工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮技术领域
本发明涉及铸件清理领域，特别地，涉及一种工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮。
背景技术
铸件出芯后，须对铸件进行清理、粗精加工，然后才是可以使用的成品。铸件清理主要
是使用工具对铸件表面粘砂和表面多余材料(如浇冒口、飞边和毛刺等)去除的过程。铸件
表面多余材料的不同特征造成自动化清理难度大，须根据不同清理特征选取不同的工具。
目前，铸件清理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清理特征，弥补了工具种类的不足，但是造
成人工劳动强度大、打磨工具损耗快等缺点，并且工人所处的工作环境十分恶劣，噪音大、
粉尘多。
现在已经局部应用工业机器人实现铸件清理的自动化、流水线化。工业机器人铸件自动
化清理的优点有：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。但是，由于现有技
术的不足，机器人铸件自动化清理仍有以下缺点：①清理表面质量没有人工好，可能需要人
工补充辅助清理；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。
工业机器人铸件清理主要有机器人抓取铸件和机器人抓取打磨工具两种模式，其中由机
器人抓取打磨工具这种模式能够针对不同的清理特征选取相应的工具对铸件进行定点清理，
尤其适合复杂、大型铸件。提升打磨工具(主要是砂轮)的性能能够提高铸件清理的效率，
且延长打磨工具的使用寿命。现有的自动化铸件清理打磨工艺中，多使用电镀砂轮，磨料则
是人造金刚石或立方氮化硼等。该电镀砂轮多由砂轮制造厂生产的标准化砂轮，并没有根据
实际使用情况进行优化。因此，虽能满足使用要求，但是不能获得较优的打磨效果及更长的
砂轮使用寿命。
因此，亟需设计一种适用于工业机器人铸件自动清理的打磨砂轮，以高效完成铸件清理
中不同清理特征的打磨工作并能延长打磨砂轮的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮，以解决现有的铸件自动清理需
根据不同清理特征选取不同的工具导致的操作繁琐、加工效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮，包括：
砂轮基体，砂轮基体呈圆盘状且其圆周型面包括位于外端缘的端面圆弧段，端面圆弧段
沿砂轮基体的径向依次经侧面圆弧段、直线段过渡后连接至砂轮基体的本体；
砂轮基体之外设有包覆所端面圆弧段、侧面圆弧段及直线段的耐磨层，其中，与端面圆
弧段对应的耐磨层形成第一打磨段，与侧面圆弧段对应的耐磨层形成第二打磨段，与直线段
对应的耐磨层形成第三打磨段。
进一步地，端面圆弧段与侧面圆弧段相切，侧面圆弧段与直线段相切。
进一步地，砂轮基体的本体与直线段相邻处设有用于容屑及排屑的凹槽。
进一步地，砂轮基体整体呈对称结构，砂轮基体的轴心处设有便于工业机器人夹持的夹
持部。
进一步地，夹持部为定位孔或者沿轴向突出的凸部。
进一步地，耐磨层为电镀层，耐磨层采用电镀金刚石或者电镀立方氮化硼制成。
进一步地，耐磨层的磨粒取10～30目大小。
进一步地，砂轮基体的厚度h为6～20mm,端面圆弧段的圆弧半径r为0.1～0.4h，侧面圆
弧段的圆弧半径R为2～5h；凹槽的厚度s的取值范围为1～3mm。
进一步地，耐磨层的厚度b为0.5～1.5mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮，通过在砂轮基体的圆周型面上沿径向设置
端面圆弧段、侧面圆弧段、直线段过渡后连接至本体，且砂轮基体之外设有包覆端面圆弧段、
侧面圆弧段及直线段的耐磨层，从而形成第一打磨段、第二打磨段、第三打磨段，可以针对
铸件的薄型毛刺类如飞边、披缝、毛刺等和凸起类如浇口、冒口、通气针、凸瘤等清理特征
进行在线打磨，从而满足铸件自动化清理过程中多工况打磨的需求。
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
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：
图1是本发明优选实施例工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮的结构示意图；
图2是图1的剖视示意图；
图3是本发明优选实施例工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮的圆周型面结构示意图。
附图标记说明：
10、砂轮基体；11、本体；12、端面圆弧段；13、侧面圆弧段；14、直线段；15、凹槽；
16、夹持部；
20、耐磨层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的优选实施例提供了一种工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮，以在线高效完成
对铸件清理中不同清理特征的打磨工作。参照图1至图3，本实施例工业机器人铸件自动清理
用打磨砂轮包括：
砂轮基体10，砂轮基体10呈圆盘状且其圆周型面包括位于外端缘的端面圆弧段12，端
面圆弧段12沿砂轮基体10的径向依次经侧面圆弧段13、直线段14过渡后连接至砂轮基体
10的本体11；
砂轮基体10之外设有包覆所端面圆弧段12、侧面圆弧段13及直线段14的耐磨层20，
其中，与端面圆弧段12对应的耐磨层20形成第一打磨段，与侧面圆弧段13对应的耐磨层20
形成第二打磨段，与直线段14对应的耐磨层20形成第三打磨段。
工业机器人抓取本实施例打磨砂轮后，根据识别的铸件的清理特征来选择相应的打磨段
进行铸件清理，譬如，采用第一打磨段打磨较高的浇冒口等凸起时，相较于平行的端面，磨
削力更小，更易实现凸起的切除切削作用，采用第二打磨段时，因为有一段大圆弧，有更好
的容屑和排屑空间。本实施例通过在砂轮基体10的圆周型面上沿径向设置端面圆弧段12、侧
面圆弧段13、直线段14过渡后连接至本体11，且砂轮基体10之外设有包覆端面圆弧段12、
侧面圆弧段13及直线段14的耐磨层20，从而形成第一打磨段、第二打磨段、第三打磨段，
可以针对铸件的薄型毛刺类如飞边、披缝、毛刺等和凸起类如浇口、冒口、通气针、凸瘤等
清理特征进行在线打磨，从而满足铸件自动化清理过程中多工况打磨的需求，无需频繁的更
换工装或者打磨工具，且铸件清理的打磨质量高。
优选地，本实施例端面圆弧段12与侧面圆弧段13相切，侧面圆弧段13与直线段14相
切。由于采用相切的圆滑过渡，减少了打磨过程中砂轮所承受的冲击载荷，延长其使用寿命。
优选地，砂轮基体10的本体11与直线段14相邻处设有用于容屑及排屑的凹槽15。本实
施例通过在砂轮基体10上设计凹槽15，该凹槽15相当于车削螺纹时的退刀槽，避免铸件毛
刺等碰到砂轮基体10，造成危险。更优选地，位于直线段14和砂轮基体10之间的凹槽15设
有倒角，该倒角区域同时电镀上耐磨层，可以降低异常清理特征对砂轮的剥落从而引起的砂
轮失效，有效的延长砂轮的使用寿命。
本实施例砂轮基体10上的耐磨层20优选为电镀层，即本实施例砂轮为电镀砂轮，由于
电镀砂轮上的单层磨粒无需修整即可达到很高的线速度，电镀结合剂对磨粒的把持力大，使
得本实施例电镀砂轮用于工业机器人打磨领域具有很好的适用性。优选地，本实施例耐磨层
20采用电镀金刚石或者电镀立方氮化硼制成。由于金刚石和立方氮化硼两种磨粒材料的硬度
高，打磨铸铁时，切削力相对较小，磨削温度相对较低。优选地，耐磨层20的磨粒取10～30
目大小，经实验验证，其具有较大的铸件清理效果。
优选地，本实施例砂轮基体10整体呈对称结构，利于工业机器人的路径规划，且使用过
程中，砂轮端面面向铸件的为常用面，损耗大，面向工业机器人的端面为非常用面，损耗相
对小，该对称机构的砂轮可以反向安装，从而进一步延长砂轮的使用寿命。本实施例砂轮基
体10的轴心处设有便于工业机器人夹持的夹持部16。参照图1及图2，夹持部16为定位孔。
在其他实施例中，夹持部16还可以为沿砂轮轴向突出的凸部。
参照图3，本实施例中，砂轮基体10的厚度h为6～20mm,端面圆弧段12的圆弧半径r为
0.1～0.4h，侧面圆弧段13的圆弧半径R为2～5h；直线段14的长度l为随动尺寸，根据实际
打磨铸件清理特征决定，凹槽15的厚度s的取值范围为1～3mm，倒角α取值范围为120°～170°。
优选地，耐磨层20的厚度b为0.5～1.5mm。本实施例中，砂轮基体厚度的选择是基于清理特
征中凸起类如浇口、冒口、通气针、凸瘤等的高度在10mm以下的特点，砂轮打磨效果主要
以切断为主，且工业机器人自动打磨要求砂轮刚度足够，因此，砂轮基体10的厚度h为
6～20mm。端面圆弧段12的圆弧半径r为0.1～0.4h，选择较小的圆弧作为砂轮末端有利于砂
轮的切除作用。侧面圆弧段13的圆弧半径R为2～5h，使用较大圆弧利于砂轮型面圆滑过渡，
减小清理作用时所受力。
从以上的描述可以得知，本实施例工业机器人铸件自动清理用打磨砂轮，通过在砂轮基
体的圆周型面上沿径向设置端面圆弧段、侧面圆弧段、直线段过渡后连接至本体，且砂轮基
体之外设有包覆端面圆弧段、侧面圆弧段及直线段的耐磨层，从而形成第一打磨段、第二打
磨段、第三打磨段，可以针对铸件的薄型毛刺类如飞边、披缝、毛刺等和凸起类如浇口、冒
口、通气针、凸瘤等清理特征进行在线打磨，从而满足铸件自动化清理过程中多工况打磨的
需求。
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。