本发明公开了一种用于机器人铸件打磨的砂轮，包括用于单面打磨加工的主工作面以及用于转角磨削的磨削外缘，主工作面包括处于主工作面边缘并沿主工作面周向布置用于铸件复杂型面打磨加工的边缘凸起部以及处于主工作面中部用于防止铸件复杂型面打磨过程中构成阻碍的凹陷部，边缘凸起部的表面设置为沿砂轮径向分布的至少一个用于适应复杂型面表面打磨的弧形打磨面；边缘凸起部与磨削外缘之间设为向砂轮基体外凸出并用于防止打磨干涉的第一弧形过渡面，边缘凸起部与凹陷部之间设为向砂轮基体内凹陷并用于防止打磨干涉的第二弧形过渡面。适用于复杂工况既能加工飞边、披缝等薄壁特征又可以加工冒口、浇口等实体，可以提高加工效率，使用寿命亦可增长。
1.一种用于机器人铸件打磨的砂轮，包括用于单面打磨加工的主工作面（1）以及用于转角磨削的磨削外缘（2），其特征在于，
所述主工作面（1）包括处于所述主工作面（1）边缘并沿所述主工作面（1）周向布置用于铸件复杂型面打磨加工的边缘凸起部（101）以及处于所述主工作面（1）中部用于防止铸件复杂型面打磨过程中构成阻碍的凹陷部（102），所述边缘凸起部（101）的表面设置为沿砂轮径向分布的至少一个用于适应复杂型面表面打磨的弧形打磨面（1021）；
所述边缘凸起部（101）与所述磨削外缘（2）之间设为向砂轮基体外凸出并用于防止打磨干涉的第一弧形过渡面（3），所述边缘凸起部（101）与所述凹陷部（102）之间设为向砂轮基体内凹陷并用于防止打磨干涉的第二弧形过渡面（4），通过在所述边缘凸起部（101）的边缘设置的所述第一弧形过渡面（3）和所述第二弧形过渡面（4）以减免铸件打磨过程中的干涉以及减少相互冲击力，并且抗冲击性能好，适合铸件打磨过程中的非连续加工；
所述第一弧形过渡面（3）的弧形半径r设置为3mm-7mm，以避免尖锐碰撞、降低接触应力，并便于对所述第一弧形过渡面（3）及周边表面均匀上沙，避免无磨粒或少磨粒的现象；
所述第二弧形过渡面（4）的弧角α为130°-160°，以转移在砂轮打磨过程中出现退让现象时残余的冲击力，消除残余冲击力对砂轮表面结构造成的损害。
2.根据权利要求1所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，所述弧形打磨面（1021）设有一个；或者
所述弧形打磨面（1021）设有多个，相邻所述弧形打磨面（1021）之间采用弧形过渡。
3.根据权利要求1所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，所述弧形打磨面（1021）的弧形半径R为10mm-30mm，以避免与铸件尖锐部位进行直接接触，从而降低冲击荷载以及保护所述主工作面（1）的表面结构。
4.根据权利要求1所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，所述边缘凸起部（101）的凸起高度为L2，所述边缘凸起部（101）的凸起顶点至所述边缘凸起部（101）边缘的垂直距离为L3，L2与L3的比值即锥度为1：3-1：5，L2的取值范围为3mm-
7mm，以减小砂轮的径向压力及提高砂轮的进给速度，避免与铸件的相互冲击，从而减少砂轮打磨过程中的振动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，砂轮上所述主工作面（1）的对应面为副工作面（6），所述主工作面（1）、所述磨削外缘（2）以及所述副工作面（6）上镀有镀层（5），所述镀层（5）厚度t大于或等于1mm，所述镀层（5）的磨料粒度为50#-80#。
6.根据权利要求5所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，所述镀层（5）覆盖于所述第一弧形过渡面（3）、所述边缘凸起部（101）、所述第二弧形过渡面（4）、所述磨削外缘（2）以及所述副工作面（6）的外周边缘。
7.根据权利要求5所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，所述副工作面（6）上沿砂轮径向的所述镀层（5）宽度小于所述主工作面（1）上沿砂轮径向的所述镀层（5）宽度；
所述副工作面（6）上所述镀层（5）宽度L1为7mm-13mm。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于机器人铸件打磨的砂轮，其特征在于，所述砂轮中部开设有安装孔（7），所述安装孔（7）的孔径为D1，所述砂轮的基体直径D2为5倍-10倍D1；
所述砂轮的基体直径D2与凹陷部（102）直径D3之比为5：4；
所述凹陷部（102）的凹陷深度h为0.2倍-0.3倍H；
所述磨削外缘（2）的圆角半径为（H-L2-5）/2。
用于机器人铸件打磨的砂轮
技术领域
[0001] 本发明涉及工业机器人铸件加工技术领域，特别地，涉及一种用于机器人铸件打磨的砂轮。
背景技术
[0002] 铸件清理是铸件从铸型中取出后，清除掉本体以外的多余部分，并打磨精整铸件内外表面的过程。主要工作有清除型芯和芯铁，切除浇口、冒口、拉筋和增肉，清除铸件粘砂和表面异物，铲磨割筋、披缝和毛刺等凸出物。以及打磨和精整铸件表面等。在整个铸件清理过程中，铸件打磨是非常重要的一个环节。目前，铸件打磨仍然主要由人工完成。由铸件打磨工人手持电动或气动打磨工具去除铸件表面多余材料，利用人手臂的灵活性适应不同打磨特征，弥补了工具种类的不足。但是人工打磨加工效率低，长期投入成本较高，工人劳动强度大，工作环境相当恶劣。
[0003] 现在已经局部应用工业机器人实现铸件打磨的自动化、流水线化。工业机器人铸件自动化打磨的优点有：①作业效率高、标准化，不会产生遗漏；②减少用工，改善作业环境；③柔性化，更换工装或打磨工具后可适应不同类产品；④适合大批量生产。由于现有技术的不足，机器人铸件自动化打磨仍有以下缺点：①打磨表面质量没有人好，可能需要人工补充辅助打磨；②对铸件重复性、变形量、飞边的要求高；③不适合小批量生产；④打磨工具须根据不同类产品专门设计。
[0004] 铸件产品本身面型较复杂，需去除的残余千差万别，加工过程是非连续加工，工业机器人是非智能化的加工，不能像工人一样针对每一残余做出对应的判断，而是程式化的加工，这就要求打磨用砂轮要有较高的性能，来适应铸件打磨的各种工况，又要适应机器人的工作模式。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种用于机器人铸件打磨的砂轮，以解决现有人工打磨加工效率低，长期投入成本较高，工人劳动强度大，工作环境相当恶劣；现有工业机器人打磨加工采用原有砂轮无法适应于铸件产品表面的复杂面型加工要求的技术问题。
[0006] 本发明提供一种用于机器人铸件打磨的砂轮，包括用于单面打磨加工的主工作面以及用于转角磨削的磨削外缘，主工作面包括处于主工作面边缘并沿主工作面周向布置用于铸件复杂型面打磨加工的边缘凸起部以及处于主工作面中部用于防止铸件复杂型面打磨过程中构成阻碍的凹陷部，边缘凸起部的表面设置为沿砂轮径向分布的至少一个用于适应复杂型面表面打磨的弧形打磨面；边缘凸起部与磨削外缘之间设为向砂轮基体外凸出并用于防止打磨干涉的第一弧形过渡面，边缘凸起部与凹陷部之间设为向砂轮基体内凹陷并用于防止打磨干涉的第二弧形过渡面。
[0007] 进一步地，第一弧形过渡面的弧形半径r设置为3mm-7mm，以避免尖锐碰撞、降低接触应力，并可便于对第一弧形过渡面及周边表面均匀上沙，避免无磨粒或少磨粒的现象。
[0008] 进一步地，第二弧形过渡面的弧角α为130°-160°，以转移在中砂轮打磨过程中出现退让现象时残余的冲击力，消除残余冲击力对砂轮表面结构造成的损害。
[0009] 进一步地，弧形打磨面设有多个，相邻弧形打磨面之间采用弧形过渡。
[0010] 进一步地，弧形打磨面的弧形半径R为10mm-30mm，以避免与铸件尖锐部位进行直接接触，从而降低冲击荷载以及保护主工作面的表面结构。
[0011] 进一步地，边缘凸起部的凸起高度为L2，边缘凸起部的凸起顶点至边缘凸起部边缘的垂直距离为L3，L2与L3的比值即锥度为1：3-1：5，L2的取值范围为3mm-7mm，以减小砂轮的径向压力及提高砂轮的进给速度，避免与铸件的相互冲击，从而减少砂轮打磨过程中的振动。
[0012] 进一步地，砂轮上主工作面的对应面为副工作面，主工作面、磨削外缘以及副工作面上镀有镀层，镀层厚度t大于或等于1mm，镀层的磨料粒度为50#-80#。
[0013] 进一步地，镀层覆盖于第一弧形过渡面、边缘凸起部、第二弧形过渡面、磨削外缘以及副工作面的外周边缘。
[0014] 进一步地，副工作面上沿砂轮径向的镀层宽度小于主工作面上沿砂轮径向的镀层宽度；副工作面上镀层宽度L1为7mm-13mm。
[0015] 进一步地，砂轮中部开设有安装孔，安装孔的孔径为D1，砂轮的基体直径D2为5倍-10倍D1；砂轮的基体厚度H为0.1倍-0.2倍D2；砂轮的基体直径D2与凹陷部直径D3之比为5：
4；凹陷部的凹陷深度h为0.2倍-0.3倍H；磨削外缘的圆角半径为(H-L2-5)/2。
[0016] 本发明具有以下有益效果：
[0017] 本发明用于机器人铸件打磨的砂轮，采用边缘凸起部和磨削外缘作为打磨加工的主体，边缘凸起部采用弧型打磨面，可适应于铸件打磨过程中的各种型面，既能加工平面也可以加工曲面。通过在边缘凸起部的边缘设置第一弧形过渡面和第二弧形过渡面，可以减免铸件打磨过程中的干涉，从而减少相互冲击力，抗冲击性能好，适合铸件打磨过程中的非连续加工。适用于复杂工况既能加工飞边、披缝等薄壁特征又可以加工冒口、浇口等实体，可以提高加工效率，使用寿命亦可增长。
[0018] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
[0019] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1是本发明优选实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮的剖面结构示意图；
[0021] 图2是本发明优选实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮的局部剖面结构示意图之一；
[0022] 图3是本发明优选实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮的局部剖面结构示意图之二。
[0023] 图例说明：
[0024] 1、主工作面；101、边缘凸起部；102、凹陷部；1021、弧形打磨面；2、磨削外缘；3、第一弧形过渡面；4、第二弧形过渡面；5、镀层；6、副工作面；7、安装孔。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0026] 图1是本发明优选实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮的剖面结构示意图；图2是本发明优选实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮的局部剖面结构示意图之一；图3是本发明优选实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮的局部剖面结构示意图之二。
[0027] 如图1所示，本实施例的用于机器人铸件打磨的砂轮，包括用于单面打磨加工的主工作面1以及用于转角磨削的磨削外缘2，主工作面1包括处于主工作面1边缘并沿主工作面1周向布置用于铸件复杂型面打磨加工的边缘凸起部101以及处于主工作面1中部用于防止铸件复杂型面打磨过程中构成阻碍的凹陷部102，边缘凸起部101的表面设置为沿砂轮径向分布的至少一个用于适应复杂型面表面打磨的弧形打磨面1021；边缘凸起部101与磨削外缘2之间设为向砂轮基体外凸出并用于防止打磨干涉的第一弧形过渡面3，边缘凸起部101与凹陷部102之间设为向砂轮基体内凹陷并用于防止打磨干涉的第二弧形过渡面4。本发明用于机器人铸件打磨的砂轮，采用边缘凸起部101和磨削外缘2作为打磨加工的主体，边缘凸起部101采用弧型打磨面，可适应于铸件打磨过程中的各种型面，既能加工平面也可以加工曲面。通过在边缘凸起部101的边缘设置第一弧形过渡面3和第二弧形过渡面4，可以减免铸件打磨过程中的干涉，从而减少相互冲击力，抗冲击性能好，适合铸件打磨过程中的非连续加工。适用于复杂工况既能加工飞边、披缝等薄壁特征又可以加工冒口、浇口等实体，可以提高加工效率，使用寿命亦可增长。
[0028] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，第一弧形过渡面3的弧形半径r设置为3mm-7mm，以避免尖锐碰撞、降低接触应力，并可便于对第一弧形过渡面3及周边表面均匀上沙，避免无磨粒或少磨粒的现象。
[0029] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，第二弧形过渡面4的弧角α为130°-160°，以转移在中砂轮打磨过程中出现退让现象时残余的冲击力，消除残余冲击力对砂轮表面结构造成的损害。
[0030] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，弧形打磨面1021设有多个，相邻弧形打磨面1021之间采用弧形过渡。
[0031] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，弧形打磨面1021的弧形半径R为10mm-30mm，以避免与铸件尖锐部位进行直接接触，从而降低冲击荷载以及保护主工作面1的表面结构。
[0032] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，边缘凸起部101的凸起高度为L2。边缘凸起部101的凸起顶点至边缘凸起部101边缘的垂直距离为L3。L2与L3的比值即锥度为1：3-1：5。L2的取值范围为3mm-7mm。以减小砂轮的径向压力及提高砂轮的进给速度，避免与铸件的相互冲击，从而减少砂轮打磨过程中的振动。
[0033] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，砂轮上主工作面1的对应面为副工作面6。主工作面1、磨削外缘2以及副工作面6上镀有镀层5。镀层5厚度t大于或等于1mm。镀层5的磨料粒度为50#-80#。
[0034] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，镀层5覆盖于第一弧形过渡面3、边缘凸起部101、第二弧形过渡面4、磨削外缘2以及副工作面6的外周边缘。
[0035] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，副工作面6上沿砂轮径向的镀层5宽度小于主工作面1上沿砂轮径向的镀层5宽度。副工作面6上镀层5宽度L1为7mm-13mm。
[0036] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，砂轮中部开设有安装孔7。安装孔7的孔径为D1。砂轮的基体直径D2为5倍-10倍D1。砂轮的基体厚度H为0.1倍-0.2倍D2。砂轮的基体直径D2与凹陷部102直径D3之比为5：4。凹陷部102的凹陷深度h为0.2倍-0.3倍H；磨削外缘2的圆角半径为(H-L2-5)/2。
[0037] 实施时，提供一种铸件打磨用综合性砂轮，包括砂轮本体和镀层。砂轮周边设有圆角，主工作面1设有锥面和凹陷，主工作面1锥面与平面有圆角过渡。副工作面镀层设有保护宽度。砂轮周边圆角半径r＝(H-L2-5)/2。砂轮主面锥面斜度L2：L3＝1：3～5。砂轮主面过渡圆角半径R＝10～30mm，R随基体直径D2增大而增大。基体直径与凹陷直径之比D2：D3＝5：4。凹陷斜角α＝130度～160度，面凹陷深度h为0.2～0.3H。副工作面保护镀层宽度10mm。
[0038] 具体如图1、图2和图3所示，图中给出了一种用于机器人铸件打磨的砂轮，包括砂轮基体与镀层5，其中砂轮基体采用不锈钢材料制成，不仅具有较高的强度，而且韧性较高。既能满足高效磨削过程中的大应力需求，又能抗冲击载荷保证安全。镀层5采用镍基，其中镍有良好延展性，具有中等硬度可抗冲击。并且镍基电镀金钢石砂轮或者电镀CBN其磨粒的结合强度也较高。金刚石或CBN硬度都很高，可实现铸件的高速加工。镀层5的厚度不小于
1mm，磨料粒度50#～80#。
[0039] 根据机器人打磨工艺的实际需求，砂轮主要为单面工作，因此此砂轮分为主、副两个工作面，主工作面1的镀层5宽度大于副工作面6的镀层5宽度，这样可以节省原材料，降低成本。
[0040] 图1、图2、图3所示基体的中心位置开设安装轴孔(安装孔7)，该安装轴孔(安装孔7)的直径D3取决于安装主轴的直径。假定D3＝20mm，基体的厚度H＝20mm，基体直径为D1＝
300mm，根据安装需求在凹陷直径D2＝200mm。
[0041] 图2和图3所示，周边圆角半径r＝5mm，周边圆角过渡有两点作用：1.避免尖锐碰撞，降低接触应力；2.圆角过渡可以均匀上沙，避免锐角无磨粒或少磨粒现象。
[0042] 主工作面1斜角高度L2为5mm，长度L3为15mm。即锥度为1：3，此锥度可以减小径向压力有利于提高进给速度；也可以避免冲击，减小刀具的振动；还可以增大刀具与工件的接触面积提高加工速率。
[0043] 基体上主工作面凹陷深度h＝5mm，其斜角α为150度，凹陷处斜面有镀层，因为机器人刚度较低，使用时会出现退让现象，斜面上的镀层可以避免因退让而产生的残余对镀层的“掀起”现象，从而保护镀层。再者是对加工残余进行二次加工，使得打磨更彻底。
[0044] 主工作面1圆角半径R＝20mm，实现面的圆滑过度，避免尖锐接触降低冲击载荷，保护镀层。
[0045] 副工作面保护镀层宽度L1为10mm。
[0046] 上述尺寸为本发明技术的一个实例。
[0047] 本技术特征为基体安装孔尺寸D1视实际安装轴尺寸而定，基体直径D2为5～10倍D1，基体厚度H为0.1～0.2倍D2；基体直径与凹陷直径之比D2：D3＝5：4；凹陷斜角α＝130度～160度，面凹陷深度h为0.2～0.3H；面锥面斜度L2：L3＝1：3～5，其中L2取值3～7mm。砂轮周边圆角半径r＝(H-L2-5)/2。砂轮底面圆角半径R＝10～30mm，R随基体直径D2增大而增大。副工作面保护镀层宽度L1为10mm。
[0048] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
