一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统及其喷丸强化方法

摘要

本发明提供了一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统及其喷丸强化方法，其能克服在传统喷丸强化处理过程中叶片变形的问题，并能保证叶片喷丸强化效果，有效提高叶片加工效率及加工质量。其包括叶片夹持装置、喷丸系统、数控中心、两个机器人手臂，喷丸系统设有两个喷丸喷枪，两个机器人手臂分别夹持一个喷丸喷枪，两个机器人手臂分别设置有叶片夹持装置的两侧，并且使得两个机器人手臂夹持的喷丸喷枪分别正对待喷丸处理的叶片的内弧面、背弧面，两个机器人手臂、喷丸系统分别与所述数控中心电控连接。

说明书

技术领域

本发明涉及喷丸强化技术领域，尤其是涉及不锈钢叶片的喷丸强化处理领域，具体为一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统及其喷丸强化方法。

背景技术

叶片属于典型的薄壁结构零件，一般都具有壁薄、弯扭、宽弦和刚性差等特点。喷丸强化是在一个完全控制的状态下，将无数小圆形钢丸高速且连续喷射，捶打至零件表面从而在零件表面产生一个残余压应力层的金属材料冷处理过程，减少零件疲劳，提高寿命的有效方法之一。但是，在对叶片进行喷丸强化处理的过程中极易造成叶片变形，从而导致叶片在喷丸强化处理后需要进一步整形处理，不仅加工效率低，同时也影响了叶片的加工质量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统，其能克服在传统喷丸强化处理过程中叶片变形的问题，并能保证叶片喷丸强化效果，有效提高叶片加工效率及加工质量。为此，本发明还提供了基于该喷丸强化处理系统的喷丸强化方法。

一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统，其包括

叶片夹持装置，用于竖向定位夹持待喷丸处理的叶片；

喷丸系统，用于对所述定位夹持于所述叶片夹持装置的待喷丸处理的叶片进行喷丸处理；

其特征在于：其还包括数控中心、两个机器人手臂，所述喷丸系统设有两个喷丸喷枪，所述两个机器人手臂分别夹持一个所述喷丸喷枪，所述两个机器人手臂分别设置有所述叶片夹持装置的两侧，并且使得所述两个机器人手臂夹持的喷丸喷枪分别正对所述待喷丸处理的叶片的内弧面、背弧面，所述两个机器人手臂、所述喷丸系统分别与所述数控中心电控连接。

其进一步特征在于：

所述两个机器人手臂均为六轴联动机器人手臂；

所述叶片夹持装置包括工作台，所述工作台上设置有中心夹持平台，所述中心夹持平台的四周分别设置有四个独立的小夹持平台，所述工作台可转动地安装于支撑架体；

所述叶片夹持装置设置有两个，所述两个叶片夹持装置对称安装于转动门，所述转动门可转动地设置于喷丸室与装卸料室之间，所述转动门能带动所述两个叶片夹持平台360°旋转，所述两个机器人手臂、喷丸系统设置于所述喷丸室内。

一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统的喷丸强化方法，其特征在于：其包括以下步骤：

（1）自上而下对待喷丸强化叶片表面划线，确定喷丸强化过程中喷丸喷枪的每一道行走轨迹；

（2）将划好线的待喷丸强化叶片竖向装夹于叶片夹持装置上，将与数控中心电控连接的两个机器人手臂分别设置于叶片夹持装置的两侧，两个机器人手臂分别夹持一个喷丸喷枪，并且两个喷丸喷枪分别正对待喷丸强化叶片的内弧面、背弧面；

（3）根据步骤（1）中划定的喷丸喷枪的每一道行走轨迹，在数控中心内分别编制两个机器人手臂的每一道行走轨迹程序，在每一道行走轨迹程序结束后均对两个机器人手臂设置定点协同，使得两个机器人手臂同时位于下一道行走轨迹的起点；

（4）进行喷丸强度和覆盖率试验，确定喷丸强化参数；

（5）数控中心控制两个机器人手臂根据已编制好的每一道行走轨迹程序带动各自夹持喷丸喷枪行走，同时数控中心控制喷丸系统按照步骤（4）中确定好的喷丸强化参数由两个喷丸喷枪同时对叶片的内弧面、背弧面喷丸强化；

（6）对已经喷丸强化后的叶片进行检验，检查叶片喷丸强化后的覆盖率、外观以及尺寸是否满足图纸和规范的要求。

本发明的一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统的有益效果在于：数控中心控制两个机器人手臂分别夹持一个喷丸喷枪，并且两个机器人手臂分别位于叶片夹持装置的两侧、使得两个喷丸喷枪分别正对叶片的内弧面和背弧面，数控中心控制两个机器人手臂动作并带动喷丸喷枪一起移动行走，并且喷丸系统通过两个喷丸喷枪同时向叶片的内弧面、背弧面进行喷丸强化，由于其是对叶片的内弧面和背弧面同时进行喷丸强化，叶片在喷丸过程中双侧受力，使得叶片在喷丸过程中内弧面与背弧面的受力形变相互抵消，从而有效地减少了叶片的变形，并且能大大提高叶片喷丸强化的效率；而机器人手臂为六轴联动机器人手臂，能够保证在喷丸过程中其所夹持的喷丸喷枪始终垂直于叶片表面，保证喷丸产生的残余应力不受到喷丸喷枪角度的影响，从而确保了喷丸效果。

而本发明的喷丸强化处理方法中，数控中心能够对两个机器人手臂分别设定行走轨迹程序，由于叶片内弧面、背弧面的空间形状存在一定差异，因此数控中心根据叶片内弧面、背弧面的空间形状为两个机器人手臂分别编制每一道行走轨迹，从而保证机器人手臂夹持的喷丸喷枪在喷丸强化过程中的任一时刻始终垂直于叶片的表面，使得喷丸强化产生的残余应力不受喷枪角度的影响；另外，数控中心控制两个机器人手臂具有联动功能，即两个机器人手臂在行走完一段轨迹后可以同时针对空间某个点停留，然后同时行走下一段预设轨迹，其能保证两个机器人手臂夹持的喷丸喷枪对叶片内弧面、背弧面的喷丸几乎是同时进行的，从而保证叶片在喷丸过程中内弧面与背弧面的受力均匀一致，更有效地减少叶片的变形。

附图说明

图1为采用本发明一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统对叶片进行喷丸强化的示意图；

图2为采用本发明一种不锈钢叶片的喷丸强化处理系统对叶片进行喷丸强化的平面布置示意图。

具体实施方式

见图1和图2，本发明不锈钢叶片的喷丸强化处理系统包括用于竖向定位夹持待喷丸处理叶片的叶片夹持装置1，用于对定位夹持于叶片夹持装置的待喷丸处理的叶片进行喷丸处理的喷丸系统2以及数控中心3、机器人手臂4-1和机器人手臂4-2，机器人手臂4-1和机器人手臂4-2均为六轴联动机器人手臂，喷丸系统2设有两个喷丸喷枪，分别为喷丸喷枪2-1、喷丸喷枪2-2，机器人手臂4-1夹持喷丸喷枪2-1，机器人手臂4-2夹持喷丸喷枪2-2，机器人手臂4-1、机器人手臂4-2分别位于叶片夹持装置的两侧，并且使得它们各自夹持的喷丸喷枪2-1、喷丸喷枪2-2分别正对待喷丸处理的叶片的内弧面、背弧面，机器人手臂4-1、机器人手臂4-2、喷丸系统2分别与数控中心3电控连接。

见图1和图2，叶片夹持装置1包括工作台1-1，工作台1-1上设置有中心夹持平台1-2，中心夹持平台1-2的四周分别设置有四个独立的小夹持平台1-3、1-4、1-5、1-6，工作台1-1可转动地安装于支撑架体1-7；实际叶片喷丸强化处理过程中，可以根据待喷丸强化的叶片的大小，选择叶片夹持装置中的任一个夹持平台；也可以在叶片夹持装置的四个小夹持平台上分别夹持一个待喷丸强化叶片，由于工作台1-1为可转动平台，因此可以依次对叶片夹持装置上的夹持的四个叶片进行喷丸强化；两个叶片夹持装置1对称安装于转动门5的两侧，转动门5用于封闭隔离喷丸室6与叶片装卸料室7，转动门5可转动地设置于喷丸室6与装卸料室7之间，转动门5能带动两个叶片夹持装置1进行360°旋转，机器人手臂4-1、机器人手臂4-2以及喷丸系统2设置于喷丸室6内。图1中，8为待喷丸强化处理的叶片。

下面具体描述一下采本发明不锈钢叶片的喷丸强化处理系统对不锈钢叶片进行喷丸强化的过程：

（1）自上而下对待喷丸强化叶片表面划线，确定喷丸强化过程中喷丸喷枪的每一道行走轨迹；

（2）将划好线的待喷丸强化叶片竖向装夹于叶片夹持装置上；

（3）根据步骤（1）中划定的喷丸喷枪的每一道行走轨迹，在数控中心内分别编制两个机器人手臂的每一道行走轨迹程序，在每一道行走轨迹程序结束后均对两个机器人手臂设置定点协同，使得两个机器人手臂同时位于下一道行走轨迹的起点；

（4）进行喷丸强度和覆盖率试验，确定喷丸强化参数；

（5）数控中心控制两个机器人手臂根据已编制好的每一道行走轨迹程序带动各自夹持喷丸喷枪行走，同时数控中心控制喷丸系统按照步骤（4）中确定好的喷丸强化参数由两个喷丸喷枪同时对叶片的内弧面、背弧面喷丸强化；

（6）对已经喷丸强化后的叶片进行检验，检查叶片喷丸强化后的覆盖率、外观以及尺寸是否满足图纸和规范的要求。