CN110814983A - 一种叶片抛光装置及抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶片抛光装置及抛光方法，包括工业机器人、力控装置、夹持工装、第一抛磨机、第二抛磨机、第三抛磨机，力控装置安装在工业机器人的机械臂端部，夹持工装与力控装置连接，第一抛磨机、第二抛磨机和第三抛磨机分布在工业机器人周围；夹持工装用于夹持叶片，力控装置用于调节叶片与抛磨机之间的接触压力，第一抛磨机用于打磨叶片型面，第二抛磨机用于打磨叶片进气边和排气边，第三抛磨机用于打磨叶片缘板，并用于给叶片型面、叶片进气边和排气边上光。力控装置设定了叶片与抛磨机的接触压力，保证了打磨过程中，不同叶片截面的去除量，抛磨机的不同工位满足了叶片不同位置和精度的要求。

Description

一种叶片抛光装置及抛光方法
技术领域
本发明属于机械抛光领域，具体涉及一种叶片抛光装置及抛光方法。
背景技术
叶片结构复杂，叶型曲率变化大，铣削后通过手工抛光去除铣削刀痕和提高表面粗糙度，手工抛光能灵活的去除叶片不同位置的刀痕，但手工抛光依靠工人的经验，导致叶片个体差异巨大，无法保证产品一致性，抛光合格率低下(一次检验合格率<30％，超差使用<70％)；部分叶片抛光难度大，整个厂只有个位数工人能够进行抛光工作，导致产能低下，大量叶片积压在抛光工序中；工人有效工作时间不足4小时(以8小时工作时间统计)，生产效率低下，工作环境恶劣(噪声、粉尘、昏暗)；抛光一片叶片需要换3～5个磨头，每个磨头平均抛光4～5片叶。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种叶片抛光装置及抛光方法，其目的在于降低发动机叶片型面表面粗糙度，使叶片进、排气边R形状变为圆弧，并与型面圆滑转接。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：
一种叶片抛光装置，包括工业机器人、力控装置、夹持工装、第一抛磨机、第二抛磨机、第三抛磨机，所述力控装置安装在所述工业机器人的机械臂端部，所述夹持工装与所述力控装置连接，所述第一抛磨机、第二抛磨机和第三抛磨机分布在所述工业机器人周围；所述夹持工装用于夹持叶片，所述力控装置用于调节叶片与抛磨机之间的接触压力，所述第一抛磨机用于打磨叶片型面，所述第二抛磨机用于打磨叶片进气边和排气边，所述第三抛磨机用于打磨叶片缘板，并用于给叶片型面、叶片进气边和排气边上光。
进一步地，所述第一抛磨机、第二抛磨机和第三抛磨机分别采用上下双工位设计，所述第一抛磨机的上工位用于叶片型面的粗磨，下工位用于叶片型面的精磨，所述第二抛磨机的上工位用于叶片进气边和排气边的粗磨，下工位用于叶片进气边和排气边的精磨，所述第三抛磨机的上工位用于打磨叶片缘板，下工位用于叶片型面、叶片进气边和排气边的上光。
进一步地，所述第一抛磨机的上工位采用25mm宽的180目砂带，下工位采用25mm宽的240目砂带；所述第二抛磨机的上工位采用4mm宽的180目砂带，下工位采用10mm宽的240目砂带；所述第三抛磨机的上工位采用旋转锉，下工位采用毡轮。
进一步地，还包括激光标定器，所述激光标定器用于获取叶片的实际安装位置并发送给工业机器人控制器，工业机器人控制器根据接叶片的实际安装位置更新加工程序，保证加工精度。
进一步地，还包括除尘装置，所述除尘装置设置在抛磨机分布区域，用于吸附打磨过程中产生的粉尘。
进一步地，所述夹持工装上开设有与所述叶片的榫头匹配的槽，所述叶片的榫头安装在槽内。
一种叶片的抛光方法，应用本发明所述的抛光装置，包括以下步骤：
步骤一、将叶片安装在夹持工装上；
步骤二、工业机器人控制叶片在第一抛磨机的上工位粗磨叶片型面，去除铣削刀纹和高点后，在第一抛磨机的下工位精磨叶片型面，使表面粗糙度达到Ra0.4μm；
步骤三、工业机器人控制叶片在第二抛磨机的上工位粗磨叶片进气边和排气边，将方形边缘抛光为圆弧形状，在第二抛磨机的下工位精磨叶片进气边和排气边，使表面粗糙度达到Ra0.4μm；
步骤四、工业机器人控制叶片在第三抛磨机的上工位打磨叶片缘板，在第三抛磨机的下工位给叶片型面、叶片进气边和排气边上光。
进一步地，步骤二中，在粗磨之前，通过激光标定器获取叶片的实际安装位置并发送给工业机器人控制器，工业机器人控制器根据接叶片的实际安装位置更新加工程序；步骤二中，第一抛磨机上工位的砂带转速为400-1000r/min，磨削力为15-30N，下工位砂带转速为300-800r/min，磨削力为5-15N。
进一步地，步骤三中，第二抛磨机上工位的砂带转速为100-500r/min，磨削力为5-15N，下工位砂带转速为200-800r/min。
进一步地，步骤四中，毡轮的转速200-1000r/min，磨削力为5-15N。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：叶片在铣削加工后，必须对型面及叶片型面及进、排气边R进行抛光，以降低表面粗糙度，消除表面微观缺陷，使各曲面之间转接平滑、圆顺，提高表面质量、增强其疲劳强度，保证整机使用性能和寿命。本发明满足了航空发动机叶片型面及进、排气边的抛光要求，力控装置设定了叶片与抛磨机的接触压力，保证了打磨过程中，不同叶片截面的去除量，抛磨机的不同工位满足了叶片不同位置和精度的要求，因此叶片机器人抛光单元去除了铣削后的刀纹，降低叶片型面表面粗糙度，使叶片进、排气边形状变为圆弧，并与型面圆滑转接，实现了叶片型面由手工打磨到自动化的转变，保证了叶片型面和进、排气边的一致性。
进一步地，通过激光标定器，找准了叶片的理论位置，避免了打磨过程的位置偏差。
进一步地，除尘装置设置在抛磨机分布区域，用于吸附打磨过程中产生的粉尘，减少了环境对操作者健康的影响，提高了工作环境质量。
进一步地，第一抛磨机、第二抛磨机和第三抛磨机分别采用上下双工位设计，适应叶片型面曲率变化和保证加工效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明发动机叶片抛光装置的整体结构示意图；
图2为本发明工业机器人与抛磨机抛光叶片的示意图；
图3为本发明工业机器人抛光叶片型面的示意图；
图4为本发明抛磨机的结构示意图。
图中：1-工业机器人；2-力控装置；3-夹持工装；4-第一抛磨机；5-第二抛磨机；6-第三抛磨机；7-除尘装置；8-围栏；9-叶片；10-接触轮；11-磨削砂带；12-工业机器人控制柜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的某一优选实施方式，如图1和图2所示，一种叶片抛光装置，包括工业机器人1、力控装置2、夹持工装3、第一抛磨机4、第二抛磨机5、第三抛磨机6、除尘装置7和激光标定器，工业机器人1拥有较高的刚度，整机运动灵活、便捷，在工作空间内姿态调整方便、适应性强、作业效率高，本发明的工业机器人1的型号为IRB4600-20/2.05；力控装置2具备恒力控制能力，可设定接触压力，并在打磨过程中实时反馈、调整打磨轨迹，保持压力稳定。力控装置2安装在工业机器人1的机械臂端部，夹持工装3与力控装置2连接，具体的，夹持工装3上开设有与叶片9的榫头匹配的槽，叶片9的榫头安装在槽内，叶身悬空。第一抛磨机4、第二抛磨机5和第三抛磨机6分布在工业机器人1周围；夹持工装3用于夹持叶片9，力控装置2用于调节叶片9与抛磨机之间的接触压力，第一抛磨机4用于打磨叶片型面，第二抛磨机5用于打磨叶片进气边和排气边，第三抛磨机6用于打磨叶片缘板，并用于给叶片型面、叶片进气边和排气边上光。
如图4所示，作为本发明的某一优选实施例，为了适应叶片型面曲率变化和保证加工效率，第一抛磨机4、第二抛磨机5和第三抛磨机6分别采用上下双工位设计。第一抛磨机4的上工位用于叶片型面的粗磨，下工位用于叶片型面的精磨，第二抛磨机5的上工位用于叶片进气边和排气边的粗磨，下工位用于叶片进气边和排气边的精磨，第三抛磨机6的上工位用于打磨叶片缘板，下工位用于叶片型面、叶片进气边和排气边的上光。具体的，第一抛磨机4的上工位采用25mm宽的180目砂带，下工位采用25mm宽的240目砂带；第二抛磨机5的上工位采用4mm宽的180目砂带，下工位采用10mm宽的240目砂带；第三抛磨机6的上工位采用旋转锉，下工位采用毡轮。
激光标定器安装在工业机器人1附近，激光标定器具备标定功能，零件装夹后能自动对其进行测量标定，获取实际安装位置，并将结果传至工业机器人控制器，即工业机器人控制器根据接叶片9的实际安装位置更新加工程序，保证加工精度。
如图1所示，为了吸附打磨过程中产生的粉尘，在抛磨机分布区域设置了除尘装置7，能够降低粉尘对环境的污染，安装除尘装置后，叶片机器人抛磨单元，可安装于厂房的任何位置。发动机叶片抛光装置的四周安装有围栏8，确保工作安全。
一种叶片的抛光方法，应用本发明的发动机叶片抛光装置，包括以下步骤：
步骤一、将叶片9安装在夹持工装3上；
步骤二、通过激光标定器获取叶片9的实际安装位置并发送给工业机器人控制器，工业机器人控制器根据接叶片9的实际安装位置更新加工程序，即工业机器人1夹持叶片9在激光标定器进行叶片位置的校准，防止叶片9在装夹过程中位置发生偏差，对偏差的位置进行补偿；
步骤三、工业机器人1控制叶片9在第一抛磨机4的上工位粗磨叶片型面，即在180目的25mm宽砂带上粗磨，第一抛磨机4上工位的砂带转速为400-1000r/min，磨削力为15-30N，去除铣削刀纹和高点后，在第一抛磨机4的下工位精磨叶片型面，即在240目的25mm宽砂带上精抛叶片型面，下工位砂带转速为300-800r/min，磨削力为5-15N，提高叶片型面表面粗糙，使表面粗糙度达到Ra0.4μm；如图3所示，叶片9的型面与磨削砂带11接触，磨削砂带11在接触轮10的带动下对叶片型面进行打磨；
步骤四、工业机器人1控制叶片9在第二抛磨机5的上工位粗磨叶片进气边和排气边，即在180目的4mm窄砂带上粗磨，第二抛磨机5上工位的砂带转速为100-500r/min，磨削力为5-15N，抛光叶片进、排气边转接R，去除尖边，形成圆弧，并与叶身圆滑转接，将方形边缘抛光为圆弧形状，在第二抛磨机5的下工位精磨叶片进气边和排气边，即在240目的10窄砂带上进行精磨，下工位砂带转速为200-800r/min，使进气边和排气边与叶片型面圆滑转接，保证叶片进、排气边转接R最终的形状和表面粗糙度，使表面粗糙度达到Ra0.4μm；
步骤五、工业机器人1控制叶片9在第三抛磨机6的上工位打磨叶片缘板，在第三抛磨机6的下工位给叶片型面、叶片进气边和排气边上光，毡轮的转速200-1000r/min，磨削力为5-15N；
步骤六、对打磨完成后的叶片型面去除量进行分析，建立不同位置的打磨力和砂带转速的关系函数，调整和优化打磨力和砂带转速，满足叶片型面轮廓度要求；
步骤七、对满足尺寸和粗糙度要求的叶片进行腐蚀，检测抛光后的烧伤情况，对烧伤的部位及时调整参数，降低抛光轮转速和磨削力，使叶片型面及进、排气边转接R无烧伤现象。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种叶片抛光装置，其特征在于：包括工业机器人(1)、力控装置(2)、夹持工装(3)、第一抛磨机(4)、第二抛磨机(5)、第三抛磨机(6)，所述力控装置(2)安装在所述工业机器人(1)的机械臂端部，所述夹持工装(3)与所述力控装置(2)连接，所述第一抛磨机(4)、第二抛磨机(5)和第三抛磨机(6)分布在所述工业机器人(1)周围；所述夹持工装(3)用于夹持叶片(9)，所述力控装置(2)用于调节叶片(9)与抛磨机之间的接触压力，所述第一抛磨机(4)用于打磨叶片型面，所述第二抛磨机(5)用于打磨叶片进气边和排气边，所述第三抛磨机(6)用于打磨叶片缘板，并用于给叶片型面、叶片进气边和排气边上光。
2.根据权利要求1所述的一种叶片抛光装置，其特征在于：所述第一抛磨机(4)、第二抛磨机(5)和第三抛磨机(6)分别采用上下双工位设计，所述第一抛磨机(4)的上工位用于叶片型面的粗磨，下工位用于叶片型面的精磨，所述第二抛磨机(5)的上工位用于叶片进气边和排气边的粗磨，下工位用于叶片进气边和排气边的精磨，所述第三抛磨机(6)的上工位用于打磨叶片缘板，下工位用于叶片型面、叶片进气边和排气边的上光。
3.根据权利要求2所述的一种叶片抛光装置，其特征在于：所述第一抛磨机(4)的上工位采用25mm宽的180目砂带，下工位采用25mm宽的240目砂带；所述第二抛磨机(5)的上工位采用4mm宽的180目砂带，下工位采用10mm宽的240目砂带；所述第三抛磨机(6)的上工位采用旋转锉，下工位采用毡轮。
4.根据权利要求1所述的一种叶片抛光装置，其特征在于：还包括激光标定器，所述激光标定器用于获取叶片(9)的实际安装位置并发送给工业机器人控制器，工业机器人控制器根据接叶片(9)的实际安装位置更新加工程序，保证加工精度。
5.根据权利要求1所述的一种叶片抛光装置，其特征在于：还包括除尘装置(7)，所述除尘装置(7)设置在抛磨机分布区域，用于吸附打磨过程中产生的粉尘。
6.根据权利要求1所述的一种叶片抛光装置，其特征在于：所述夹持工装(3)上开设有与所述叶片(9)的榫头匹配的槽，所述叶片(9)的榫头安装在槽内。
7.一种叶片的抛光方法，其特征在于，应用权利要求1～6任一项所述的抛光装置，包括以下步骤：
步骤一、将叶片(9)安装在夹持工装(3)上；
步骤二、工业机器人(1)控制叶片(9)在第一抛磨机(4)的上工位粗磨叶片型面，去除铣削刀纹和高点后，在第一抛磨机(4)的下工位精磨叶片型面，使表面粗糙度达到Ra0.4μm；
步骤三、工业机器人(1)控制叶片(9)在第二抛磨机(5)的上工位粗磨叶片进气边和排气边，将方形边缘抛光为圆弧形状，在第二抛磨机(5)的下工位精磨叶片进气边和排气边，使表面粗糙度达到Ra0.4μm；
步骤四、工业机器人(1)控制叶片(9)在第三抛磨机(6)的上工位打磨叶片缘板，在第三抛磨机(6)的下工位给叶片型面、叶片进气边和排气边上光。
8.根据权利要求7所述的一种叶片的抛光方法，其特征在于，步骤二中，在粗磨之前，通过激光标定器获取叶片(9)的实际安装位置并发送给工业机器人控制器，工业机器人控制器根据接叶片(9)的实际安装位置更新加工程序；步骤二中，第一抛磨机(4)上工位的砂带转速为400-1000r/min，磨削力为15-30N，下工位砂带转速为300-800r/min，磨削力为5-15N。
9.根据权利要求7所述的一种叶片的抛光方法，其特征在于，步骤三中，第二抛磨机(5)上工位的砂带转速为100-500r/min，磨削力为5-15N，下工位砂带转速为200-800r/min。
10.根据权利要求7所述的一种叶片的抛光方法，其特征在于，步骤四中，毡轮的转速200-1000r/min，磨削力为5-15N。
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