航空發(fā)動機機匣機器人磨拋系統(tǒng)技術(shù)方案

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1、航空發(fā)動機機匣機器人磨拋系統(tǒng)技術(shù)方案 摘要 摘要：航空發(fā)動機機匣零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動化拋磨工藝一直難以實現(xiàn)。今天，國內(nèi)工業(yè)機器人技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)、自動化控制技術(shù)等先進制造技術(shù)不斷發(fā)展，已具備實施航空發(fā)動機 　　摘要：航空發(fā)動機機匣零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動化拋磨工藝一直難以實現(xiàn)。今天，國內(nèi)工業(yè)機器人技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)、自動化控制技術(shù)等先進制造技術(shù)不斷發(fā)展，已具備實施航空發(fā)動機機匣自動化磨拋技術(shù)的軟、硬件條件，通過科學(xué)、合理的集成和規(guī)劃，可以形成一種可實用的自動化磨拋系統(tǒng)初步技術(shù)方案。本文從典型機匣零件磨拋工藝路線入題，從實現(xiàn)工藝過程的角度，結(jié)合工藝、生產(chǎn)條件、自動化、安

2、全生產(chǎn)等方面需求，系統(tǒng)描述了可實現(xiàn)航空發(fā)動機機匣零件的機器人磨拋系統(tǒng)的技術(shù)方案。 　　關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機;機匣;磨拋;機器人。 　　1 系統(tǒng)功能和構(gòu)成 　　1.1 系統(tǒng)功能航空發(fā)動機機匣自動化磨拋系統(tǒng)，主要用于去除機匣零件表面毛刺、飛邊，以及拋修流道表面。系統(tǒng)可支持 MES 功能接口。 　　1.2 系統(tǒng)配置本系統(tǒng)由工業(yè)機器人、旋轉(zhuǎn)工作臺、工具系統(tǒng)、除塵裝置、在線/離線編程軟件、電氣及控制系統(tǒng)、激光視覺定位跟蹤及檢測系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)等部分組成。虛擬布局模型如圖 1 所示。 　　1.3 動力、環(huán)境條件工作環(huán)境：氣溫 5℃～45℃，

3、相對濕度小于 90%。供電條件：AC380V，50Hz。壓縮空氣：油水分離過的干燥空氣，0.45～0.65Mpa，流量 Qmin=1000L/min。 　　2 主要工藝流程 　　航空發(fā)動機機匣自動化磨拋系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)以自動化加工為主，主要工藝流程如圖 2 所示。在執(zhí)行機匣拋磨工序過程中，對于單體機匣工件，其拋磨工序可以分成四個主要步驟：(1)人工將機匣固定至旋轉(zhuǎn)工件臺上。(2)安裝在機器人末端的三維掃描儀先進行磨拋前的掃描定位，通過在線監(jiān)測與校準技術(shù)，檢測實際工件外型曲面與離線磨拋程序中運動軌跡的偏差，并通過軟件系統(tǒng)自動進行關(guān)鍵位置測量，利用測量結(jié)果自動計算并校準離線程序運

4、動軌跡，控制磨拋工具調(diào)整至正確的工作姿態(tài)，機器人帶動磨拋工具并跟轉(zhuǎn)臺隨動完成一端的磨拋作業(yè)。 　　3 技術(shù)方案說明 　　3.1 總體方案說明航空發(fā)動機機匣自動化磨拋系統(tǒng)采用先進的機器人柔性加工技術(shù)，以磨拋工具為核心，以工業(yè)機器人及與機器人同步的旋轉(zhuǎn)工件臺為載體，實現(xiàn)航空發(fā)動機機匣表面的自動磨拋加工。系統(tǒng)由工業(yè)機器人、旋轉(zhuǎn)工作臺、工具系統(tǒng)、除塵裝置、在線/離線編程軟件、電氣及控制系統(tǒng)、激光視覺定位跟蹤及檢測系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)等部分組成，布局為單機器人單工位(可根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整至雙工位，旋轉(zhuǎn)工作臺布置在機器人兩側(cè)，可進行交替作業(yè))。機器人法蘭連接處加裝力控制裝置，通過控制系

5、統(tǒng)實時調(diào)整機械臂施加在工件表面的力，實現(xiàn)氣動緩沖方式浮動打磨，保證型面磨拋質(zhì)量。在加工過程中，除塵裝置可有效控制粉塵。系統(tǒng)設(shè)安全圍欄、安全鎖，機器人工作時禁止人員入內(nèi)。當(dāng)安全鎖被打開時，機器人系統(tǒng)停機防止意外發(fā)生。機器人自身各關(guān)機電機具有過載保護功能，當(dāng)發(fā)生碰撞時會急停，防止損壞設(shè)備。系統(tǒng)配備緊急停止按鍵，當(dāng)有異常發(fā)生時，可以隨時緊急停止。 　　3.2 主要設(shè)備說明 　　3.2.1 ABB機器人本系統(tǒng)采用 ABB 公司 IRB6700 型 6 軸工業(yè)機器人。每個軸臂均采用輕質(zhì)堅固的材料結(jié)構(gòu)，各軸動力傳遞平穩(wěn)，軸驅(qū)動均為交流伺服電機驅(qū)動，任何一個軸都具有軟、硬兩種限位裝置

6、，機械軸應(yīng)有自動平衡能力，1～6 軸應(yīng)具備平衡和自鎖能力，保證在斷電或其他意外停機時不因自重而失控，同時設(shè)置手動釋放鍵解除自鎖以便于操作[1]。機器人各關(guān)節(jié)靈活性強，可以保證其最大的工作范圍和最佳的作業(yè)角度，避免電纜、管線和機器人臂的纏繞[2]。防塵防水等級為 IP65。機器人在轉(zhuǎn)臂動作時，具有碰觸保護功能，以防碰傷物件和人員。 　　3.2.2 旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)工件臺經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后無需特殊防護，可滿足打磨工作環(huán)境。作為機器人外部軸，其轉(zhuǎn)動可與機器人運動進行聯(lián)動，使機器人整個磨拋運動軌跡平滑、連續(xù)，極大地提高加工質(zhì)量。旋轉(zhuǎn)精度高，通過伺服電機、減速器控制動力及啟停。 　　3

7、.2.3工具系統(tǒng)磨拋工具系統(tǒng)由電主軸附件頭及不同的工具(刀具)組成，通過連接法蘭安裝至機器人末端。該裝置上設(shè)有三維掃描儀，可在加工前完成工件定位校準、尋位及過程跟蹤功能。采用變頻器控制電主軸的轉(zhuǎn)速，可任意調(diào)整適合工況的轉(zhuǎn)速;氣動緩沖方式，緩沖壓力范圍可調(diào);精密調(diào)壓閥，緩沖壓力可根據(jù)實際使用工況進行調(diào)整;緩沖壓力波動范圍很小，可保證切削力近似恒定不變，在加工機匣內(nèi)壁時采用電主軸加直角角度頭安裝千葉片或磨片進行每部磨拋。工具系統(tǒng)可通過調(diào)整壓力、進給速度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)及優(yōu)化耗材，保證磨拋質(zhì)量。 　　4 結(jié)語 　　本系統(tǒng)方案可解決航空發(fā)動機機匣制造領(lǐng)域的磨拋工藝自動化難題，開辟了航空裝備先進制造的新技術(shù)方向，大大提高了國內(nèi)裝備制造業(yè)的技術(shù)水平，將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益及社會效益。 　　參考文獻 　　[1]郭紀斌.國產(chǎn)工業(yè)機器人現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究[J].中國科技縱橫.2015(10):206-206 　　[2]曹文祥,馮雪梅.工業(yè)機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].機械制造.2011.49(2):41-43 　　航空發(fā)動機機匣機器人磨拋系統(tǒng)技術(shù)方案相關(guān)參考瑞安航空經(jīng)營模式的數(shù)據(jù)解析