一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统及方法，其加工系统包括水平导轨，水平导轨上设置有夹持回转组件，水平导轨一侧设置有切割打磨粗加工机器人和铣削钻孔精加工机器人、扫描测量仪；其加工方法，包括以下步骤：导入理论模型库；进行点云扫描；平面拟合或曲面重构，再确定目标面和加工余量；判断是否存在浇冒口，进行切割作业；定义下一工序的刀具起始面；判断合模线是否需要粗磨加工；进行快速粗磨加工；确定工件是否存在外形面；进行快速粗磨加工；修磨；毛刺去除；确定是否存在装配面；将工件输送到精加工加工工位；确定精加工刀具起始面；进行精加工；判断工件加工是否完成。本发明专利技术提高了大型铸造件加工的效率和加工精度。和加工精度。和加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统及方法


[0001]本专利技术属于大型或大尺寸工件加工
，具体涉及一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统及方法。

技术介绍

[0002]铸造件作为应用最广泛，加工工作最典型的结构件之一，在机械装备领域有着不可替代的作用。同时，加工机器人在加工制造业发挥着重要作用，尤其在大型装备及核心结构件、高性能材料以及高技术制造工艺等方面，加工机器人有着举足轻重的地位。
[0003]铸造件具有多尺度、多类型、多材质的特点，且受铸造工艺的影响，铸造毛坯表面会产生随机比例的缩涨，并且残留有浇冒口、合模线等大余量残留特征。铸造毛坯必须经过切割、打磨、铣削、钻孔等一系列机械加工才能满足实际应用的需求。各工序极高的效率要求、成本限制，以及工件表面巨大的结构应力，均给铸造件后处理加工带来巨大技术挑战。
[0004]目前，传统铸造件主要采用机床加工，但是大小残留特征的加工量、加工力、加工工艺、加工精度要求不同，难以在一台机床上全部完成。而工件运输到多个机床加工工位并安装的过程既复杂又需要工人的经验来完成。多次装卡带来的时间与成本累积严重制约了铸造行业的发展。
[0005]此外，受限于机床的加工空间，对于不同类型、不同尺度的复杂表面还需要通过调整装卡或适配不同规格的机床，现有装备柔性加工能力差。
[0006]伴随着国家重大工程的开展，大型高端装备产业对其核心铸造结构件的效率和质量的要求不断提高；为解决上述加工存在的不足，更好地满足对大型铸件的加工需求，亟需高效高质量加工大型铸造件自动加工系统的解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统及方法。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，包括水平导轨，所述水平导轨上设置有夹持回转组件，所述夹持回转组件对工件进行装夹固定，所述水平导轨一侧设置有进行切割打磨粗加工作业的切割打磨粗加工机器人和进行铣削钻孔精加工的铣削钻孔精加工机器人，所述水平导轨一侧还设置有对工件进行扫描测量仪，所述扫描测量仪对代加工的工件进行扫描。
[0009]更进一步的，所述水平导轨上设置有沿其线性移动的移动单元，所述夹持回转组件包括回装工作台，所述回装工作台设置在移动单元的上端，所述回装工作台上设置有夹持装置，所述夹持装置对工件进行装夹。
[0010]更进一步的，所述扫描测量仪与夹持回转组件的初始位置相对应，扫描测量仪对装夹后的工件进行扫描。
[0011]更进一步的，所述切割打磨粗加工机器人包括高刚度机器人本体与末端多功能加
工单元，所述高刚度机器人本体通过机器人腕关节法兰与多功能加工单元相连。
[0012]更进一步的，所述多功能加工单元包括对冒口进行切割的冒口切割单元、粗磨加工的大磨削量粗磨单元和毛刺去除单元。
[0013]更进一步的，所述铣削钻孔精加工机器人包括高精度机器人本体与末端铣削钻孔加工头，所述末端铣削钻孔加工头与高精度机器人本体的动作输出端相连。
[0014]更进一步的，所述高精度机器人本体包括三自由度位置调整模块和两自由度并联姿态模块，所述三自由度位置调整模块进行位置调整，所述两自由度并联姿态模块进行姿态调节，所述两自由度并联姿态模块与末端铣削钻孔加工头相连。
[0015]一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统的方法，包括以下步骤：
[0016]A.系统控制器导入所需铸造毛坯的理论模型库；
[0017]B.在初始位置，用扫描测量仪对待加工工件进行点云扫描，得到扫描结果，依据扫描结果确定工件类型；
[0018]C.对平面类铸造毛坯进行平面拟合，再确定目标面和加工余量；
[0019]D.对曲面类铸造毛坯进行曲面重构，再确定目标面和加工余量；
[0020]E.基于目标面，判断工件是否存在浇冒口，进行浇冒口切割作业；
[0021]F.定义下一工序的刀具起始面；
[0022]G.判断是否需要对合模线进行粗磨加工；
[0023]H.切割打磨粗加工机器人切换为大磨削量粗磨单元，进行合模线快速粗磨加工；
[0024]I.根据工件类型，确定工件是否存在外形面；
[0025]J.切割打磨粗加工机器人切换为加工刀具，进行外形面快速粗磨加工；
[0026]K.提升大磨削量粗磨单元的转速，进行粗磨加工后的修磨；
[0027]L.切割打磨粗加工机器人切换为毛刺去除单元，对外形面进行毛刺去除；
[0028]M.根据工件类型，确定工件是否存在装配面；
[0029]N.水平导轨将工件输送到刀铣削钻孔精加工机器人的加工工位；
[0030]O.确定刀铣削钻孔精加工机器人的刀具起始面；
[0031]P.根据装配面参数和刀具起始面，对装配面进行精加工；
[0032]Q.水平导轨将精加工后工件送至初始位置，扫描测量仪扫描判断工件加工是否完成。
[0033]更进一步的，步骤B在初始位置，用扫描测量仪对待加工工件进行点云扫描，得到扫描结果，依据扫描结果确定工件类型，具体过程如下：
[0034]首先，通过水平导轨初始位置处的扫描测量仪，对装夹的工件进行扫描，经过扫描得到点云文件，点云文件作为扫描结果进行保存；
[0035]然后，根据点云文件中，得到待加工工件的最大长宽轮廓；
[0036]再后，得到长宽轮廓的平面坐标；
[0037]再后，将得到的平面坐标与步骤A理论模型库中的理论平面坐标进行对比；
[0038]最后，确定工件是平面类铸造件还是曲面类铸造件。
[0039]更进一步的，步骤C对平面类铸造毛坯进行平面拟合，再确定目标面和加工余量，具体过程如下：
[0040]首先，抽取采样点，根据采样点拟合平面；
[0041]然后，确定工件的加工区域和非加工区域；
[0042]再后，得到拟合平面与非加工区域点云的最大法向高度差；
[0043]再后，确定目标平面；
[0044]最后，将加工区域的点云与目标平面的最大距离，确定加工余量。
[0045]本专利技术的有益效果如下：
[0046]本专利技术中切割打磨粗加工机器人与铣削钻孔精加工机器人分别完成不同的加工工作，整个加工过程中，工件只需要一次装卡在水平导轨上的夹持装置即可，省去了进入机床与装卡的繁琐步骤，提高了大型铸造件加工的效率和加工精度。
[0047]本专利技术中两种不同精度与性能机器人的协作加工避免了同一设备同时进行粗精加工过程中，切割与粗磨巨大的加工负载带来的机器人精加工精度损失；根据铸造件的应用与检测的加工余量，可以采用不同的机器人执行不同的工步，增加了系统的灵活性和打磨范围；根据粗加工后的残留特征估计，实现了一次测量多次加工，提升了加工效率；极大的满足了大型铸造件的打磨需求。
附图说明
[0048]图1是本专利技术中加工系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，包括水平导轨（1），其特征在于：所述水平导轨（1）上设置有夹持回转组件，所述夹持回转组件对工件（5）进行装夹固定，所述水平导轨（1）一侧设置有进行切割打磨粗加工作业的切割打磨粗加工机器人（3）和进行铣削钻孔精加工的铣削钻孔精加工机器人（4），所述水平导轨（1）一侧还设置有对工件进行扫描测量仪（2），所述扫描测量仪（2）对代加工的工件（5）进行扫描。2.根据权利要求1所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，其特征在于：所述水平导轨（1）上设置有沿其线性移动的移动单元，所述夹持回转组件包括回装工作台，所述回装工作台设置在移动单元的上端，所述回装工作台上设置有夹持装置，所述夹持装置对工件（5）进行装夹。3.根据权利要求2所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，其特征在于：所述扫描测量仪（2）与夹持回转组件的初始位置相对应，扫描测量仪（2）对装夹后的工件（5）进行扫描。4.根据权利要求1所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，其特征在于：所述切割打磨粗加工机器人（3）包括高刚度机器人本体与末端多功能加工单元，所述高刚度机器人本体通过机器人腕关节法兰与多功能加工单元相连。5.根据权利要求4所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，其特征在于：所述多功能加工单元包括对冒口进行切割的冒口切割单元、粗磨加工的大磨削量粗磨单元和毛刺去除单元。6.根据权利要求1所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，其特征在于：所述铣削钻孔精加工机器人（4）包括高精度机器人本体与末端铣削钻孔加工头，所述末端铣削钻孔加工头与高精度机器人本体的动作输出端相连。7.根据权利要求6所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统，其特征在于：所述高精度机器人本体包括三自由度位置调整模块和两自由度并联姿态模块，所述三自由度位置调整模块进行位置调整，所述两自由度并联姿态模块进行姿态调节，所述两自由度并联姿态模块与末端铣削钻孔加工头相连。8.根据权利要求1所述的一种大型铸造件双机器人智能协同加工系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：A.系统控制器导入所需铸造毛坯的理论模型库；B.在初始位置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，牛治利，王蕊，陈凯旋，王攀峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：