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

2、全生產(chǎn)等方面需求，系統(tǒng)描述了可實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣零件的機(jī)器人磨拋系統(tǒng)的技術(shù)方案。 　　關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī);機(jī)匣;磨拋;機(jī)器人。 　　1 系統(tǒng)功能和構(gòu)成 　　1.1 系統(tǒng)功能航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣自動(dòng)化磨拋系統(tǒng)，主要用于去除機(jī)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(jī)器人、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、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(jué)定位跟蹤及檢測(cè)系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)等部分組成。虛擬布局模型如圖 1 所示。 　　1.3 動(dòng)力、環(huán)境條件工作環(huán)境：氣溫 5℃～45℃，

3、相對(duì)濕度小于 90%。供電條件：AC380V，50Hz。壓縮空氣：油水分離過(guò)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(dòng)機(jī)機(jī)匣自動(dòng)化磨拋系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)以自動(dòng)化加工為主，主要工藝流程如圖 2 所示。在執(zhí)行機(jī)匣拋磨工序過(guò)程中，對(duì)于單體機(jī)匣工件，其拋磨工序可以分成四個(gè)主要步驟：(1)人工將機(jī)匣固定至旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)上。(2)安裝在機(jī)器人末端的三維掃描儀先進(jìn)行磨拋前的掃描定位，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)與校準(zhǔn)技術(shù)，檢測(cè)實(shí)際工件外型曲面與離線磨拋程序中運(yùn)動(dòng)軌跡的偏差，并通過(guò)軟件系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行關(guān)鍵位置測(cè)量，利用測(cè)量結(jié)果自動(dòng)計(jì)算并校準(zhǔn)離線程序運(yùn)

4、動(dòng)軌跡，控制磨拋工具調(diào)整至正確的工作姿態(tài)，機(jī)器人帶動(dòng)磨拋工具并跟轉(zhuǎn)臺(tái)隨動(dòng)完成一端的磨拋?zhàn)鳂I(yè)。 　　3 技術(shù)方案說(shuō)明 　　3.1 總體方案說(shuō)明航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣自動(dòng)化磨拋系統(tǒng)采用先進(jìn)的機(jī)器人柔性加工技術(shù)，以磨拋工具為核心，以工業(yè)機(jī)器人及與機(jī)器人同步的旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)為載體，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣表面的自動(dòng)磨拋加工。系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、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(jué)定位跟蹤及檢測(cè)系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)等部分組成，布局為單機(jī)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(tái)布置在機(jī)器人兩側(cè)，可進(jìn)行交替作業(yè))。機(jī)器人法蘭連接處加裝力控制裝置，通過(guò)控制系

5、統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)械臂施加在工件表面的力，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)緩沖方式浮動(dòng)打磨，保證型面磨拋質(zhì)量。在加工過(guò)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(jī)器人工作時(shí)禁止人員入內(nèi)。當(dāng)安全鎖被打開(kāi)時(shí)，機(jī)器人系統(tǒng)停機(jī)防止意外發(fā)生。機(jī)器人自身各關(guān)機(jī)電機(jī)具有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)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(shí)，可以隨時(shí)緊急停止。 　　3.2 主要設(shè)備說(shuō)明 　　3.2.1 ABB機(jī)器人本系統(tǒng)采用 ABB 公司 IRB6700 型 6 軸工業(yè)機(jī)器人。每個(gè)軸臂均采用輕質(zhì)堅(jiān)固的材料結(jié)構(gòu)，各軸動(dòng)力傳遞平穩(wěn)，軸驅(qū)動(dòng)均為交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，任何一個(gè)軸都具有軟、硬兩種限位裝置

6、，機(jī)械軸應(yīng)有自動(dòng)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(jī)時(shí)不因自重而失控，同時(shí)設(shè)置手動(dòng)釋放鍵解除自鎖以便于操作[1]。機(jī)器人各關(guān)節(jié)靈活性強(qiáng)，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(jī)器人臂的纏繞[2]。防塵防水等級(jí)為 IP65。機(jī)器人在轉(zhuǎn)臂動(dòng)作時(shí)，具有碰觸保護(hù)功能，以防碰傷物件和人員。 　　3.2.2 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后無(wú)需特殊防護(hù)，可滿足打磨工作環(huán)境。作為機(jī)器人外部軸，其轉(zhuǎn)動(dòng)可與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，使機(jī)器人整個(gè)磨拋運(yùn)動(dòng)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(guò)伺服電機(jī)、減速器控制動(dòng)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(guò)連接法蘭安裝至機(jī)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(zhǔn)、尋位及過(guò)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(dòng)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(shí)際使用工況進(jìn)行調(diào)整;緩沖壓力波動(dòng)范圍很小，可保證切削力近似恒定不變，在加工機(jī)匣內(nèi)壁時(shí)采用電主軸加直角角度頭安裝千葉片或磨片進(jìn)行每部磨拋。工具系統(tǒng)可通過(guò)調(diào)整壓力、進(jìn)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(yǔ) 　　本系統(tǒng)方案可解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣制造領(lǐng)域的磨拋工藝自動(dòng)化難題，開(kāi)辟了航空裝備先進(jìn)制造的新技術(shù)方向，大大提高了國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)的技術(shù)水平，將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。 　　參考文獻(xiàn) 　　[1]郭紀(jì)斌.國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究[J].中國(guó)科技縱橫.2015(10):206-206 　　[2]曹文祥,馮雪梅.工業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械制造.2011.49(2):41-43 　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣機(jī)器人磨拋系統(tǒng)技術(shù)方案相關(guān)參考瑞安航空經(jīng)營(yíng)模式的數(shù)據(jù)解析