[发明专利]一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备

说明书

技术领域

本发明属于机器人加工领域，更具体地，涉及一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备。

背景技术

叶片是航空发动机、燃气轮机、汽轮机组件中数量最多、直接参与能量转换的关键零件，其进排气边的加工精度、表面质量直接决定了动力设备性能、作业效率和使役寿命。因此，叶片经过精锻、精铸、冷轧或者机加工后，均需对其进排气边进行磨削加工，以此来保证轮廓精度和表面光洁度。当前，掌握叶片进排气边高效高精磨削技术对于提高我国叶片制造水平，推进航空、能源和国防等行业的发展具有重要意义。

通过对现有文献的检索，发现有以下现有技术：一、申请号为CN201420188053.6的中国专利申请公开了一种用于磨削加工的新型3P3R机器人，但是该发明并不针对叶片进排气边，且未提出“测量-操作-加工”一体化解决方案，不能解决叶片磨削过程中的关键问题；二、申请号为CN201010603399.4的中国专利申请公开了一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统及方法，本发明利用视频摄像头采集工件图像，利用计算机识别并定位工件，通过在线规划机械手爪从当前位置到抓取位置的运动轨迹来控制机械手爪抓取工件，然后按照预先设定好的磨削操作步骤控制砂带转速和转向，并打磨抛光工件，该发明并不针对叶片进排气边，亦无法实现加工零件的三维扫描和重建；三、申请号为CN201210456485.6的中国专利申请公开了一种全自动磨削机器人，但是该系统并非采用工业机器人，其工作空间十分有限，无法实现对叶片进排气边的磨削；四、申请号为CN201210567038.8的中国专利申请公开了一种基于传感器反馈的机器人磨削系统，该专利侧重于基于砂轮与工件之间磨削力、工件轮廓三维测量数据、以及砂轮的磨损程度检测来实时调整砂轮转速，但专利中的轮廓测量并不适用于叶片进排气边测量。

另外，上述技术中并不适用于对叶片曲率变化较大的进排气边进行测量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种集成自适应磨削和三维测量的叶片进排气边磨削机器人自动化装备；本发明采用六自由度关节式工业机器人为执行单元，采用变位机夹持叶片的工装方式，同时采用三轴运动平台搭配三维激光测量装置进行三坐标非接触式测量手段，能够解决现有技术中不能对叶片进排气边进行高精度磨削和测量的问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备，包括基台、六自由度机器人、磨削装置、变位机、三维激光测量装置和系统控制主机，所述六自由度机器人、变位机和系统控制主机均安装在基台上，其特征在于：

六自由度机器人，用于夹持磨削装置移动和驱动磨削装置作业，其包括末端腕部；

磨削装置，与六自由度机器人的末端腕部连接，用于磨削叶片进排气边；

变位机，用于夹持叶片并带动叶片旋转，其包括转台和台架，所述转台包括固定安装在基台上的机壳和设置在机壳内的旋转轴，所述台架固定安装在机壳上，所述旋转轴用于带动叶片旋转且其旋转中心线竖直设置；

三维激光测量装置，用于在每道磨削工序完成后对叶片进排气边进行在线测量，其包括三轴运动平台和三维激光测量装置，其中，三轴运动平台安装在台架上，能带动三维激光测量装置沿三轴移动，所述三维激光测量装置用于对叶片靠近进排气边的部位的侧面轮廓进行测量，以将测量数据传送给系统控制主机；

系统控制主机，与六自由度机器人和三维激光测量装置连接，用于采集三维激光测量装置测量得到的叶片侧面轮廓并将该轮廓与叶片理论模型进行比对，以对加工路径进行修正或者补偿，进而将更新后的加工路径发送给六自由度机器人执行。

优选地，所述磨削装置包括气动夹具、主轴、砂轮和冷却装置，所述气动夹具与六自由度机器人的末端腕部连接，所述主轴为电主轴，所述砂轮安装在主轴上，所述冷却装置用于对叶片进排气边进行冷却。

优选地，所述变位机还包括竖直位置可调整的变位机顶针，变位机顶针位于旋转轴的上方，所述变位机顶针用于和转台配合对叶片进行上下装夹固定。

优选地，所述六自由度机器人包括机器人本体和机器人控制器，所述系统控制主机通过现场总线分别与机器人控制器和三维激光测量装置连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明集成了自适应磨削和测量，可以保证叶片进排气边轮廓的加工精度；