[发明专利]一种用于金属构筑成形的自动打磨清洁系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于金属构筑成形的自动打磨清洁系统及方法，所述系统包括吊运模块、转运模块、自动打磨模块、自动清洁模块、控制模块和龙门式三轴运动平台；所述自动打磨模块和自动清洁模块分别安装在第一Z轴和第二Z轴上。本发明采用龙门式三轴运动平台，实现了金属构筑成形工程化应用中基材块连接表面打磨清洁工艺的自动化和集成化，可显著提高基材块表面质量和加工效率，保证基材构筑效果。本发明采用的转运平车可以同时搭载多块基材块进行处理，这大大增加了基材块打磨清洁的工作效率。本发明采用一种可变角度的自动打磨装置，可以根据基材块的不同材质和加工要求，调节打磨角度，以达到不同的表面质量，适用范围广。

技术领域

本发明属于金属构筑成形技术领域，具体为一种用于金属构筑成形的自动打磨清洁系统及方法。

背景技术

目前，大锻件已经成为国防、能源、航天等领域的关键部件。但是由于铸锭成型过程中的尺寸效应，传统工艺制备的大铸锭内部存在无法避免的冶金缺陷。基于此，中国科学院金属研究所在世界上率先提出一项变革性技术——金属构筑成形技术，该技术通过焊合多块均质化基材块获得满足生产要求的超大尺度均质化大锻坯。为了达到最佳的构筑效果，用于构筑的小型均质化基材块需要经过表面加工与活化、清洁组坯、真空封装、高温形变、多向锻造和热处理等过程，最终获得均质化锻坯。良好的基材块连接表面质量是基材构筑的基础，它直接影响着构筑成形的愈合效果。

对于构筑基材块的表面预处理是保证金属构筑成形效果的重要一步。预处理可明显改善表面质量，但是基材块仍然存在表面不平整，油污、颗粒等污染过多的情况，因此有必要对基材块进行打磨和清洗。中国专利CN201610083195.X公开一种金属构筑成形制造系统及清洗单元，该发明设置多个清洗单元，基材块在传送带的带动下依次通过各清洗单元，完成基材块各个表面的清洁。但是传送带并不适用于大型金属基材块的传送，并且该专利不能实现基元块表面的打磨处理，设置多个清洗单元，结构冗杂。

在其他领域，也公布一些自动打磨与清洁的设备。中国专利CN212578252 U公开一种胶合板表面清洁装置，同样采用辊子输送工件，不适用于大型金属基材块，且该发明仅能实现工件侧面的打磨和上、下表面的清洗，无法满足金属构筑成形工艺的要求。中国专利CN112808706 A公开一种钢板表面清洁设备及其清洁方法，采用等离子清洗和干冰清洗复合的方式对钢板表面进行清洗，成本较高，所采用的自动翻面装置无法实现大型金属基材块的翻面。因此，亟需一种适用于工程化应用的用于金属构筑成形的自动打磨清洁工艺与系统。

发明内容

为了解决目前存在的技术问题，本发明要提出一种用于金属构筑成形的自动打磨清洁系统及方法，能够实现打磨与清洁一体化，并进行工程化应用；能够适用于多种尺寸和材料的不同加工要求；能够高效、稳定地制备平整、洁净的高质量构筑基材表面，为基材构筑创造有利条件。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于金属构筑成形的自动打磨清洁系统，包括吊运模块、转运模块、自动打磨模块、自动清洁模块、控制模块和龙门式三轴运动平台；所述龙门式三轴运动平台横跨轨道安装，龙门式三轴运动平台的第一Z轴和第二Z轴沿轨道长度方向布置，所述自动打磨模块和自动清洁模块分别安装在第一Z轴和第二Z轴上；所述轨道为直线轨道并固定在地面上；所述转运模块沿轨道往返运行。定义平行于轨道的方向为X方向，垂直于地面的方向为Z方向，与XZ平面垂直的方向为Y方向，所述龙门式三轴运动平台的第一Z轴和第二Z轴内部均设置力控模块。

所述吊运模块包括基材专用吊具和天车，所述专用吊具安装在天车上，所述天车位于轨道上方。所述天车吊运范围覆盖整个系统的工作范围。所述专用吊具适配于多种尺寸的基材块，所述专用吊具通过钳爪作用于基材块侧面。

所述转运模块包括转运平车和定位系统，所述转运平车包括驱动装置和运动控制装置。所述转运平车沿轨道运行。所述定位系统采用电涡流位置传感器进行定位，分别安装于轨道和转运平车上，用于实现转运平车相对于地面的精确定位；所述转运平车表面设置限位块和垫块以实现基材块相对于转运平车的精确定位。