[发明专利]一种用于钛合金环形铸件的自动化磨抛工艺

权利要求书

1.一种用于钛合金环形铸件的自动化磨抛工艺，其特征在于，包括

步骤1：打开上料门，将钛合金环形铸件装夹在夹具上；

步骤2：待加工工件尺寸补偿步骤：对待加工零件装夹时产生的周向及高度误差进行阈值补偿；

步骤3：将下一步加工需要使用的刀具装夹在电主轴上；

步骤4：离开设备内部并关闭上料门；

步骤5：通过显示屏选择钛合金环形铸件需要加工的部分，包括

待加工工件清理正反面浇冒口步骤：

冒口根部平面高度测量、切割、粗磨、半精磨；

待加工工件打磨步骤：

包括对待加工工件的圆孔腔、侧面圆弧、以及碗状内弧面的打磨，

待加工工件的圆孔腔打磨步骤：

电主轴夹持C型硬质合金旋转锉或B型硬质合金旋转锉在冷却液环境下进行打磨，C型硬质合金旋转锉或B型硬质合金旋转锉的直径相等，装夹长度相等且设定的工具坐标都建在其刀具顶端中心；

待加工工件的侧面圆弧打磨步骤：

对刀具材料进行选择，对冷却系统进行设计，结合所采用的刀具和加工的材料对冷却液进行选择并计算冷却液压力、流量；然后通过力控系统对刀具进行磨损补偿，且根据待加工的材料和表面粗糙度控制机器人打磨时的进给速度

待加工工件的碗状内弧面打磨步骤：

使得机器人在按规定的路径移动时在工件表面打磨出一条痕迹，此后每走完一次路径，向同一方向偏移一段距离，从而获得光滑的表面；最后，每打磨一定宽度的表面，将工件转动一小段弧度，从而能去掉整个碗形工件表面的氧化层；

待加工工件抛光的步骤：

经粗抛，半精抛，精抛，研抛四个步骤完成对钛合金环形铸件碗状内弧面的抛光；

步骤6：机器人带动末端工具移动至上料门附近，通过显示屏提示工人下一部所用刀具，由工人更换刀具后点击显示屏上的刀具更换完成按钮以确认刀具更换完成；

步骤7：显示屏将需要加工的部位信息传输给PLC，由PLC控制旋转工作台的伺服电机带动旋转工作台，进而带动钛合金环形铸件转动至相应角度后，打开电主轴，等待刀具旋转到指定转速后，机器人带动电主轴沿预定轨迹运动，使刀具对钛合金环形铸件的相应部位进行切削；

步骤8：加工完成后，电主轴停转，机器人抓持末端工具退至安全点，旋转工作台回零钛合金环形铸件加工流程结束；

所述待加工工件尺寸补偿步骤具体包括对待加工零件装夹时产生的周向误差进行阈值补偿以及对待加工零件装夹时产生的高度误差进行阈值补偿；

对待加工零件装夹时产生的周向误差进行阈值补偿的具体方法包括：

步骤1：通过在机器人末端安装力传感器并在末端工具电主轴的ER夹头上安装需要使用的刀具，控制机器人将刀具移至周向基准附件，打开力控传感器并设定力的方向为垂直于基准面，刀具自动靠近周向基准，当力传感器检测到力到达设定值时沿基准面滑移，滑移长度为L并读取终点坐标(x_1,y_1,z_1)，其中x为周向基准所在方向，y为水平面内垂直于周向基准方向，z为垂直方向，即实际测量时刀具碰到周向基准时机器人末端坐标值；周向基准理论坐标值为x_0，即理论情况下刀具碰到周向基准时机器人末端坐标值；

步骤2：计算周向误差公式为：θ＝180×(x_1-x_0)÷(R×π)，即周向补偿阈值θ，也是周向圆心角误差值；通过控制系统控制旋转工作台进行偏移，使周向基准的位置偏移θ，R为零件周向基准所在位置离圆心的距离；

对待加工零件装夹时产生的高度误差进行阈值补偿的具体方法包括：

调整机器人姿态为高度测量姿态，使激光距离传感器照射出的激光垂直于待加工平面，在进行打磨前，通过在末端工具上的激光距离传感器测量零件上表面与传感器的距离h₁，并将测量结果反馈至控制系统，与标准距离值h₀进行计算得到高度误差△h＝h₁-h₀，即高度补偿阈值△h控制机器人在打磨时在高度方向偏移△h；

所述待加工工件打磨步骤具体包括待加工工件的圆孔腔打磨、待加工工件的侧面圆弧打磨、以及待加工工件的碗状内弧面打磨，

待加工工件的圆孔腔打磨步骤具体包括：

关闭电主轴并装夹硬质合金旋转锉，使刀具伸入圆孔腔内接近底部平面并运动至该面上部；

开启力控传感器，通过力反馈获取底部平面四个方向实时位置坐标，以及圆孔腔内壁圆柱面的四个方向实时位置坐标；

将底部平面四个方向实时位置坐标替换圆孔腔内壁圆柱面对应的四个方向位置坐标；将圆孔腔内壁圆柱面的四个方向实时位置坐标替换底部平面对应的四个方向位置坐标；

开启电主轴，冷却液，根据新形成的底部平面边界进行螺旋轨迹打磨底部平面；

关闭电主轴并更换硬质合金旋转锉，再次开启电主轴，冷却液，根据新形成的圆孔腔内壁圆柱面进行环形路径轨迹打磨圆孔腔内壁圆柱面；

待加工工件的侧面圆弧打磨步骤具体包括：

步骤1：选择刀具型号，根据所需要打磨的圆弧的圆角半径大小选择选择硬质合金旋转锉的型号；

步骤2：将圆弧g0(x,y,z)进行分段，分成N段；

步骤3：在将每段圆弧分成A、B、C和D四个控制点，通过机器人使用力控传感器控制刀具依次靠近圆弧段上的A、B、C和D四个控制点，分别获得坐标点A、B、C和D四个控制点的坐标；

步骤4：以点A、B和圆弧段半径R计算弧AB圆弧方程g1(x,y,z)，弧BC段方程g2(x,y,z)，弧CD段方程g3(x,y,z)；

步骤5：通过力控传感器控制刀具在设定的打磨力下沿方程g1(x,y,z)、g2(x,y,z)、g3(x,y,z)进行打磨；

步骤6：调整机器人的姿态使刀具轴线和圆弧所在平面呈θ角；

步骤7：选择进给速度，按照打磨圆弧的节拍要求和打磨表面质量要求控制旋转锉的进给速度，对圆弧段进行打磨，打磨完一个圆弧段后，按照步骤3至步骤6方法进行下一个圆弧段打磨，直至完成整个圆弧的圆角打磨；

待加工工件的碗状内弧面打磨步骤具体包括；

步骤1、将碗形钛合金铸件内表面按照经线方向分成多个扇形区域，选择第一个扇形区域作为打磨区域；

步骤2、调整机器人位置，使得刀具位于工件表面第一个扇形区域的打磨起始点X0正上方处；

步骤3、机器人带着刀具贴近起始点开始打磨，沿着经线方向的预设路径在工件表面打磨出一条痕迹，并回到起始点X0；

步骤4、机器人带着刀具从起始点X0沿着工内表面纬线方向偏移距离ΔX，到达第二条路径起始点X1正上方处；

步骤5、重复步骤3打磨第二条路径，并带动刀具回到第二条路径起始点X1处；

步骤6、重复步骤4和步骤5，直至第一个扇形区域打磨完毕；

步骤7、将工件旋转第一个扇形区域的弧度，按照步骤2至步骤6方法打磨第二个扇形区域；

步骤8、重复步骤7，直至完成整个碗形钛合金铸件内表面的去氧化层打磨。