一种铸件智能打磨系统的制作方法

本发明涉及一种智能磨削加工机械设备技术领域，具体涉及具有视觉检测的铸件智能打磨系统。

背景技术：

随着汽车、发电设备、农业设备、冶金设备、机床化工设备等行业的快速发展，使铸件需求量急剧增加。目前，中国铸造业产量连续多年居世界第一，已成为名副其实的铸造业大国。然而，由于一些技术问题一直得不到有效的改善，大大制约了我国铸造行业的发展。作为铸造生产中不可缺少的一道工序铸件清理打磨仍然处于较低的技术水平，除了少数大型企业采用先进的机器打磨外，一般中小企业还是大量使用人工打磨。众所周知，铸件存在大量的不规则毛刺、披锋、飞边等，在人工打磨过程中极易产生工伤，铸件打磨过程产生的噪音和粉尘对工人身体健康造成极大危害；人工打磨效率低，打磨质量难保证；作业环境差、易受伤、易得职业病、劳动强度大也使企业陷入了招工难的困境。随着国家对环境保护、职业安全等越来越重视并出台系列法规，人工打磨铸件已经不能满足时代的要求，必须用机器设备取代。

目前常见的机器打磨设备有机器人打磨系统、多轴数控磨削专用机床、专用零件打磨设备等。①机器人打磨系统，以工业机器人为核心，配置合适的工件工装、打磨工具等组成机器人打磨系统；也可由多个机器人配置多个不同类的打磨工具构成组合打磨系统，通过开发专用程序完成各类打磨要求。该系统通用性强，打磨灵活，移动速度快，加工型面多等优点。但，机器人在打磨时存在刚性不足，导致打磨效率低，稍大的浇冒口打磨会出现让刀、震颤、金相转变，致使机器人关节臂误差加大，甚至机械结构损坏，整套设备价格高，一般适用打磨小型铸件。②多轴数控磨削专用机床，整机采用机床基本结构、机床的加工形式，稳定可靠、承载大、刚度好，采用数控伺服系统控制，打磨精度高，适合批量生产的铸件打磨。但，该类设备存在打磨的灵活性不强，设备复杂，体积过大，智能化水平不高等。③专用零件打磨设备，主要为外形规则的铸件设计的专用打磨设备，具有高效、高精度、高质量等优点，但只能打磨某种单一的铸件产品，柔性差，无法打磨外形复杂的铸件等。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于针对目前铸件打磨设备的不足，提供了一种铸件智能打磨系统，能将铸件工件不同形状的外表面分型面飞边自动打磨掉，自动化程度高，打磨精度好，满足中小企业的需求。

一种铸件智能打磨系统，其特征在于包括pc机、绗架机器人、测量环节和打磨环节，所述的pc机与测量环节、打磨环节、绗架机器人的控制器构成局域控制网络，pc机是该网络的上位机，又是智能打磨机的人机界面；绗架机器人的控制器通过与pc机通信控制绗架机器人从生产线抓取并运送铸件至打磨环节打磨，将打磨好的铸件送测量环节测量，测量后将合格品输送至成品出口处；所述的打磨环节包括机床床身，所述机床床身上设置立柱，所述的立柱上设置一高度可调(z轴)的磨头，所述的机床床身上设置一两轴直线移动机构，所述的两轴(x轴和y轴)直线移动机构上部设置旋转(c轴)转台，构成x、y、z、c四轴联动机构，所述的旋转转台上设置夹具夹持铸件。

本发明针对目前铸件浇帽口、飞边打磨设备的不足，设计一种通用智能打磨系统。采用视觉测量技术、多轴联动技术、cad/cam技术、工业网络技术等相结合。首先，将要打磨的铸件标准图纸输入pc机，或将标准的铸件样品用视觉测量环节采集铸件轮廓图像并送pc机处理，在pc机上用cad/cam技术将cad图纸或图像识别出的铸件轮廓自动生成打磨程序并下载到打磨环节控制器，打磨环节运行该打磨程序，控制xyzc四轴联动机构，自动完成铸件毛胚打磨，然后将打磨好的铸件自动送视觉测量环节进行打磨质量检测，质量合格的产品自动送下一个工序，质量不合格的产品剔除并报警。整个系统的运行由pc机、打磨控制器、绗架机器人控制器、视觉检测控制器组成分布式工业网络系统来实现的。该系统有效解决了现有打磨机普遍存在的刚性与柔性、打磨质量与效率的矛盾，同时提高了打磨机的智能化程度，满足市场的需求。

所述的测量装置包括上下移动机构、一套高清晰度的相机、带视觉检测的背光光源平台和一套低畸变的大范围镜头，所述的相机固定在上下移动机构上，铸件放在带背光光源平台上，相机从上往下拍摄铸件。获取铸件的外形轮廓尺寸及加工要求或精度。

所述的立柱上设置升降机构，所述的升降机构侧部通过砂轮支架连接磨头，磨头安装在可上下直线移动的z轴上，通过z轴调节砂轮高度。

所述的直线移动机构为x轴y轴直线滑台，x轴和y轴由伺服电机通过减速器带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆与螺母配合带动直线滑台做直线动作。直线移动机构上部设置c轴旋转转台，构成x、y、c三轴联动机构。

所述的x、y、c三轴联动机构与可上下直线移动的z轴配合，构成xyzc四轴联动机构，完成铸件浇帽口、飞边打磨。

所述的夹具为气动夹具，所述的转台上设置三爪卡盘，还包括压紧机构压紧铸件。

本发明通过测量装置和打磨装置配合进行精准加工，测量装置主要起在线检测作用，减少了生产的次品率。打磨装置砂轮由直线z轴调节位置，通过两轴直线移动机构和旋转转台配合，实现四轴联动，带动铸件做插补运行，完成铸件分型面飞边、浇帽口的打磨任务，使用方便，打磨精度高，制造成本相对较低。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为本发明打磨环节的结构示意图。

图中：1：床身2：立柱3：z轴4：支架5：磨头6：x轴y轴直线滑台7：c轴力矩转台8：三爪卡盘9：气动夹具10：铸件11：压紧机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种铸件智能打磨系统包括pc机、控制器、绗架机器人、测量环节和打磨环节，系统在pc机控制下实现绗架机器人、打磨环节、测量环节等协同工作。

如图2所示，打磨装置包括床身1，机床床身上设置立柱2，立柱2上设置一高度可调的磨头5，磨头的高度由砂轮高度调节z轴3实现，床身上设置由伺服电机带动的x轴y轴直线滑台6，由旋转伺服电机带动的c轴高精度力矩转台，力矩转台7安装在直线滑台上，构成xyzc四轴联动机构。在c轴转台上装有三爪卡盘8，在三爪卡盘上安装气动夹具9，加工铸件由气动夹具加紧工作，为了保证打磨过程稳定设计了压紧机构11压紧铸件10。砂轮架机构由砂轮经减速器与电机连接组成磨头，磨头通过支架4安装在托板上，托板装在通过丝杠按装可以上下移动的导轨上，丝杠通过减速器与电机连接，控制伺服电机使砂轮自动在z轴3方向上下移动。铸件打磨准备阶段，绗架机器人从系统铸件进口处夹起加工铸件送到打磨工作台上，气动夹具加紧工件，气动压紧机构压紧工件；铸件打磨加工阶段，运行已下载到打磨环节控制器的铸件打磨程序，控制x轴、y轴、z轴、c轴按要求联动，完成对浇帽口、飞边等的打磨；铸件打磨结束阶段，松开气动夹具、气动压紧环节，绗架机器人带毛坯铸件到达打磨工作台处，抓取已打磨好的铸件，接着放好新毛坯铸件，然后将打磨好的铸件运送到测量环节。z轴能按要求自动调整砂轮上下位置，适应不同铸件的分合面高度变化,也能满足有斜度浇帽口的打磨。

绗架机器人用于将生产线上的毛坯铸件搬上打磨环节，或将打磨好的铸件搬到生产线上，或完成铸件在测量环节与打磨环节间的搬运。测量环节、打磨环节、绗架机器人的控制器与pc机构成局域控制网络，pc机即是该网络的上位机，又是智能打磨机的人机界面。

本发明的系统工作原理：将该铸件的标准样件放在测量环节的测量平台上，由相机自动采集其轮廓信息并送上位pc机(或将某种铸件的标准图纸输入pc机)，在pc机内cad/cam系统下自动生成该铸件需打磨的外形轮廓飞边、浇帽口打磨cam程序，通过内部工业网络将该cam程序下载到打磨环节控制器。pc机向控制绗架机器人控制器发指令，控制绗架机器人从该系统的打磨件进口处抓取毛坯铸件搬运到打磨环节的打磨工作台上，打磨台夹具加紧毛坯铸件，同时启动气动压紧装置压紧工件，接着运行飞边、浇帽口打磨cam程序，控制x轴、y轴、z轴、c轴联动打磨，工件自动打磨完成后释放压紧装置，夹具松开，然后系统发命令让绗架机器人将工件抓起送至测量环节测量，若检测结果不合格，则立即剔除并报警，若测量合格，则由绗架机器人将该工件送系统成品出口处，整个工作过程在pc机的指挥下协同完成搬运、打磨、测量等工作。

上述内容仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明。凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。