一种螺旋桨自动打磨系统的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及到一种螺旋桨自动打磨系统。

背景技术：

海洋工程装备及高技术船舶列为十大重点领域之一，要大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键系统和专用设备。作为动力源的螺旋桨一直是船舶的核心零部件，尤其对于大型船舶，螺旋桨的性能直接影响了船舶的整体性能。为了开发更高端的船舶，这就对螺旋桨的加工制造技术提出了更高的要求。

螺旋桨静平衡检测和打磨是其加工制造过程中的一道关键工序；不满足静平衡要求的螺旋桨在工作中会产生大的离心力、振动等，最终会影响工作性能、减少寿命。目前，行业对于大型螺旋桨静平衡的检测与打磨主要方式为：先用立式静平衡仪检测出偏重的大小和方位，再由人工用角磨机磨削。这个加工方式带来了以下几个主要弊端：1、由于螺旋桨叶片是复杂空间曲面，人工磨削精度难以保证、一致性差，且工作效率低；2、磨削产生大量粉尘，工作环境恶劣，不利于人体健康，工人劳动强度大。

相关文献提出了一种螺旋桨偏重自动打磨的方案。该方案虽能实现螺旋桨偏重自动打磨，但存在明显的不足：需要铺设环形轨道，占地面积过大；打磨头总体处于悬臂布置，系统刚度不足，打磨时易产生振动，影响加工精度；作业环境很恶劣，通过将螺旋桨置于打磨装置的底板上，故其对螺旋桨尺寸的适应性不高；另外其通过电液推杆等驱动装置实现螺旋桨的旋转和移动，这对于大型螺旋桨来说极易造成能源浪费，不利于节约资源；刚性磨具无法很好地贴合复杂的曲面实现精准打磨。

因此，提供一种螺旋桨自动打磨系统，能够实现多个尺寸规格的螺旋桨叶片的高精度、高效率的自动打磨，并且能有效地减小或消除粉尘污染。

技术实现要素：

本发明提供了一种螺旋桨静自动打磨系统，可实现高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘打磨作业。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋桨自动打磨系统，包括移动打磨系统、柔性打磨系统；所述移动打磨系统包括移动平台和打磨移动装置；

所述移动平台包括万向轮、驱动电机、锥齿轮、第一电动推杆、承载平台和吸附装置；所述第一电动推杆的杆筒固定在所述承载平台的底部；所述万向轮固定在第一电动推杆的杆体顶部，所述驱动电机安装在所述万向轮的架子上，驱动电机通过所述锥齿轮带动万向轮转动，所述吸附装置安装在万向轮的架子上；

所述打磨移动装置包括x轴滑轨、x轴丝杆、y轴滑轨、y轴丝杆、y轴底板、x轴丝杆螺母、x轴滑块、伺服电机、x轴丝杆轴承座和滚动轴承；所述x轴丝杆轴承座固定在承载平台的底部，所述x轴丝杆和所述滚动轴承安装在x轴丝杆轴承座中，所述伺服电机安装在承载平台的底部，并通过联轴器与x轴丝杆连接，所述x轴滑轨安装在承载平台的底部，x轴滑轨平行且对称布置在x轴丝杆的两侧，所述x轴丝杆螺母和所述x轴滑块分别安装在x轴丝杆和x轴滑轨上，所述y轴底板安装在x轴丝杆螺母和x轴滑块上，y轴丝杆轴承座固定在y轴底板的底部，所述y轴丝杆和滚动轴承安装在y轴丝杆轴承座中，伺服电机安装在y轴底板的底部，并通过联轴器与y轴丝杆连接，所述y轴滑轨安装在y轴底板的底部，同时平行且对称布置在y轴丝杆的两侧，y轴丝杆螺母和y轴滑块分别安装在y轴丝杆和y轴滑轨上；

所述柔性打磨系统包括支承板、滑轨、自锁滑块、第二电动推杆、关节轴承、电主轴固定板、电主轴和打磨刀具；所述支承板安装固定在y轴丝杆螺母和y轴滑块上，所述滑轨安装在支承板底部，所述自锁滑块安装在滑轨上，所述第二电动推杆杆筒通过所述关节轴承与自锁滑块铰接在一起，第二电动推杆杆体用关节轴承与所述电主轴固定板铰接在一起，所述电主轴安装在电主轴固定板上，所述打磨刀具被夹持在电主轴上。

进一步的，该打磨系统还包括传送系统；所述传送系统包括回转台、传送臂、第三电动推杆、底板和电磁铁；所述回转台安装在立式静平衡仪的上顶锥顶面，所述传送臂安装在回转台上，所述第三电动推杆的杆筒固定在传送臂上，第三电动推杆的杆体固定在所述底板上，所述电磁铁相对安装在底板和承载平台上。

进一步的，该打磨系统还包括磨屑回收系统，所述磨屑回收系统包括挡尘皮腔、回收管道和动力源组件；所述挡尘皮腔安装在电主轴固定板上，所述回收管道一端接入挡尘皮腔，另一端接入所述动力源组件，动力源组件安装在传送臂上。

进一步的，该打磨系统还包括控制通信系统，所述控制通信系统包括锂电池组、主控驱动模块、无线通信模块、数据采集处理模块和上位机；所述锂电池组固定在承载平台的顶部，用于整个系统供电，所述主控驱动模块与柔性打磨系统的运动部件连接，主控驱动模块通过所述无线通信模块与所述上位机连接，所述数据采集处理模块与立式静平衡仪传感器和柔性打磨系统上的传感器相连接，并通过无线通信模块与上位机连接。

进一步的，所述驱动电机为伺服电机，且内置抱闸装置；所述电主轴内置压力传感器。

进一步的，所述万向轮外圈为仿照章鱼爪形，布满真空吸盘，万向轮内圈为空腔，万向轮通过气管与所述吸附装置相连接。

进一步的，所述支承板为等边三角形，所述滑轨沿着支承板三条高线方向布置，滑轨交于一点。

进一步的，所述吸附装置包括真空泵，通过真空泵抽空万向轮上的真空吸盘使得万向轮吸附在装置上。

进一步的，动力源组件包括直流电机和回收箱；所述直流电机用于将打磨后的灰尘通过回收管道吸入回收箱。

本发明的有益效果是：

(1)此自动打磨系统可以替代人工完成螺旋桨静平衡的全自动打磨作业，打磨质量好，效率高，同时减轻了工人的劳动强度。

(2)移动吸附式的打磨系统，设备占地面积小，同时可以实现多种尺寸规格的螺旋桨的自动打磨。

(3)设置了磨屑回收系统，能够有效回收磨屑，减少粉尘污染，改善工作环境。

(4)采用柔性打磨系统可以很好的贴合曲面，实现高质量、高精度的曲面打磨。

(5)设置了打磨移动装置，可以将打磨刀具移动到移动平台边缘处，真正实现无死角、全方位的打磨。

(6)此系统非标件少、成本低、通用性强，可广泛应用于螺旋桨叶片打磨作业中。

附图说明

图1为本发明整体结构主视图；

图2为本发明的整体结构右视图；

图3为本发明移动打磨系统轴测图；

图4为本发明中柔性打磨系统轴测图；

图5为本发明中万向轮示意图。

附图标记说明如下：

1—万向轮，2—驱动电机，3—锥齿轮，4—第一电动推杆，5—承载平台，6—吸附装置，7—x轴滑轨，8—x轴丝杆，9—y轴滑轨，10—y轴丝杆，11—y轴底板，12—x轴丝杆螺母，13—x轴滑块，14—伺服电机，15—x轴丝杆轴承座，16—滚动轴承，17—联轴器，18—支承板，19—滑轨，20—自锁滑块，21—第二电动推杆，22—关节轴承，23—电主轴固定板，24—电主轴，25—打磨刀具，26—回转台，27—传送臂，28—第三电动推杆，29—底板，30—电磁铁，31—挡尘皮腔，32—回收管道，33—动力源组件，34—锂电池组，35—主控驱动模块，36—无线通信模块，37—数据采集处理模块，38—上位机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

本实施例所述的一种螺旋桨自动打磨系统，包括移动打磨系统、柔性打磨系统；所述移动打磨系统包括移动平台和打磨移动装置；所述移动平台包括万向轮1、驱动电机2、锥齿轮3、第一电动推杆4、承载平台5和吸附装置6，所述第一电动推杆4的杆筒固定在所述承载平台5的底部，并且分布在承载平台5的四个角落处，所述万向轮1固定在第一电动推杆4的杆体顶部，所述驱动电机2安装在所述万向轮1的架子上，通过所述锥齿轮3带动万向轮1转动，所述吸附装置6安装在万向轮1的架子上。所述打磨移动装置包括x轴滑轨7、x轴丝杆8、y轴滑轨9、y轴丝杆10、y轴底板11、x轴丝杆螺母12、x轴滑块13、伺服电机14、x轴丝杆轴承座15、滚动轴承16；所述x轴丝杆轴承座15固定在所述承载平台5的底部，所述x轴丝杆8和所述滚动轴承16安装在x轴丝杆轴承座15中，所述伺服电机14安装在承载平台5的底部，并通过所述联轴器17与x轴丝杆8连接，所述x轴滑轨6安装在所述承载平台5的底部，同时平行且对称布置在x轴丝杆8的两侧，所述x轴丝杆螺母12和所述x轴滑块13分别安装在x轴丝杆8和x轴滑轨6上，所述y轴底板11安装固定在x轴丝杆螺母12和x轴滑块13上，所述y轴丝杆轴承座固定在y轴底板11的底部，所述y轴丝杆10和所述滚动轴承16安装在y轴丝杆轴承座中，所述伺服电机14安装在y轴底板11的底部，并通过所述联轴器17与y轴丝杆10连接，所述y轴滑轨9安装在y轴底板11的底部，同时平行且对称布置在y轴丝杆10的两侧，y轴丝杆螺母和所述y轴滑块分别安装在y轴丝杆10和y轴滑轨9上。所述柔性打磨系统包括支承板18、滑轨19、自锁滑块20、第二电动推杆21、关节轴承22、电主轴固定板23、电主轴24、打磨刀具25，所述支承板18安装固定在y轴丝杆螺母和y轴滑块上，所述滑轨19安装在支承板18底部，所述自锁滑块20安装在滑轨19上，所述第二电动推杆21杆筒用所述关节轴承22与自锁滑块20铰接在一起，所述第二电动推杆21用关节轴承22于所述电主轴固定板23铰接在一起，所述电主轴24安装在电主轴固定板23上，所述打磨刀具25被夹持在电主轴24上。所述传送系统包括回转台26、传送臂27、第三电动推杆28、底板29、电磁铁30。所述回转台26安装在立式静平衡仪的上顶锥上，所述传送臂27安装在回转台26上，所述第三电动推杆28的杆筒固定在传送臂27上，第三电动推杆28的杆体固定在所述底板29上，所述电磁铁30两块安装在底板29上，两块安装在承载平台5上。所述磨屑回收系统包括挡尘皮腔31、回收管道32、动力源组件33，所述挡尘皮腔31安装在电主轴固定板23上，所述回收管道32一端接入挡尘皮腔31，另一端接入所述动力源组件33，动力源组件33安装在传送臂27上。所述控制通信系统包括锂电池组34、主控驱动模块35、无线通信模块36、数据采集处理模块37、上位机38。所述锂电池组34固定在承载平台5的顶部，给整个系统供电，所述主控驱动模块35与自动打磨系统的运动部件连接，并通过所述无线通信模块36与所述上位机38连接，所述数据采集处理模块37与立式静平衡仪传感器和自动打磨系统传感器相连接，并通过无线通信模块36与上位机38连接。本系统可以实现自动打磨系统的数据处理、无线通信等功能，实现自动打磨系统的全自动化工作。此自动打磨系统以螺旋桨回转中心为z轴，以z轴与螺旋桨上安装端面交点为原点o，建立柱面坐标系，从而螺旋桨叶片任意点的坐标可表示成(r，θ，z)，其中r≥0，0≤θ≤2π，-∞＜z＜+∞。首先由静平衡仪检测出偏重的方位和大小，接着经过算法处理分配好需要打磨的区域ω。上位机38根据θ的范围发出指令给主控驱动模块35，由传送系统将移动打磨系统传送到相应桨叶上方。移动打磨系统以承载平台上表面中心为原点，垂直于承载平台上表面方向为z轴，建立直角坐标系，柔性打磨系统以三角支承板18上表面中心为原点，垂直于三角支承板18上表面方向为z轴，建立直角坐标系，这样只需经过2次坐标转换，可以准确表达出打磨刀具在柱面坐标系的位置。最后根据设置好的切削参数，如转速、进给量等，由电主轴24驱动打磨刀具25高速旋转，三个第二电动推杆21与滑轨19组成的并联机构驱动打磨刀具25沿着打磨轨迹运动，最终实现桨叶的自动打磨。本发明提供了一种螺旋桨叶片自动打磨的技术方案，可实现高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘打磨作业，即保证了打磨质量，节约了生产成本同时又减轻了工人劳动强度，改善了工作环境，具有有益的实际工程意义，可广泛应用于螺旋桨叶片打磨领域。

本发明的具体实施步骤如下：

首先由静平衡仪检测出偏重的方位和大小，接着经过算法处理分配好需要打磨的区域。上位机38通过无线通信模块36将需要打磨的质量和方位传输给主控驱动模块35，在主控驱动模块35的作用下，首先传送系统中的电磁铁30通电，利用产生的吸力抓取住移动打磨系统，在结合回转平台26的运动将移动打磨系统传送到需要打磨的叶片上方，接着4个第三电动推杆28和4个第一电动推杆4配合伸缩，直至四个万向轮1全部落到螺旋桨叶片表面，然后吸附装置6启动，通过真空负压使移动打磨系统吸附在螺旋桨叶片表面，再然后电磁铁30断电，结合回转平台26的运动，使得传送系统和移动打磨系统分离。移动打磨系统通过驱动电机2粗略移动到需要打磨的位置，再通过打磨移动装置将柔性打磨系统移动到打磨位置的上方，最后根据设置好的切削参数，如转速、进给量等，由电主轴24驱动打磨刀具25高速旋转，三个第二电动推杆21与滑轨19组成的并联机构驱动打磨刀具25沿着打磨轨迹运动，最终实现桨叶的自动打磨。作业中通过电主轴24内置的力传感器检测打磨力的变化，根据检测数据调整第二电动推杆21的出杆量来控制打磨力在允许范围内，以保证打磨质量。打磨作业开始前启动磨屑回收系统，这样打磨中产生的磨屑由于挡尘皮腔31隔离，再经由回收管道32存放入动力源组件33中。经上述步骤，便实现了高精度、高效率的螺旋桨叶片无尘自动打磨作业。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。