[发明专利]一种基于机器人的碗形钛合金铸件去氧化层工艺

说明书

本发明公开了一种基于机器人的碗形钛合金铸件去氧化层工艺，该工艺采用的设备包括底座、机器人、力控传感器、电主轴安装座、电主轴、刀具。该工艺利用力控传感器控制刀具与工件表面的接触力，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，并得到较好的表面粗糙度。本发明能实现碗形钛合金铸件表面氧化层自动打磨技术问题，使碗形钛合金铸件打磨的效率大大提高，并且能够保证打磨后工件表面的粗糙度以及已加工面的一致性，使得碗形钛合金铸件工艺更加完善。

技术领域

本发明属于机器加工领域，涉及一种零件表面加工技术，具体涉及一种基于机器人的碗形钛合金铸件去氧化层工艺。

背景技术

钛合金比强度高、耐热耐蚀性能好，是一种轻质高温结构材料，在航空、航海、化工、武器装备等军用领域得到了大范围的应用；其中铸钛件因可以直接获得近净型结构件，降低生产成本，应用比例占到90％以上。某种钛合金铸造零件，类似于碗状，为钛合金零件加工过程中的主要工序之一，由于钛合金属于难加工材料，在加工过程中存在操作空间小、加工表面不规则、加工面积大等问题，这些问题严重制约了碗形钛合金铸件打磨的效率和表面的质量。

目前传统的碗形钛合金铸件的内表面采用人工方式，将硬质合金旋转锉装在打磨枪上进行打磨，存在以下几个问题：(1)表面质量差，由于人在打磨时把握不好打磨的力度并且碗形表面为复杂的曲面，人手打磨后的表面与期望表面存在差异；(2)效率低，碗形钛合金铸件内表面往往为面积较大的待加工表面；(3)自动化程度较低，采用人工抛光，导致打磨后的工件表面质量差，一致性不好；(4)由于钛合金铸件的一致性比较差，碗形钛合金铸件内表面的弧度以及尺寸都存在一定的误差，采用机床或者人工打磨很容易因为人为的操作不当，打伤本体，造成整个零件的报废；这些问题都严重制约了钛合金自动化加工的广泛应用以及企业的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的关于钛合金铸造零件表面打磨效率低、表面质量差以及一致性差等问题，提供一种基于机器人的碗形钛合金铸件去氧化层工艺方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于机器人的碗形钛合金铸件去氧化层工艺，该工艺采用的设备包括机器人、力控传感器、电主轴安装座、电主轴和刀具，力控传感器安装在机器人六轴末端，电主轴通过电主轴安装座安装在力控传感器下端，电主轴末端通过夹具安装硬质合金刀具，其特征在于，该工艺包括步骤如下：

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工艺。

作为改进，打磨过程中采用基于力-位置的力控打磨方式，力控传感器通过PID控制模式，保持刀具与工件表面恒定的接触压力。