一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法技术

本发明专利技术的一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，包括：设计制作工装夹具；制定磨料测试合格标准；根据叶片型面情况及进、排气边厚度调整柔性机构的回弹力大小；根据机器人原点坐标对叶片进行装配并规划打磨路径；对工装夹具及机器人打磨轨迹和姿态进行仿真验证；规划机器人运动轨迹；导入数模，设计蓝光检测时需要检测的叶片截面以及检测高度；设置基本打磨参数生成打磨程序；对叶片进行手动抓取调试；验证打磨程序并对打磨角度进行调整；验证蓝光检测装置；对叶片型面进行粗抛、半精抛、精抛；对叶片进、排气边进行自适应打磨；对叶片进排气边使用蓝光在线检测；对叶片安装板进行打磨；对叶片进行整体上光。对叶片进行整体上光。对叶片进行整体上光。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法


[0001]本专利技术属于发动机叶片加工
，涉及一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法。

技术介绍

[0002]叶片是航空发动机的关键零部件。叶片的精度直接决定发动机的性能、寿命和安全。目前叶片大多通过人工打磨的方式进行，受人工操作的影响，打磨区域表面完整性及一致性无法得到保证，此外不断攀升的人工成本，高技术工人稀缺，叶片加工中多工序流转，部分零部件还存在打伤基体或叶片的情况，给产品质量和加工成本都带来了隐患，同时这也与当代的工业发展方向背道而驰。
[0003]可见，常规加工工艺难以满足产品加工的需求，为提升发动机零部件的寿命和可靠性，急需开展复杂型面叶片打磨工艺技术研究，通过相关制造工艺及智能化技术为辅来提升产品质量及加工效率。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，在满足精度与效率的同时，更是极大程度上提升了产品的一致性以及大大降低了废品率，改善了加工环境。
[0005]本专利技术提供一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，包括如下步骤：
[0006]S1：基于叶片的CAD模型和设定的打磨区域设计并制作工装夹具；
[0007]S2：根据叶片验收标准制定磨料测试合格标准；
[0008]S3：根据叶片型面情况及进、排气边厚度提前调整用于打磨进排气边的主轴的柔性机构的回弹力大小；
[0009]S4：根据机器人原点坐标建立加工坐标系，对叶片进行装配并规划叶片打磨路径；
[0010]S5：建立1：1仿真环境对工装夹具及机器人打磨轨迹和姿态进行模拟仿真验证，若存在问题重新调整打磨路径；
[0011]S6：规划机器人运动轨迹，在机器人控制系统中设置中转节点并手动示教；
[0012]S7：将装配后的数模和机器人打磨轨迹导入机器人控制系统中，基于理论数模规划并设计蓝光检测时需要检测的叶片截面以及检测高度；
[0013]S8：设置基本打磨参数，包括：力、线速度以及进给速度，生成打磨程序；
[0014]S9：基于模拟仿真中模拟得出的坐标，配合机器人自带的实时坐标系反馈功能，对叶片进行手动抓取调试；
[0015]S10：验证打磨程序并对打磨角度进行调整；
[0016]S11：机器人通过自身携带的校准块进行蓝光检测装置的校准；
[0017]S12：机器人对叶片型面进行粗抛、半精抛、精抛；
[0018]S13：机器人使用含柔性机构的主轴工具对叶片进、排气边进行自适应打磨；
[0019]S14：机器人使用蓝光检测装置对叶片的进排气边的轮廓进行在线检测；
[0020]S15：机器人对叶片安装板进行打磨；
[0021]S16：机器人对叶片进行整体上光。
[0022]进一步的，所述步骤S1中根据硬度对照表结合实际叶片硬度选定工装夹具材料，该工装夹具安装于机器人的机械臂末端以实现对叶片的夹持。
[0023]进一步的，所述步骤S2具体为：
[0024]S201：根据叶片材质选定磨料；
[0025]S202：做针对于打磨时磨料的衰减、寿命及极限状态下的测试。
[0026]进一步的，所述步骤S4具体为：
[0027]S401：利用UG或Solidworks以机器人原点为中心将叶片、工装夹具和机器人进行装配，以机器人原点为中心建立完整的加工坐标系，并导出装配后的数模；
[0028]S402：将装配后的数模导入Mastercam或Robotmaster进行打磨路径编程，生成打磨路径。
[0029]进一步的，所述步骤S5具体为：
[0030]根据叶片加工要用到的工具模块建立仿真环境，将之前编程好的叶片打磨路径以及装配后的叶片数模导入仿真环境中，对机器人打磨过程进行仿真，对机器人打磨轨迹进行模拟验证，若存在问题重新调整叶片打磨路径。
[0031]进一步的，所述步骤S6具体为：
[0032]机器人在接近打磨点前，运行到指定节点，通过多个节点逐渐接近目标位置，中转节点将会根据仿真软件计算出的坐标与实际加工时机器人抵达的坐标进行比对，通过多次迭代修正误差以达到高重复定位精度；如果通过Fanuc机器人示教器上显示的实际坐标与仿真软件中实际坐标出现偏差，通过手动示教的方式来调整中转点坐标。
[0033]进一步的，所述步骤S8具体为：
[0034]S801：了解人工打磨时的单次打磨的去量大小，同时参考磨抛工具转速计算出线速度，并应用于程序初步调试；
[0035]S802：进、排气边加工时，计算得出加工时最佳的加工切线角度；当有三条切线时：
[0036][0037]当有四条切线时：
[0038][0039][0040]其中，θ1表示第一条切线角度，θ2表示第二条切线角度，θ3表示第三条切线角度，θ4表示第四条切线角度；第一条切线角度为25
°
～40
°
之间，最后一条切线角度小于90
°
。
[0041]进一步的，所述步骤S10具体为：
[0042]步骤S1001：机器人根据叶片理论模型得出蓝光检测角度与机器人进行蓝光检测时的运动轨迹，若代加工叶片与理论模型存在扭角，机器人控制系统计算出新的磨抛工具
矢量，进而调整打磨姿态；
[0043]步骤S1002：若进行叶片磨抛加工时出现姿态不合适或干涉情况，机器人控制系统计算出新的磨抛工具矢量，进而调整打磨姿态。
[0044]进一步的，所述步骤S10中根据下式计算旋转之后新的抛光工具矢量：
[0045]n'＝n
×
cosα+(n
×
t')
×
t'
×
(1
‑
cosα)+t'
×
sinα
[0046]其中，n为加工点位的法向矢量，即磨抛工具矢量，n与叶片型面方向上的切向矢量t垂直，调整机器人磨抛时的姿态时，将n绕切向矢量t并结合右手法则动态调整一个角度α得到调整后的机器人姿态；t'为单位化之后的切向矢量，n'为旋转之后新的抛光工具矢量。
[0047]进一步的，所述步骤S14具体为：
[0048]S1401：获取当前叶片的实际轮廓并比对理论轮廓，同时拟合后计算得出与实际叶片差异区域；
[0049]S1402：根据设定公差判定该差异区域是否在公差带内，得出是否加工结论；
[0050]S1403：根据预先设置的加工切线角度，计算出合适于当前叶片的加工角度并选用，同时计算得出匹配的进给速度；
[0051]S1404：加工完成一轮后，再次检测，若叶片完全合格则跳出循环；若叶片不合格，首先判断是否设置了加工循环次数，若加工循环次数大于1，则继续运行S1401
‑
S1403步骤，直至叶片被加工至合格状态或达到循环上限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：基于叶片的CAD模型和设定的打磨区域设计并制作工装夹具；S2：根据叶片验收标准制定磨料测试合格标准；S3：根据叶片型面情况及进、排气边厚度提前调整用于打磨进排气边的主轴的柔性机构的回弹力大小；S4：根据机器人原点坐标建立加工坐标系，对叶片进行装配并规划叶片打磨路径；S5：建立1：1仿真环境对工装夹具及机器人打磨轨迹和姿态进行模拟仿真验证，若存在问题重新调整打磨路径；S6：规划机器人运动轨迹，在机器人控制系统中设置中转节点并手动示教；S7：将装配后的数模和机器人打磨轨迹导入机器人控制系统中，基于理论数模规划并设计蓝光检测时需要检测的叶片截面以及检测高度；S8：设置基本打磨参数，包括：力、线速度以及进给速度，生成打磨程序；S9：基于模拟仿真中模拟得出的坐标，配合机器人自带的实时坐标系反馈功能，对叶片进行手动抓取调试；S10：验证打磨程序并对打磨角度进行调整；S11：机器人通过自身携带的校准块进行蓝光检测装置的校准；S12：机器人对叶片型面进行粗抛、半精抛、精抛；S13：机器人使用含柔性机构的主轴工具对叶片进、排气边进行自适应打磨；S14：机器人使用蓝光检测装置对叶片的进排气边的轮廓进行在线检测；S15：机器人对叶片安装板进行打磨；S16：机器人对叶片进行整体上光。2.如权利要求1所述的基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，其特征在于，所述步骤S1中根据硬度对照表结合实际叶片硬度选定工装夹具材料，该工装夹具安装于机器人的机械臂末端以实现对叶片的夹持。3.如权利要求1所述的基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S201：根据叶片材质选定磨料；S202：做针对于打磨时磨料的衰减、寿命及极限状态下的测试。4.如权利要求1所述的基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：S401：利用UG或Solidworks以机器人原点为中心将叶片、工装夹具和机器人进行装配，以机器人原点为中心建立完整的加工坐标系，并导出装配后的数模；S402：将装配后的数模导入Mastercam或Robotmaster进行打磨路径编程，生成打磨路径。5.如权利要求1所述的基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：根据叶片加工要用到的工具模块建立仿真环境，将之前编程好的叶片打磨路径以及装配后的叶片数模导入仿真环境中，对机器人打磨过程进行仿真，对机器人打磨轨迹进行模拟验证，若存在问题重新调整叶片打磨路径。
6.如权利要求1所述的基于工业机器人的发动机叶片磨抛加工方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：机器人在接近打磨点前，运行到指定节点，通过多个节点逐渐接近目标位置，中转节点将会根据仿真软件计算出的坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯广库，姜绍西，赵运航，于旗红，李嘉凌，金智鹏，孟卫峰，郭彦东，邢文，
申请(专利权)人：嘉兴职业技术学院上海斯泰纳航空技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：