槳葉表面打磨裝置的制作方法

本發明涉及曲型表面打磨技術領域，特別是一種槳葉表面打磨裝置。

背景技術：

目前，主要針對大型船舶大型螺旋槳的打磨機比較少見，主要遇到如下問題：1、螺旋槳葉片的直徑較大，一般的打磨機磨削速度都達不到要求；2、磨削量大，需要不斷更換砂輪，而螺旋槳的打磨對砂輪的厚度及直徑要求比較高，從而保證打磨精度，所以一般的打磨機都無法完成；3、現有的打磨機砂輪穩定性差，容易引起安全隱患，造成財產損失。現在用在大型螺旋槳上的打磨機普遍存在針對性不強，操作復雜不便，打磨效率和質量低的不足。

螺旋槳是艦船推進系統中的重要部件，螺旋槳的生產過程包括鑄造、打磨、螺距測試、葉片平衡測試及校正。其中打磨是關鍵，打磨決定著螺旋槳的生產效率和質量。目前我國螺旋槳生產企業基本是人工打磨，人工打磨生產效率低、產品報廢率高、工人工作強度大、工作環境有損工人健康。

2007年03月28日公告的申請號為200520063787.2的中國專利，其公開了一種螺旋槳打磨機，其包括砂輪座、砂輪、機座本體、傳動機構和電機，砂輪安裝于砂輪座上，砂輪座通過砂輪軸安裝固定于機座本體的一端，電機固定安裝于機座本體的另一端，傳動機構由安裝于電機的主帶輪、安裝于砂輪軸的從帶輪及它們中間的膠帶組成，所述砂輪的工作面上設有部分鏤空的端蓋，該端蓋使砂輪在半封閉狀態下工作。

近年來，出現了一種螺旋槳打磨機，其包括主架、底座、控制設備。控制設備安裝在所述主架上，主架上設有大臂、小臂，小臂一端與大臂相連，另一端設有砂輪，砂輪通過連接座與小臂連接，該結構的螺旋槳打磨機由于連接座與小臂直接連接，兩者之間面與面接觸，形成剛性接觸，砂輪在磨削時產生震動容易使連接座與小臂脫落，從而影響打磨機的使用。

中國cn201320870855.0號專利公開了一種新型螺旋槳打磨機。其包括底座、砂輪和安裝在底座上的主架，所述主架上設有大臂和連接在大臂末端的小臂，所述小臂一端與大臂相連，另一端連接有連接座，所述砂輪通過連接座與所述小臂連接，所述連接座與所述小臂接觸面之間設有若干彈性構件，所述彈性構件的兩端面分別與所述連接座的端面及小臂端面連接。由于連接座與小臂接觸面之間設有彈性構件，而彈性構件的兩端面分別與所述連接座的端面及小臂端面連接，可避免砂輪磨削過程中由于震動而導致砂輪脫落，然而也存在如下問題

1.非全自動的螺旋槳打磨機，每個打磨動作都需要人工操作來完成，打磨效率低，精度低且人工成本高。

2.使用機械設備打磨拋光，目前的設備功能單一，只能對部分平整面實現打磨，對復雜曲面不能適應，精度不高。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種槳葉表面打磨裝置，該槳葉表面打磨裝置自動化程度高，能對槳葉自動進行打磨路徑規劃，能適應復雜槳葉曲面，能自動調整錐形砂輪傾斜角度，使錐形砂輪的錐形母線與槳葉曲面保持一致，同時，能使磨削力控制在一個設定范圍內，從而使打磨精度高。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種槳葉表面打磨裝置，包括底座、槳葉底盤夾具、槳葉支撐桿、龍門架、機械臂、氣浮主軸、錐形砂輪、傾角傳感器、曲面檢測組件和上位機。

槳葉底盤夾具固設在底座上，用于夾緊固定圓形的槳葉底盤。

槳葉支撐桿為兩根，用于支撐槳葉葉片；每根槳葉支撐桿均滑動設置在底座上，每根槳葉支撐桿的高度均能升降并鎖緊。

龍門架包括兩根豎桿和固設在兩根豎桿頂端的橫桿，兩根豎桿底部均能沿底座長度方向進行滑移。

機械臂具有六個方向的自由度，機械臂的一端固設在龍門架中橫桿的中部，機械臂的另一端與氣浮主軸固定連接。

氣浮主軸包括心軸和設置于心軸頭部四周的若干個弧形槽；氣體經弧形槽后，能驅動心軸高速轉動；其中一個弧形槽內設置有壓力傳感器。

錐形砂輪同軸套設在心軸的尾端，并隨心軸進行高速轉動；錐形砂輪的縱剖面為等腰梯形，錐形砂輪的錐形母線的延長線與錐形砂輪的中心軸線所呈夾角為15°~75°。

傾角傳感器設置在錐形砂輪的非打磨側面上。

曲面檢測組件包括水平橫板和至少兩個激光傳感器；水平橫板滑動連接在龍門架的橫桿上，激光傳感器均固設在水平橫板的底部。

壓力傳感器、傾角傳感器和所有激光傳感器均與上位機相連接。

所述錐形砂輪的錐形母線的延長線與錐形砂輪的中心軸線所呈夾角為30°。

所述錐形砂輪的錐形母線的延長線與錐形砂輪的中心軸線所呈夾角為60°。

所述漿葉底盤夾具包括同軸設置的v型架和壓頭，v型架固設在機座上，壓頭設置在v型架的正上方，且壓頭高度能夠升降。

所述壓頭呈v型或圓弧形。

所述v型架的v型側面上內置有電磁鐵。

每根槳葉支撐桿均為電動缸或電動千斤頂。

每根槳葉支撐桿的頂部均設置有球頭，球頭內置有電磁鐵。

本發明采用上述結構后，自動化程度高，能對槳葉自動進行打磨路徑規劃，能適應復雜槳葉曲面，能自動調整錐形砂輪傾斜角度，使錐形砂輪的錐形母線與槳葉曲面保持一致，同時，能使磨削力控制在一個設定范圍內，從而使打磨精度高。

附圖說明

圖1顯示了本發明一種槳葉表面打磨裝置的結構示意圖。

圖2顯示了本發明中氣浮主軸與砂輪的安裝示意圖。

其中有：

1.底座；

2.槳葉底盤夾具；21.v型架；211.電磁鐵；22.壓頭；221.升降桿；

3.槳葉支撐桿；31.球頭；

4.龍門架；41.豎桿；42.橫桿；

5.機械臂；

6.氣浮主軸；61.心軸；62.弧形槽；631.壓力傳感器；

7.錐形砂輪；71.傾角傳感器；

81.水平橫板；82.激光傳感器；

9．槳葉。

具體實施方式

下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，一種槳葉表面打磨裝置，包括底座1、槳葉底盤夾具2、槳葉支撐桿3、龍門架4、機械臂5、氣浮主軸6、錐形砂輪7、傾角傳感器71、曲面檢測組件和上位機。

槳葉9包括圓形的槳葉底盤和槳葉葉片。

槳葉底盤夾具固設在底座上，用于夾緊固定槳葉底盤。

槳葉支撐桿為兩根，用于支撐槳葉葉片；每根槳葉支撐桿均滑動設置在底座上，每根槳葉支撐桿的高度均能升降并鎖緊。

龍門架包括兩根豎桿和固設在兩根豎桿頂端的橫桿，兩根豎桿底部均能沿底座長度方向進行滑移。

機械臂具有六個方向的自由度，機械臂的一端固設在龍門架中橫桿的中部，機械臂的另一端與氣浮主軸固定連接。

如圖2所示，氣浮主軸包括心軸61和設置于心軸頭部四周的若干個弧形槽62；氣體經弧形槽后，能驅動心軸高速轉動；其中一個弧形槽內設置有壓力傳感器621。

氣浮主軸的上述結構為現有技術，上述心軸61和弧形槽62的設置方式，具體參見申請號為201520667751.9號的中國實用新型專利申請。

錐形砂輪同軸套設在心軸的尾端，并隨心軸進行高速轉動；錐形砂輪的縱剖面為等腰梯形，錐形砂輪的錐形母線的延長線與錐形砂輪的中心軸線所呈夾角為15°~75°，優選為30°或60°。

傾角傳感器設置在錐形砂輪的非打磨側面上。

曲面檢測組件包括水平橫板和至少兩個激光傳感器；水平橫板滑動連接在龍門架的橫桿上，激光傳感器均固設在水平橫板的底部。

壓力傳感器、傾角傳感器和所有激光傳感器均與上位機相連接。

進一步，上述漿葉底盤夾具包括同軸設置的v型架21和壓頭211，v型架固設在機座上，壓頭設置在v型架的正上方，且壓頭高度能夠升降。其中，壓頭呈v型或圓弧形等。

上述v型架和壓頭的設置，能適應不同規格的槳葉底盤。

進一步，v型架的v型側面上優選內置有電磁鐵。

每根槳葉支撐桿均優選為電動缸或電動千斤頂等，每根槳葉支撐桿的頂部均優選設置有球頭，球頭均優選內置有電磁鐵。

一種槳葉表面打磨方法，包括以下步驟。

步驟1，槳葉調平及位置固定：將槳葉底盤放置在槳葉底盤夾具中的v型架上，位于v型架內的電磁鐵通電，將槳葉底盤吸附；然后，槳葉葉片放置在兩根槳葉支撐桿上，位于漿葉支撐桿頂部球頭內的電磁鐵通電，將漿葉葉片進行吸附。最后，通過調節兩根槳葉支撐桿的高度，使槳葉葉片處于水平狀態，然后，使用壓頭，將槳葉底盤夾緊固定。

步驟2，錐形砂輪打磨路徑規劃：以槳葉葉片所在的水平面為xy面，以槳葉葉片與槳葉底盤的上交接邊的中點為原點，以過原點且垂直于xy面向上的軸為z軸正方向，建立槳葉打磨坐標系；然后，將槳葉的三維模型導入已建立的槳葉打磨坐標系中，上位機將自動識別槳葉輪廓和表面曲率，并進行錐形砂輪沿xy面的打磨路徑規劃。

步驟3，錐形砂輪姿態調整：錐形砂輪在機械臂的帶動下移動至打磨路徑規劃的起始位置，激光傳感器和傾角傳感器啟動，激光傳感器對錐形砂輪待打磨漿葉位置的表面曲率進行采集計算，傾角傳感器對錐形砂輪的傾斜角度進行實時檢測，上位機在收到激光傳感器采集的待打磨漿葉位置的表面曲率后，與步驟2自動識別的表面曲率進行匹配后，指令機械臂移動，帶動錐形砂輪進行角度調整，使調整后的錐形砂輪的錐形母線與待打磨漿葉位置的表面曲率保持一致。

上述激光傳感器對錐形砂輪待打磨漿葉位置的表面曲率進行采集計算的方法為：一個激光傳感器對水平橫板與待打磨漿葉表面之間的距離進行采集，另一個激光傳感器對水平橫板與打磨路徑規劃上下一個待打磨漿葉表面之間的距離進行采集；上位機將兩個激光傳感器采集的距離差值與步驟2自動識別的表面曲率進行匹配后，得出錐形砂輪待打磨漿葉位置的實際表面曲率。

步驟4，槳葉打磨：錐形砂輪姿態調整完整后，機械臂帶動砂輪下降，砂輪邊下降的同時邊對磨削力進行檢測，當磨削力控制在設定的磨削力范圍之間時，砂輪停止下降，開始按照步驟的打磨路徑進行打磨；打磨過程中，仍需對磨削力進行實時檢測；磨削力檢測的具體方式為：通過壓力傳感器對氣浮主軸中的氣體壓力進行實時監測，氣浮主軸中的氣體壓力與錐形砂輪的磨削力呈線性關系，磨削力大小的改變將氣浮主軸中的氣體壓力的變化。

步驟5，磨削力補償：當步驟4中檢測到的磨削力不在設定值范圍內時，上位機將控制機械臂帶動氣浮主軸上升或下降，自動進行磨削力的補償，使磨削力控制在設定范圍內；在機械臂下降的過程中，氣浮主軸將依靠自身的浮動量先進行磨削力的柔性補償，使磨削力始終能夠控制在設定值范圍內。

步驟6，錐形砂輪姿態再次調整：當槳葉表面具有多個表面曲率時，激光傳感器將實時對錐形砂輪待打磨漿葉位置的表面曲率進行采集計算，當激光傳感器采集的待打磨漿葉位置的表面曲率與錐形砂輪當前的錐形母線不一致時，上位機將指令機械臂帶動氣浮主軸上升；錐形砂輪按照步驟3方式進行姿態調整，當姿態調整完成后，再進行步驟4至步驟5的打磨。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。