申请/专利权人：广东省智能制造研究所;华南智能机器人创新研究院

申请日：2017-12-27

公开（公告）日：2020-10-16

公开（公告）号：CN108177028B

主分类号：B24B1/00(20060101)

分类号：B24B1/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.16#授权;2018.07.13#实质审查的生效;2018.06.19#公开

摘要：本发明公开了一种陶瓷研磨工艺，首先按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域，然后根据加工区域的形状，规划加工轨迹。然后根据研磨系统中可同时加工的工位个数对各个加工区域进行分组，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小。基于研磨系统中各个工位同时实施研磨过程，且只有当各个坯体均完成相应工位的研磨过程后，研磨系统的传输机构才会将各个工位的坯体同步移至各自的下一工位。因此通过将各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差设置最小，使得研磨系统的各个工位完研磨过程的时间趋于一致，从而使得各个工位的等待时间最短，提高研磨系统的加工效率，使产品的质量稳定。

主权项：1.一种陶瓷研磨工艺，其特征在于，包括以下步骤：利用3D扫描设备获取坯体三维轮廓数据模型，所述坯体为坐便器坯体；按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域，所述加工区域包括底座侧面、座圈面、内表面、水箱正面、水箱侧面和水箱背面；根据各个加工区域的形状，规划加工轨迹；根据研磨系统中可同时加工的工位个数对各个加工区域进行分组，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小，将所述加工区域分为3个组，所述底座侧面为一组，所述座圈面和所述内表面为一组，所述水箱正面、所述水箱侧面和所述水箱背面为一组；在所述三维轮廓数据模型上选取加工轨迹的起始点和终止点生成各个分组的研磨轨迹曲线，根据所述研磨轨迹曲线的坐标参数生成机器人离线程序，将离线程序添加到各个工位的控制单元，所述离线程序应用NURBS插补算法，实时控制所述工位的研磨工具沿研磨轨迹曲线的切线方向恒速进给，使得研磨工具能够以切向加速度为零的形式实施研磨过程；各个坯体完成相应工位的研磨过程后，被研磨系统的传输机构同步移至下一工位。

全文数据：陶瓷研磨工艺技术领域[0001]本发明涉及陶fe加工领域，特别是涉及一'种陶瓷研磨工艺。背景技术[0002]近年来随着人们生活水平的提高，对陶瓷卫浴产品的质量要求不断提高。传统的人工生产制造已无法满足加工需求。陶瓷坯体研磨过程的质量好坏直接影响着产品的最终品质。而人工研磨质量不稳定、效率低，且研磨过程中产生的粉尘对工作人员的身体影响较大。基于此，人们采用机器人替代人工，对陶瓷坯体进行研磨加工。但是传统的采用机器人研磨加工的方法效率低，质量不够稳定。发明内容[0003]基于此，本发明提供了一种陶瓷研磨工艺，以提高机器人研磨系统的加工效率，使产品质量稳定。[0004]其技术方案如下：[0005]—种陶瓷研磨工艺，包括以下步骤：[0006]按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域；[0007]根据各个加工区域的形状，规划加工轨迹；[0008]根据研磨系统中可同时加工的工位个数对各个加工区域进行分组，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小；[0009]将各个分组的加工轨迹添加到相应的工位的控制单元，进行坯体研磨；[0010]各个坯体完成相应工位的研磨过程后，被研磨系统的传输机构同步移至下一工位。[0011]上述提供的陶瓷研磨工艺，首先按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域，并对各个加工区域进行加工轨迹的规划，然后再将各个加工区域进行分组，使得各个分组中所包含的加工区域的总体加工时间趋于一致，这样在研磨系统的不同工位同时加工各个分组的加工区域时，各个工位完成研磨过程的时间差最小。各个工位根据坯体加工区域的分组情况，事先添加加工轨迹，每个工位只实施相应加工轨迹的研磨过程。当所有工位的研磨过程均完成后再将各个工位的坯体同步输送至各自的下一工位，因此将各个工位的总体加工时间调整为差值最小，使得整体的等待时间最少，提高系统的整体加工效率。且一个工位只完成特定的研磨过程，使得整体的加工质量更加稳定。[0012]进一步地，将加工表面分为多个加工区域前，先利用3D扫描设备获取坯体三维轮廓数据模型。_[0013]进一步地，将各个分组的加工轨迹添加到相应工位的控制单元，具体包括以下步骤：[0014]在所述三维轮廓数据模型上选取加工轨迹的起始点和终止点生成各个分组的研磨轨迹曲线，根据所述研磨轨迹曲线的坐标参数生成机器人离线程序，将离线程序添加到各个工位的控制单元。[0015]进一步地，所述离线程序应用NURBS插补算法，实时控制所述工位的研磨工具沿研磨轨迹曲线的切线方向恒速进给。[0016]进一步地，按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域具体包括以下步骤：[0017]根据坯体成型的转折线将加工表面分割为不同加工区域，且各个加工区域的任意曲面交角不小于90°。[0018]进一步地，所述加工轨迹结合了曲线轨迹与定向直线轨迹。[0019]进一步地，在各个坯体完成相应工位的研磨过程后还包括以下步骤：[0020]记录所述坯体已完成的研磨过程，并判断是否所有研磨过程均已完成；[0021]若坯体的所有研磨过程均已完成则将所述坯体移出研磨系统；[0022]若所述坯体未完成所有研磨过程，则将坯体移至下一工位。[0023]进一步地，所述坯体为坐便器坯体，所述加工区域包括底座侧面、座圈面、内表面、水箱正面、水箱侧面和水箱背面，将所述加工区域分为3个组，所述底座侧面为一组，所述座圈面和所述内表面为一组，所述水箱正面、所述水箱侧面和所述水箱背面为一组。[0024]进一步地，根据待加工表面的曲率设定研磨工具的进给速度，所述加工表面的曲率越大进给速度越小。[0025]进一步地，加工所述底座侧面的进给速度为318mms〜322mms，加工所述座圈面的进给速度为528mms〜532mms，加工所述内表面的进给速度为118mms〜122mms，加工所述水箱正面的进给速度为448mms〜452mms，加工所述水箱侧面的进给速度为578mms〜582mms，加工所述水箱背面的进给速度为578_s〜582mms。附图说明[0026]图1为本实施例所述的陶瓷研磨工艺流程图；[0027]图2为本实施例所述的坐便器坯体结构示意图；[0028]图3为本实施例所述的坐便器坯体底座侧面加工轨迹结构示意图；[0029]图4为本实施例所述的坐便器坯体座圈面加工轨迹结构示意图；[0030]图5为本实施例所述的坐便器坯体内表面加工轨迹结构示意图；[0031]图6为本实施例所述的坐便器坯体水箱正面加工轨迹结构示意图；[0032]图7为本实施例所述的坐便器坯体水箱侧面加工轨迹结构示意图；[0033]图8为本实施例所述的坐便器坯体水箱背面加工轨迹结构示意图。[0034]附图标记说明：[0035]1〇、坐便器坯体，11、底座侧面，12、座圈面，13、内表面，14、水箱正面，15、水箱侧面，16、水箱背面。具体实施方式[0036]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出^本^明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。[0037]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。[0038]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。[0039]本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。[0040]如图1所示，本发明在一个实施例中提供了一种陶瓷研磨工艺，包括以下步骤：[0041]S10、按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域；[0042]SI1、根据各个加工区域的形状，规划加工轨迹；[0043]S12、根据研磨系统中可同时加工的工位个数对各个加工区域进行分组，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小；[0044]S13、将各个分组的加工轨迹添加到相应的工位的控制单元，进行坯体研磨；[0045]S14、各个坯体完成相应工位的研磨过程后，被研磨系统的传输机构同步移至下一工位。[0046]上述提供的陶瓷研磨工艺，一方面为实现复杂加工表面的研磨，另一方面为提高研磨系统的加工效率，以及保持较高的质量稳定性。在研磨系统进行坯体研磨前，先按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域，然后根据各个加工区域的形状，规划各个加工区域的加工轨迹。最后根据研磨系统中可同时加工的工位个数将加工区域进行分组，将不同分组的加工区域安排在不同工位上实施相应的研磨过程。上述陶瓷研磨工艺中为提高加工效率，各个工位的研磨过程将同时进行，只有当各个工位的研磨过程均完成后，才会将研磨系统中各个工位的坯体同步输送至各自的下一工位。因此，通过合理的分组，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小，这样研磨系统运转过程中，各个工位的总体等待时间最短，整体上提升研磨系统的加工效率。且各个工位只实施相应工位的研磨过程，同一坯体的不同分组在不同工位进行，通过采用这种方式，使得研磨工艺的整体研磨质量更加稳定，使得批量生产中产品的质量更加稳定。[0047]进一步具体地，按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域具体包括以下步骤：[0048]根据坯体成型的转折线将加工表面分割为不同加工区域，且各个加工区域的任意曲面交角不小于90°。[0049]在坯体加工表面的加工区域划分过程中，基于研磨工具的加工范围和加工效率的考虑，以坯体成型的转折线作为区域分割的基准，处于成型转折线两侧的加工表面属于不同加工区域，且各个加工区域中的任意曲面交角要不小于90°。这样使得各个区域的研磨过程中研磨工具的进给路线更加平缓，进给速度能够得到一定提升。一方面提高研磨工艺的加工效率，另一方面也使得相应区域的加工质量更高。[00S0]当然，在实际加工过程中，会基于加工环境中其他因素的影响采用其他规则进行加工区域的划分，例如需要考虑加工装置的加工能力等因素，只要其是按照一定规则进行的加工表面的划分，然后按照上述陶瓷研磨工艺后续步骤进行，则均属于上述陶瓷研磨工艺所描述的情况。[0051]研磨过程中，加工轨迹的规划主要取决于加工区域的形态。进一步地，通过曲线轨迹与定向直线轨迹的结合获得加工轨迹，按照上述加工轨迹的设计实施研磨过程，提高研磨效率。[0052]进一步地，为实现研磨过程的自动化，以及进一步提升研磨系统的加工效率和加工质量。上述陶瓷研磨工艺中，将加工表面分为多个加工区域前，先利用3D扫描设备获取坯体三维轮廓数据模型。通过3D扫描设备提前获取坯体的三维轮廓数据模型后，再在相应设备的虚拟环境下对坯体三维轮廓数据模型进行加工区域的分割，获得较合适的分割结果。在此基础上后续的控制过程均在三维轮廓数据模型的基础上进行，提升研磨系统的自动化程度和加工效率。[0053]进一步地，在陶瓷研磨工艺中，可以通过手动添加研磨轨迹到相应的控制单元。但是当前期获得了坯体的三维轮廓数据模型后，可以直接在三维轮廓数据模型的基础上进行轨迹的规划和数据的传导。具体地，将各个分组的加工轨迹添加到相应工位的控制单元，具体包括以下步骤：[0054]在所述三维轮廓数据模型上选取加工轨迹的起始点和终止点生成各个分组的研磨轨迹曲线，根据所述研磨轨迹曲线的坐标参数生成机器人离线程序，将离线程序添加到各个工位的控制单元。[0055]在三维轮廓数据模型的基础上生成研磨轨迹曲线的离线程序，然后再将离线程序添加到各个工位的控制单元，使得整个过程在计算机虚拟环境下进行，实现整个过程的自动化，提升研磨工艺的精确度和加工效率。[0056]在一般的研磨系统中，当加工到坯体各个拐角处时，为降低速度冲击，研磨工具的进给速度需要作出相应调整。但是在加工表面较复杂的情况下，研磨工具需要通过不断的加减速以适应加工表面的各个拐角。基于此，进一步地，在所述离线程序中应用NURBS插补算法，实时控制所述工位的研磨工具沿研磨轨迹曲线的切线方向恒速进给，使得研磨工具进给速度能够在研磨轨迹运行中平滑过渡，研磨工具能够以最高进给速度实现研磨过程，而不需要通过加减速适应加工表面的各个拐角。即研磨工具能够以切向加速度为零的形式实施研磨过程，提高坯体加工表面的磨削质量，提升加工效率。[0057]进一步地，在各个坯体完成相应工位的研磨过程后还包括以下步骤：[0058]记录所述坯体已完成的研磨过程，并判断是否所有研磨过程均已完成；[0059]若坯体的所有研磨过程均已完成则将所述坯体移出研磨系统；[0060]若所述还体未完成所有研磨过程，则将坯体移至下一工位。[0061]上述陶瓷研磨工艺，通过记录坯体已完成的研磨过程，当坯体完成了所有研磨过程后将坯体移出研磨系统。当坯体未完成所有研磨过程时，将坯体移至下一工位。特别是在通过旋转实现各个坯体的同步输送的研磨系统中，若不及时将已完成所有研磨过程的产品移出研磨系统，则产品将在同步输送中再次进入工位进行研磨过程，造成不必要的浪费。[0062]进一步具体地，如图2所示，所述坯体为坐便器坯体10，所述加工区域包括底座侧面11、座圈面12、内表面13、水箱正面14、水箱侧面15和水箱背面16,将所述加工区域分为3个组，所述底座侧面11为一组，所述座圈面12和所述内表面13为一组，所述水箱正面14、所述水箱侧面15和所述水箱背面16为一组。[0063]基于坐便器坯体1〇的实际加工表面情况，将加工表面分为底座侧面11、座圈面12、内表面13、水箱正面14、水箱侧面15和水箱背面16这几个加工区域。然后按照上述陶瓷研磨工艺中各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小原则，将所述加工区域分为3个组，所述底座侧面11为一组，所述座圈面12和所述内表面13为一组，所述水箱正面14、所述水箱侧面15和所述水箱背面16为一组。[0064]进一步地，实际加工过程中研磨工具的进给速度根据待加工表面的曲率而设定，所述加工表面的曲率越大进给速度越小。具体地，在上述坐便器坯体加工过程中，加工所述底座侧面11的进给速度为318mms〜322mms，加工所述座圈面12的进给速度为528mms〜532mms，加工所述内表面13的进给速度为118mms〜122mms，加工所述水箱正面14的进给速度为4*48圓s〜452mms，加工所述水箱侧面15的进给速度为578mms〜5犯圓s，加工所述水箱背面16的进给速度为578mms〜582mms。通过上述进给速度的合理设置，以及加工区域的合理分组，在满足加工表面的加工质量需求的情况下，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小，提升研磨工艺的加工效率和加工质量。[0065]具体地，在一个实施例中，上述坐便器坯体的底座侧面采用如图3所示的加工轨迹进行研磨过程。研磨过程中基于加工区域的形态，采用自由曲线轨迹与直线轨迹结合的方式完成底座侧面的研磨过程。具体地，如图3所示，在1、2、3号研磨轨迹中采用自由曲线轨迹，在此过程中研磨工具平面与曲线相切。4、5、6、7号研磨轨迹在起始段基于曲面的曲率较大，采用自由曲线轨迹完成研磨过程；中间段加工区域较平缓，采用直线轨迹加工，且研磨速度相对于起始段快;末段加工轨迹采用恒定角度的斜线轨迹，完成研磨过程，获得具有一定倾斜度的斜坡;8、9号研磨轨迹采用直线轨迹由上至下实施研磨过程，在研磨轨迹末端研磨轨迹间隔变小，削弱8、9号轨迹之间研磨痕迹，弱化研磨产生的棱角，提高研磨质量。[0066]在一个实施例中，如图4所示，将坐便器坯体的座圈面将其分为8段轨迹进行研磨。具体地，1、3、7号轨迹采用直线轨迹实施研磨过程。2、4、5、6、8采用曲线轨迹完成研磨过程。[0067]在一个实施例中，如图5所示，坐便器坯体的内表面为曲率较大的复杂曲面，且产品中对于内表面的质量要求较高。内表面的加工轨迹规划如图5所示，1、2、3、4、5、6号轨迹均采用曲线轨迹实施加工过程。基于内表面的曲率较大，研磨过程中所才用的进给速度较低。[0068]在一个实施例中，如图6至图8所示，水箱正面，水箱侧面和水箱背面的曲率相对较小，加工的进给速度较大。如图6所示，水箱正面的1、2、3、4、5、6号加工轨迹均采用曲线轨迹完成研磨过程，且相邻加工轨迹研磨过程中研磨工具将形成彼此覆盖的区域，提高水箱正面的研磨质量。如图7和图8所示，水箱侧面1、2、3、4、5、6号加工轨迹和水箱正面的1、2、3、4、5加工轨迹均采用直线轨迹实施研磨过程。且在研磨水箱背面的过程中，充分考虑研磨工具的有效宽度，合理设置相邻研磨轨迹之间的间距，在满足去除量的情况下，提高加工效率。[0069]上述陶瓷研磨工艺，通过将加工表面进行加工区域划分后，再对加工区域进行分组。使得各个分组中所包含的加工区域的总体加工时间差最小，使得研磨系统在实施同步输送的过程中，整体等待时间最小，提高陶瓷研磨工艺的加工效率。且各个工位只实施相应的研磨过程，研磨工具进给速度和进给过程固定，使得通过上述陶瓷研磨工艺所获得的产各2术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各丨技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。[0071]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

权利要求：1.一种陶瓷研磨工艺，其特征在于，包括以下步骤：按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域；根据各个加工区域的形状，规划加工轨迹；根据研磨系统中可同时加工的工位个数对各个加工区域进行分组，使得各个分组所包含的加工区域的总体加工时间差最小；将各个分组的加工轨迹添加到相应工位的控制单元，进行坯体研磨；各个坯体完成相应工位的研磨过程后，被研磨系统的传输机构同步移至下一工位。2.根据权利要求1所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，将加工表面分为多个加工区域前，先利用3D扫描设备获取坯体三维轮廓数据模型。3.根据权利要求2所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，将各个分组的加工轨迹添加到相应工位的控制单元，具体包括以下步骤：在所述三维轮廓数据模型上选取加工轨迹的起始点和终止点生成各个分组的研磨轨迹曲线，根据所述研磨轨迹曲线的坐标参数生成机器人离线程序，将离线程序添加到各个工位的控制单元。4.根据权利要求3所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，所述离线程序应用NURBS插补算法，实时控制所述工位的研磨工具沿研磨轨迹曲线的切线方向恒速进给。5.根据权利要求1所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，按照预定规则将坯体的加工表面分为多个加工区域具体包括以下步骤：根据坯体成型的转折线将加工表面分割为不同加工区域，且各个加工区域的任意曲面交角不小于90°。6.根据权利要求1所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，所述加工轨迹结合了曲线轨迹与定向直线轨迹。7.根据权利要求1所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，在各个坯体完成相应工位的研磨过程后还包括以下步骤：记录所述坯体己完成的研磨过程，并判断是否所有研磨过程均已完成；若坯体的所有研磨过程均已完成则将所述坯体移出研磨系统；若所述坯体未完成所有研磨过程，则将坯体移至下一工位。8.根据权利要求1至7任一项所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，所述坯体为坐便器坯体，所述加工区域包括底座侧面、座圈面、内表面、水箱正面、水箱侧面和水箱背面，将所述加工区域分为3个组，所述底座侧面为一组，所述座圈面和所述内表面为一组，所述水箱正面、所述水箱侧面和所述水箱背面为一组。9.根据权利要求8所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，根据待加工表面的曲率设定研磨工具的进给速度，所述加工表面的曲率越大进给速度越小。10.根据权利要求9所述的陶瓷研磨工艺，其特征在于，加工所述底座侧面的进给速度为318mms〜322mms，加工所述座圈面的进给速度为528mms〜532mms，加工所述内表面的进给速度为11^nms〜122mms，加工所述水箱正面的进给速度为448mms〜452mms，力口工所述水箱侧面的进给速度为578mms〜582mms，加工所述水箱背面的进给速度为578mms〜582mms〇

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