CN111230607A - 一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，所述方法包括如下步骤：1）叶片装夹；2）装夹检查；3）数据分析；将扫描仪扫描的叶片数据进行分析，建立叶片实际点云模型；4）数控编程；根据叶片点云模型用磨削加工软件规划机器人打磨、抛光轨迹线路；5）打磨；6）抛光；7）叶片型线检查；8）叶片表面粗糙度检查。本发明利用计算机三维模拟技术及机器人打磨抛光技术，根据水轮机转轮运行时水在流道中的流动方向进行数控程序规划，控制机器人运动姿态，使砂带轮与叶片始终保持相切，打磨抛光线路始终与水流动方向平行，确保叶片打磨抛光质量较高，加工后的叶片能够导致机组发电效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人打磨抛光方法，特征是一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法。
背景技术
目前，对于水轮机的转轮叶片而言，其水轮机转轮叶片铸造毛坯件的表面打磨、抛光均由人工打磨完成，这样做虽然可行，但是该方法存在着人员劳动强度大、工作效率低、人员职业健康要求高、打磨纹路轨迹混乱、深浅等问题；了解决这一问题，许多制造厂家采用了机器人来进行打磨抛光。
在CN102120307B中公开了名称为“一种基于视觉信息的工业机器人磨削***及方法”发明专利，该***利用视频摄像头采集工件图像,利用计算机识别定位工件,通过在线规划机械手爪从当前位置到抓取位置的运动轨迹点,控制机械手爪抓取工件,然后按照预先设定好的磨削操作步骤控制砂带转速和转向,控制工业机器人把工件移动到指定的位置和姿态,打磨抛光工件。***中视频摄像头实时采集工件图像；计算机识别和定位工件,控制机械手爪抓取工件，控制工件磨削操作中的工业机器人的运动和磨削机的运行的状态；计算机的数据端与工业机器人的控制柜的数据端连接,通过输出轨迹点控制工业机器人的运动；计算机的数据端与磨削机的数据端连接,控制磨削机的启动、停止和砂带的转速、转向。这种磨削的方法的是采用零件运动来适应砂带的位置，该方法只能用于平面简单的零件打磨与抛光，对于复杂零件，如水轮机转轮叶片零件的曲面进行精细打磨抛光则无法进行抛光打磨。
在CN106312754 B中公开了名称为“螺旋桨打磨抛光工业机器人及打磨抛光方法”的发明专利，它包括机器人主体、螺旋桨定位夹紧 驱动机构和3D激光坐标定位装置；所述螺旋桨定位夹紧驱动机构包括能够调整水平位置的回转工作台，回转工作台上设置螺旋桨夹具，在螺旋桨夹具的回转中心连接零点坐标定位球；所述机器人主体包括转动件，在转动件上设置能够升降的下支承板和上支承板，在上支承板上安装机器人臂和3D激光坐标定位装置；所述机器人臂包括能够上下回转的大臂、和安装在大臂上端能够上下回转以及旋转的小臂，在小臂的端部安装能够上下回转和旋转的打磨头，在打磨头上端设置电磁阀和压力传感器。虽然该机器人能够对具有曲面的零件进行打磨抛光，但是，由于机器人结构的限制，以及磨头运行轨迹问题，导致其加工打磨抛光后精度较低，产品质量无法到达设计要求。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够使得转轮叶片质量稳定、一致性高的水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，所述方法包括如下步骤：1）叶片装夹；按电脑预定位置，用组合式通用角铁将叶片进行装夹；2）装夹检查；用机器人配备的扫描仪检查叶片是否按电脑预定位置装夹到位，并焊牢于角铁；3）数据分析；将扫描仪扫描的叶片数据进行分析，建立叶片实际点云模型；4）数控编程；根据叶片点云模型用磨削加工软件规划机器人打磨、抛光轨迹线路；5）打磨；找正加工基准，设定加工零点，进行机器人打磨；6）抛光；7）叶片型线检查；利用机器人配备的扫描仪对叶片进行型面检查，与叶片理论模型对比，出具检测报告；8）叶片表面粗糙度检查；用表面粗糙度仪进行检查。
其中，在所述步骤1）中，包括如下步骤：
（1）、对工装的组合
根据叶片叶型曲面变化用不同规格的通用角铁在叶片四周往内侧收约50mm，每间距300mm一个角铁进行组合形成组合工装，组合工装通过固定于打磨平台上；
（2）对叶片的装夹
用行车将叶片吊装于组合工装上，保证叶片周边与角铁距离约50mm，上侧压板、螺栓等通用夹具，夹紧后，点焊叶片和侧压板，以固定叶片。
进一步，在所述步骤3）中，用扫描仪扫描叶片形状及定位状况，形成三维点云模型，传送给机器人配备的磨削加工软件***。
在本发明中，其所述步骤4）中，用磨削加工软件根据叶片点云模型自动设定空间定位基准，并以此基准，通过编程规划机器人打磨、抛光轨迹；
其中，针对打磨、抛光不同工序编写两套不同的数控程序；
（1）、打磨参数：
轨迹步距：10mm，单次磨削余量：0.06～0.1mm,砂带线速度15m/s；（2）、抛光参数：
轨迹步距：5mm，单次磨削余量：0.02～0.06mm,砂带线速度25m/s。
进一步描述，在步骤4）中，对于打磨、抛光轨迹要求需要做到：
（1）轨迹线路与水在转轮内流动方向一致；（2）砂带与叶片表面始终保持相切。
在本发明中，为了提高打磨质量，在所述步骤5）中，工业机器人带动装有80#砂的电子浮动磨头，执行打磨程序，砂带沿转轮水流方向进行叶片打磨，电子浮动磨头与叶片表面保持相切和恒压力，打磨过后使得叶片表面粗糙度可达Ra3.2。
在本发明中，为了提高抛光质量，在所述步骤定）中，工业机器人带动装有250#砂带的电子浮动磨头，执行打磨程序，砂带沿转轮水流方向进行叶片打磨，电子浮动磨头与叶片表面保持相切和恒压力，打磨过后使得叶片表面粗糙度可达Ra0.8。
在本发明中，当叶片的一面打磨抛光完成后，重复1）～8）步骤，可实现叶片另一面的打磨、抛光，从而实现叶片全表面的机器人打磨和抛光。
由于采用了上述技术方案，本发明具有工艺简明、操作方便的优点，它利用计算机三维模拟技术及机器人打磨抛光技术，根据水轮机转轮运行时水在流道中的流动方向进行数控程序规划，控制机器人运动姿态，使砂带轮与叶片始终保持相切，打磨抛光线路始终与水流动方向平行，确保叶片打磨抛光质量较高，加工后的叶片能够导致机组发电效率更高。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1：如图1所示，一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，所述方法包括如下步骤：1）叶片1装夹；按电脑预定位置，用组合式通用角铁2将叶片1进行装夹；2）装夹检查；用机器人配备的扫描仪检查叶片1是否按电脑预定位置装夹到位，并焊牢于角铁2；3）数据分析；将扫描仪3扫描的叶片数据进行分析，建立叶片1实际点云模型；4）数控编程；根据叶片1点云模型用磨削加工软件规划机器人打磨、抛光轨迹线路；5）打磨；找正加工基准，设定加工零点，进行机器人4打磨；6）抛光；7）叶片1型线检查；利用机器人配备的扫描仪3对叶片进行型面检查，与叶片理论模型对比，出具检测报告；8）叶片1表面粗糙度检查；用表面粗糙度仪进行检查。
其中，在所述步骤1）中，包括如下步骤：
（1）、对工装的组合
根据叶片叶型曲面变化用不同规格的通用角铁在叶片四周往内侧收约50mm，每间距300mm一个角铁2进行组合形成组合工装，组合工装通过固定于打磨平台上；
（2）对叶片的装夹
用行车将叶片1吊装于组合工装上，保证叶片周边与角铁2距离约50mm，上侧压板、螺栓等通用夹具，夹紧后，点焊叶片和侧压板，以固定叶片1。
进一步，在所述步骤3）中，用扫描仪3扫描叶片1形状及定位状况，形成三维点云模型，传送给机器人4配备的磨削加工软件***。
在本发明中，在所述步骤4）中，用磨削加工软件根据叶片1点云模型自动设定空间定位基准，并以此基准，通过编程规划机器人4打磨、抛光轨迹；
其中，针对打磨、抛光不同工序编写两套不同的数控程序；
（1）、打磨参数：
轨迹步距：10mm，单次磨削余量：0.06～0.1mm,砂带线速度15m/s；（2）、抛光参数：
轨迹步距：5mm，单次磨削余量：0.02～0.06mm,砂带线速度25m/s。
进一步，在步骤4）中，对于打磨、抛光轨迹要求需要做到：
（1）轨迹线路与水在转轮内流动方向一致；（2）砂带5与叶片1表面始终保持相切。
为了提高也叶片打磨质量，在所述步骤5）中，工业机器4人带动装有80#砂的电子浮动磨头6，执行打磨程序，砂带5沿转轮水流方向进行叶片1打磨，电子浮动磨头6与叶片1表面保持相切和恒压力，打磨过后使得叶片1表面粗糙度可达Ra3.2。
为了提高叶片抛光质量，到达设计要求，在所述步骤定）中，工业机器人4带动装有250#砂带的电子浮动磨头6，执行打磨程序，砂带5沿转轮水流方向进行叶片1打磨，电子浮动磨头6与叶片1表面保持相切和恒压力，打磨过后使得叶片1表面粗糙度可达Ra0.8。
在本发明中，当叶片的一面打磨抛光完成后，重复1）～8）步骤，可实现叶片另一面的打磨、抛光，从而实现叶片全表面的机器人打磨和抛光。
Claims (7)
1.一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：1）叶片装夹；按电脑预定位置，用组合式通用角铁将叶片进行装夹；2）装夹检查；用机器人配备的扫描仪检查叶片是否按电脑预定位置装夹到位，并焊牢于角铁；3）数据分析；将扫描仪扫描的叶片数据进行分析，建立叶片实际点云模型；4）数控编程；根据叶片点云模型用磨削加工软件规划机器人打磨、抛光轨迹线路；5）打磨；找正加工基准，设定加工零点，进行机器人打磨；6）抛光；7）叶片型线检查；利用机器人配备的扫描仪对叶片进行型面检查，与叶片理论模型对比，出具检测报告；8）叶片表面粗糙度检查；用表面粗糙度仪进行检查。
2.如权利要求1所述水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是，在所述步骤1）中，包括如下步骤：
（1）、对工装的组合
根据叶片叶型曲面变化用不同规格的通用角铁在叶片四周往内侧收约50mm，每间距300mm一个角铁进行组合形成组合工装，组合工装通过固定于打磨平台上；
（2）对叶片的装夹
用行车将叶片吊装于组合工装上，保证叶片周边与角铁距离约50mm，上侧压板、螺栓等通用夹具，夹紧后，点焊叶片和侧压板，以固定叶片。
3.如权利要求2所述的水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是：在所述步骤 3）中，用扫描仪扫描叶片形状及定位状况，形成三维点云模型，传送给机器人配备的磨削加工软件***。
4.如权利要求3所述的水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是：在所述步骤4）中，用磨削加工软件根据叶片点云模型自动设定空间定位基准，并以此基准，通过编程规划机器人打磨、抛光轨迹；
其中，针对打磨、抛光不同工序编写两套不同的数控程序；
（1）、打磨参数：
轨迹步距：10mm，单次磨削余量：0.06～0.1mm,砂带线速度15m/s；（2）、抛光参数：
轨迹步距：5mm，单次磨削余量：0.02～0.06mm,砂带线速度25m/s。
5.如权利要求4所述的水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是，在步骤4）中，对于打磨、抛光轨迹要求需要做到：
（1）轨迹线路与水在转轮内流动方向一致；（2）砂带与叶片表面始终保持相切。
6.如权利要求5所述的水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是：在所述步骤5）中，工业机器人带动装有80#砂的电子浮动磨头，执行打磨程序，砂带沿转轮水流方向进行叶片打磨，电子浮动磨头与叶片表面保持相切和恒压力，打磨过后使得叶片表面粗糙度可达Ra3.2。
7.如权利要求6所述的水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法，其特征是：在所述步骤定）中，工业机器人带动装有250#砂带的电子浮动磨头，执行打磨程序，砂带沿转轮水流方向进行叶片打磨，电子浮动磨头与叶片表面保持相切和恒压力，打磨过后使得叶片表面粗糙度可达Ra0.8。
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