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　　摘要：航空发动机机匣零件结构复杂，自动化抛磨工艺一直难以实现。今天，国内工业机器人技术、数字化制造技术、自动化控制技术等先进制造技术不断发展，已具备实施航空发动机机匣自动化磨抛技术的软、硬件条件，通过科学、合理的集成和规划，可以形成一种可实用的自动化磨抛系统初步技术方案。本文从典型机匣零件磨抛工艺路线入题，从实现工艺过程的角度，结合工艺、生产条件、自动化、安全生产等方面需求，系统描述了可实现航空发动机机匣零件的机器人磨抛系统的技术方案。

　　关键词：航空发动机;机匣;磨抛;机器人。

　　1 系统功能和构成

　　1.1 系统功能航空发动机机匣自动化磨抛系统，主要用于去除机匣零件表面毛刺、飞边，以及抛修流道表面。系统可支持 MES 功能接口。

　　1.2 系统配置本系统由工业机器人、旋转工作台、工具系统、除尘装置、在线/离线编程软件、电气及控制系统、激光视觉定位跟踪及检测系统、安全防护系统等部分组成。虚拟布局模型如图 1 所示。

　　1.3 动力、环境条件工作环境：气温 5℃～45℃，相对湿度小于 90%。供电条件：AC380V，50Hz。压缩空气：油水分离过的干燥空气，0.45～0.65Mpa，流量 Qmin=1000L/min。

　　2 主要工艺流程

　　航空发动机机匣自动化磨抛系统的运转以自动化加工为主，主要工艺流程如图 2 所示。在执行机匣抛磨工序过程中，对于单体机匣工件，其抛磨工序可以分成四个主要步骤：(1)人工将机匣固定至旋转工件台上。(2)安装在机器人末端的三维扫描仪先进行磨抛前的扫描定位，通过在线监测与校准技术，检测实际工件外型曲面与离线磨抛程序中运动轨迹的偏差，并通过软件系统自动进行关键位置测量，利用测量结果自动计算并校准离线程序运动轨迹，控制磨抛工具调整至正确的工作姿态，机器人带动磨抛工具并跟转台随动完成一端的磨抛作业。

　　3 技术方案说明

　　3.1 总体方案说明航空发动机机匣自动化磨抛系统采用先进的机器人柔性加工技术，以磨抛工具为核心，以工业机器人及与机器人同步的旋转工件台为载体，实现航空发动机机匣表面的自动磨抛加工。系统由工业机器人、旋转工作台、工具系统、除尘装置、在线/离线编程软件、电气及控制系统、激光视觉定位跟踪及检测系统、安全防护系统等部分组成，布局为单机器人单工位(可根据生产需求调整至双工位，旋转工作台布置在机器人两侧，可进行交替作业)。机器人法兰连接处加装力控制装置，通过控制系统实时调整机械臂施加在工件表面的力，实现气动缓冲方式浮动打磨，保证型面磨抛质量。在加工过程中，除尘装置可有效控制粉尘。系统设安全围栏、安全锁，机器人工作时禁止人员入内。当安全锁被打开时，机器人系统停机防止意外发生。机器人自身各关机电机具有过载保护功能，当发生碰撞时会急停，防止损坏设备。系统配备紧急停止按键，当有异常发生时，可以随时紧急停止。

　　3.2 主要设备说明

　　3.2.1 ABB机器人本系统采用 ABB 公司 IRB6700 型 6 轴工业机器人。每个轴臂均采用轻质坚固的材料结构，各轴动力传递平稳，轴驱动均为交流伺服电机驱动，任何一个轴都具有软、硬两种限位装置，机械轴应有自动平衡能力，1～6 轴应具备平衡和自锁能力，保证在断电或其他意外停机时不因自重而失控，同时设置手动释放键解除自锁以便于操作[1]。机器人各关节灵活性强，可以保证其最大的工作范围和最佳的作业角度，避免电缆、管线和机器人臂的缠绕[2]。防尘防水等级为 IP65。机器人在转臂动作时，具有碰触保护功能，以防碰伤物件和人员。

　　3.2.2 旋转工作台旋转工件台经过优化设计后无需特殊防护，可满足打磨工作环境。作为机器人外部轴，其转动可与机器人运动进行联动，使机器人整个磨抛运动轨迹平滑、连续，极大地提高加工质量。旋转精度高，通过伺服电机、减速器控制动力及启停。

　　3.2.3工具系统磨抛工具系统由电主轴附件头及不同的工具(刀具)组成，通过连接法兰安装至机器人末端。该装置上设有三维扫描仪，可在加工前完成工件定位校准、寻位及过程跟踪功能。采用变频器控制电主轴的转速，可任意调整适合工况的转速;气动缓冲方式，缓冲压力范围可调;精密调压阀，缓冲压力可根据实际使用工况进行调整;缓冲压力波动范围很小，可保证切削力近似恒定不变，在加工机匣内壁时采用电主轴加直角角度头安装千叶片或磨片进行每部磨抛。工具系统可通过调整压力、进给速度、转速等参数及优化耗材，保证磨抛质量。

　　4 结语

　　本系统方案可解决航空发动机机匣制造领域的磨抛工艺自动化难题，开辟了航空装备先进制造的新技术方向，大大提高了国内装备制造业的技术水平，将创造巨大的经济效益及社会效益。

　　参考文献

　　[1]郭纪斌.国产工业机器人现状和发展趋势研究[J].中国科技纵横.2015(10):206-206

　　[2]曹文祥,冯雪梅.工业机器人研究现状及发展趋势[J].机械制造.2011.49(2):41-43

　　航空发动机机匣机器人磨抛系统技术方案相关参考瑞安航空经营模式的数据解析