0.2R、0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R、0.95R处测量，并记录数据，R指螺旋桨半径；
步骤S3，将螺旋桨毛坯数据与设计模型作匹配，通过软件分析确定设计模型能包络在毛坯模型内，调整最优位置，确定叶面型面半精加工厚度；
步骤S4，将螺旋桨毛坯固定在高精度转台上，调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴；本步骤中，先将螺旋桨毛坯放置在高精度转台上，螺旋桨毛坯的基准面与转台上表面接触；转台上表面的高度数据可作为螺旋桨毛坯的Z向数据；
之后通过三爪卡盘调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴，用百分表标定螺旋桨定轴心，让百分表在螺旋桨中心的轴孔内，转动螺旋桨毛坯，其精度控制在25′以内，能满足加工要求；
将锥销装配在螺旋桨中心的轴孔中，锥销的上尖端可确定螺旋桨毛坯的X向和Y向数据；
最后通过销孔-销轴连接固定螺旋桨毛坯，防止在加工中发生转动及位置偏差；
步骤S5，使用机器人标定工具标定螺旋桨毛坯在机器人基坐标系中的相对位置，包括螺旋桨毛坯的X、Y、Z向相对位置数据及旋转角度位置数据，确定工件坐标系；
步骤S6，选择山特端铣刀，直径为φ45mm，镶嵌刀片，刀片材质为涂层硬质合金；
步骤S7，使用LEONI自动对刀仪设备，测量刀具TCP（Tool Centre Point刀具中心点），保存刀具数据到机器人系统；
步骤S8，规划螺旋桨叶面加工刀路轨迹，防止干涉碰撞；具体包括：
使用MasterCam软件，首先将螺旋桨叶面沿着中间位置分为导边部分及随边部分两部分，图2中a为导边，b为随边；然后再将导边部分和随边部分各自分为两部分，最终将叶面分为四个区域，如图2中的区域1、区域2、区域3和区域4；其中导边部分包括区域1和区域3，随边部分包括区域2和区域4；以进行分区域加工；
加工轨迹方式选择平行于叶片切割水流的曲线（大致类似于区域2与区域4之间的曲线），进、退刀方式为垂直切弧；延伸方式为外延伸40～60mm，双向切削走向，路径之间不抬刀；
步骤S9，使用RobotMaster软件，设置工件坐标系、机器人初始位置，设置跳转点防止干涉碰撞，导出离线程序；
步骤S10，确定切削参数，包括：主轴转速3000～5500r/min、切削深度0.5mm～1.5mm、行距10mm～25mm、进给速度20mm～40mm/s；
步骤S11，新建机器人螺旋桨加工程序模块，建立例行程序，将离线程序导入机器人控制系统，保存备份；
步骤S12，确定冷却方式为气冷，液压泵等设备正常工作，作业环境温度控制在-10°～40°。
最后设置程序序号，一键启动进行加工。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种螺旋桨机器人铣削加工工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，清除铸造螺旋桨毛坯浇注冒口多余部分，在螺旋桨桨毂中心完成轴孔的加工，以及完成桨毂端面的加工，桨毂下端面作为基准面；
步骤S2，测量螺旋桨毛坯的型面数据并记录；
步骤S3，将螺旋桨毛坯数据与设计模型作匹配，确定半精加工厚度；
步骤S4，将螺旋桨毛坯固定在高精度转台上，调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴；
步骤S5，标定螺旋桨毛坯在机器人基坐标系中的相对位置，包括螺旋桨毛坯的X、Y、Z向相对位置数据及旋转角度位置数据，确定工件坐标系；
步骤S6，选择铣刀刀柄，并镶嵌刀片；
步骤S7，测量刀具的TCP，保存刀具数据到机器人系统；
步骤S8，规划螺旋桨叶面加工刀路轨迹；
步骤S9，使用机器人编程软件设置工件坐标系、机器人初始位置，设置跳转点防止干涉碰撞，导出离线程序；
步骤S10，确定切削参数，包括：主轴转速、切削深度、行距、进给速度；
步骤S11，新建机器人螺旋桨加工程序模块，建立离线程序，将离线程序导入机器人控制系统；
步骤S12，确定冷却方式，控制作业环境温度；
步骤S1中，桨毂端面粗糙度小于1.6μm，平行度小于0.1mm；轴孔垂直度不超过0.1mm/m；
步骤S2中，分别在0.2R、0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R、0.95R处测量；R指螺旋桨半径；
步骤S4中，
先将螺旋桨毛坯放置在高精度转台上，螺旋桨毛坯的基准面与转台上表面接触；转台上表面的高度数据作为螺旋桨毛坯的Z向数据；
之后通过三爪卡盘调整螺旋桨毛坯与转台轴心同轴，用百分表标定螺旋桨定轴心，让百分表在螺旋桨中心的轴孔内，转动螺旋桨毛坯，其精度控制在设定范围以内，能满足加工要求；
将锥销装配在螺旋桨中心的轴孔中，锥销的上尖端用于确定螺旋桨毛坯的X向和Y向数据；
步骤S8中，
首先将螺旋桨叶面沿着中间位置分为导边部分及随边部分两部分；然后再将导边部分和随边部分各自分为两部分，以进行分区域加工；
加工轨迹方式选择平行于叶片切割水流的曲线，进、退刀方式为垂直切弧；延伸方式为外延伸40～60mm，双向切削走向，路径之间不抬刀。
2.如权利要求1所述的螺旋桨机器人铣削加工工艺方法，其特征在于，
步骤S10中，
主轴转速3000～5500r/min、切削深度0.5mm～1.5mm、行距10mm～25mm、进给速度20～40mm/s。
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