CN107214591A - 高温合金叶片的自动抛磨方法 - Google Patents

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于加辉
姜忠立
单兴东
贺利红
刘广利
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Abstract

本发明涉及一种高温合金叶片的自动抛磨方法，使用安装有机器人数控加工挂件的数控加工软件来导入叶片3D模型和叶片粗坯模型，按照砂带机的加工工艺由数控加工软件生成叶片打磨的刀路，并通过机器人数控加工挂件进行后处理将加工刀路转换为ABB机器人的叶片加工程序，指导机器人各个关节及转轴运动进给。本发明是在人工抛磨曲面叶片的基础上使用机械手臂完成加工，自动化程度高，操作方便，实现了节约人力和成本的目的，同时能够保证所需精度以及光度要求，另外，自动加工替代了人工，避免有害物质对人体的危害。

Description

高温合金叶片的自动抛磨方法
技术领域
本发明涉及一种抛磨方法，尤其是一种高温合金叶片的自动抛磨方法，针对高温合金材料的叶片实现自动化抛光磨削。
背景技术
目前，对单面在0.3-0.8mm的大加工余量的高温合金材料涡轮工作叶片的抛磨，通常使用手工修整砂轮对叶片型面进行抛光，去除大量余量的同时，完成叶片曲面的公差要求，其工艺流程一般为：去余量→测量高点→修整砂轮→打磨高点→测量，此流程反复4-5次直至合格，整个过程通过手工完成，熟练工人一片所需时间不少于40分钟，一人一班约10片，耗时很长，加工过程受到工人自身因素影响较大，加工质量的一致性很难保证；叶片抛磨属于有害工种，不利于人体健康。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高温合金叶片的自动抛磨方法，实现节约时间和成本，提高加工质量且对人体无害的目的。
本发明的具体实施方式是，所述的方法包括以下步骤：
1、将机器人固定，所述的机器人的型号为ABB IRB6700-155/2.85，在机器人2m范围内固定砂带机和基恩士GT2-70传感器，并将传感器与机器人控制柜连接；
2、设计并加工叶片定位工装，所述的工装一端固定安装在机器人法兰盘上，另一端夹持待磨叶片；
3、使用UG软件绘制待测叶片及定位工装的数据模型，并导出igs文件，根据导出文件以及叶片的加工工艺要求，以及定位工装与机器人连接关系，使用astcamx9程序编制叶片的加工程序段和测量程序段，最后通过Mastcamx9程序的Robotmaster插件完成机器人叶片加工程序的导出，所述的叶片加工程序包括以下部分：
1)对待加工叶片进行测量，并通过传感器将叶片数据输入到机器人；
2)根据叶片数据，确定加工量；
3)对叶片进行打磨，其中大余量去除情况下使用轮面打磨，光整叶片表面情况下使用带面打磨，叶片进行打磨时使用双向打磨进刀，磨削量为0.05mm每次，磨削进给速度为100mm/s，空走刀速度为2500mm/s，直至磨削结束；
4)对叶片进行测量，并通过传感器将叶片磨削后数据输入到机器人，与定义的叶片标准曲面形态数据进行对比，确定加工尺寸、形态是否符合要求，如果加工不充分可重复2)-3)步骤直符合要求，若加工合格则放回快换区，同时换取下一个待加工叶片夹具；
4、将编排好的叶片加工程序传入机器人；
5、将机器人的六轴坐标系定义为第一坐标系，砂带机的磨头定义为第二个坐标系，测量传感器定义为第三个坐标系，机器人夹持装夹好叶片的定位工装，调用加工程序对叶片进行磨削后，与标准叶片对比，针对所存在的偏差继续调整机器人坐标系，进行反复调整机器人六轴坐标系的尺寸及角度位置后，确定最佳坐标系坐标点并输入到机器人；
6、机器人夹持标准叶片在传感器上进行测量，并与叶片的3D数模进行对比，定义叶片的标准曲面形态数据；
7、固化各部位坐标系，固化叶片整体加工程序；
8、安装待加工叶片，启动程序进行正式零件加工；
所述的砂带机的规格为：
砂带规格：4000×20mm
砂带粒度：P80
带轮宽度：20mm
带轮直径：20mm
变频器频率：12HZ
砂带厚度：确保砂带厚度在张紧后应为0.8-0.9mm
砂带更换频率：每磨削10根工件需要更换砂带。
本发明通过机械自动化的方式来完成曲面精度为0.2mm的抛光作业。即使用ABB机械手臂代替人手来完成叶片的抛光加工，先使用安装有机器人数控加工挂件的数控加工软件来导入叶片3D模型和叶片粗坯模型，并将砂带机小轮切削部分定位为机器人的工具坐标系，在叶片上定义机器人的用户坐标系，按照砂带机的加工工艺由数控加工软件生成叶片打磨的刀路，并通过机器人数控加工挂件进行后处理将加工刀路转换为ABB机器人的叶片加工程序，程序中的数控指令，指导机器人各个关节及转轴运动进给。然后将加工程序导入到ABB机器人后，由机器人执行最后的打磨作业，来实现对叶片的精细打磨。本发明是在人工抛磨曲面叶片的基础上使用机械手臂完成加工，自动化程度高，操作方便，实现了节约人力和成本的目的，同时能够保证所需精度以及光度要求，另外，自动加工替代了人工，避免有害物质对人体的危害。
具体实施方式
一种高温合金叶片的自动抛磨方法，所述的方法包括以下步骤：
1、将机器人固定，所述的机器人的型号为ABB IRB6700-155/2.85,在机器人2m范围内固定砂带机和基恩士GT2-70传感器，并将传感器与机器人控制柜连接；
2、设计并加工叶片定位工装，所述的工装一端固定安装在机器人法兰盘上，另一端夹持待磨叶片；
3、使用UG软件绘制待测叶片及定位工装的数据模型，并导出igs文件，根据导出文件以及叶片的加工工艺要求，以及定位工装与机器人连接关系，使用astcamx9程序编制叶片的加工程序段和测量程序段，最后通过Mastcamx9程序的Robotmaster插件完成机器人叶片加工程序的导出，所述的叶片加工程序包括以下部分：
1)对待加工叶片进行测量，并通过传感器将叶片数据输入到机器人；
2)根据叶片数据，确定加工量；
3)对叶片进行打磨，其中大余量去除情况下使用轮面打磨，光整叶片表面情况下使用带面打磨，叶片进行打磨时使用双向打磨进刀，磨削量为0.05mm每次，磨削进给速度为100mm/s，空走刀速度为2500mm/s，直至磨削结束；
4)对叶片进行测量，并通过传感器将叶片磨削后数据输入到机器人，与定义的叶片标准曲面形态数据进行对比，确定加工尺寸、形态是否符合要求，如果加工不充分可重复2)-3)步骤直符合要求，若加工合格则放回快换区，同时换取下一个待加工叶片夹具；
4、将编排好的叶片加工程序传入机器人；
5、将机器人的六轴坐标系定义为第一坐标系，砂带机的磨头定义为第二个坐标系，测量传感器定义为第三个坐标系，机器人夹持装夹好叶片的定位工装，调用加工程序对叶片进行磨削后，与标准叶片对比，针对所存在的偏差继续调整机器人坐标系，进行反复调整机器人六轴坐标系的尺寸及角度位置后，确定最佳坐标系坐标点并输入到机器人；
6、机器人夹持标准叶片在传感器上进行测量，并与叶片的3D数模进行对比，定义叶片的标准曲面形态数据；
7、固化各部位坐标系，固化叶片整体加工程序；
8、安装待加工叶片，启动程序进行正式零件加工；
所述的砂带机的规格为：
砂带规格：4000×20mm
砂带粒度：P80
带轮宽度：20mm
带轮直径：20mm
变频器频率：12HZ
砂带厚度：确保砂带厚度在张紧后应为0.8-0.9mm
砂带更换频率：每磨削10根工件需要更换砂带。

Claims (1)

1.一种高温合金叶片的自动抛磨方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)将机器人固定，所述的机器人的型号为ABB IRB6700-155/2.85,在机器人2m范围内固定砂带机和基恩士GT2-70传感器，并将传感器与机器人控制柜连接；
2)设计并加工叶片定位工装，所述的工装一端固定安装在机器人法兰盘上，另一端夹持待磨叶片；
3)使用UG软件绘制待测叶片及定位工装的数据模型，并导出igs文件，根据导出文件以及叶片的加工工艺要求，以及定位工装与机器人连接关系，使用astcamx9程序编制叶片的加工程序段和测量程序段，最后通过Mastcamx9程序的Robotmaster插件完成机器人叶片加工程序的导出，所述的叶片加工程序包括以下部分：
(1)对待加工叶片进行测量，并通过传感器将叶片数据输入到机器人；
(2)根据叶片数据，确定加工量；
(3)对叶片进行打磨，其中大余量去除情况下使用轮面打磨，光整叶片表面情况下使用带面打磨，叶片进行打磨时使用双向打磨进刀，磨削量为0.05mm每次，磨削进给速度为100mm/s，空走刀速度为2500mm/s，直至磨削结束；
(4)对叶片进行测量，并通过传感器将叶片磨削后数据输入到机器人，与定义的叶片标准曲面形态数据进行对比，确定加工尺寸、形态是否符合要求，如果加工不充分可重复2)-3)步骤直符合要求，若加工合格则放回快换区，同时换取下一个待加工叶片夹具；
4)将编排好的叶片加工程序传入机器人；
5)将机器人的六轴坐标系定义为第一坐标系，砂带机的磨头定义为第二个坐标系，测量传感器定义为第三个坐标系，机器人夹持装夹好叶片的定位工装，调用加工程序对叶片进行磨削后，与标准叶片对比，针对所存在的偏差继续调整机器人坐标系，进行反复调整机器人六轴坐标系的尺寸及角度位置后，确定最佳坐标系坐标点并输入到机器人；
6)机器人夹持标准叶片在传感器上进行测量，并与叶片的3D数模进行对比，定义叶片的标准曲面形态数据；
7)固化各部位坐标系，固化叶片整体加工程序；
8)安装待加工叶片，启动程序进行正式零件加工；
所述的砂带机的规格为：
砂带规格：4000×20mm
砂带粒度：P80
带轮宽度：20mm
带轮直径：20mm
变频器频率：12HZ
砂带厚度：确保砂带厚度在张紧后应为0.8-0.9mm
砂带更换频率：每磨削10根工件需要更换砂带。
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