[发明专利]测量-铣削-去毛刺-磨抛一体化的机匣加工装置及方法

说明书

本发明属于智能加工制造领域，并具体公开了一种测量‑铣削‑去毛刺‑磨抛一体化的机匣加工装置及方法，其包括工具组件、快换工具支架和机器人，工具组件包括四种工具：长悬伸测量工具、长悬伸铣削工具、长悬伸去毛刺工具和长悬伸磨具，长悬伸测量工具用于获取机匣各部位的加工余量；长悬伸铣削工具用于对机匣进行铣削粗加工；长悬伸去毛刺工具用于对机匣棱边的毛刺去除；长悬伸磨具用于对机匣内腔表面进行精加工；四种工具独立活动安装在快换工具支架中；使用时机器人更换安装不同工具进行机匣加工。本发明实现了机匣机器人自动化加工，保证了机匣从测量、铣削、去毛刺到磨抛的稳定加工，减少了人工干预，提高了机匣的加工效率和加工质量。

技术领域

本发明属于智能加工制造领域，更具体地，涉及一种测量-铣削-去毛刺-磨抛一体化的机匣加工装置及方法。

背景技术

在新一代的航空发动机中，机匣是航空发动机的重要零件之一，其作为整个发动机的基座，是安装支撑转子和固定转子的重要部件，发动机的推力通过机匣作用于飞机；因此，机匣作为航空发动机上的主要承力部件，对其强度和加工精度要求较高，其制造技术属于国际性难题。

机匣由外环、内环及整流板构成，其毛坯多为砂型铸造铝镁合金件，其气道面及支板面径向空间小、腔底深、材料去除量大，导致加工效率低，薄壁零件、长悬伸刀具导致整体刚度差，易产生形变误差，加工过程的余量检测、刀路规划和过程仿真困难。目前航空企业中，铸造型机匣的气道面及支板面的去余量与光整加工多采用人工方式，其加工效率低、加工精度无法保障、工人劳动强度大、工作环境差。五轴数控机床相对于手工抛磨可以显著提高加工效率和质量，但也存在明显缺点：(1)成本高，成套精密机床需要几百万人民币；(2)不具备指定磨削余量的变力自适应加工能力，无法构成力控制闭环加工回路。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种测量-铣削-去毛刺-磨抛一体化的机匣加工装置及方法，其目的在于，实现对机匣的测量、铣削、去毛刺、磨抛一体化自动加工，整个过程无需人工参与，提高了加工效率和加工稳定性，且成本较低。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种测量-铣削-去毛刺-磨抛一体化的机匣加工装置，包括工具组件、快换工具支架和机器人，其中：

所述工具组件包括四种工具：长悬伸测量工具、长悬伸铣削工具、长悬伸去毛刺工具和长悬伸磨具，其中，所述长悬伸测量工具用于获取机匣各部位的加工余量；所述长悬伸铣削工具用于对机匣进行铣削粗加工；所述长悬伸去毛刺工具用于对机匣棱边的毛刺去除；所述长悬伸磨具用于对机匣内腔表面进行精加工；该四种工具独立活动安装在所述快换工具支架中；使用时，所述机器人从所述快换工具支架中更换安装不同工具进行机匣加工。

作为进一步优选的，所述长悬伸磨具包括磨具控制器以及依次连接的磨具安装法兰、延长杆组件、三轴力传感器、磨抛电主轴、磨头，其中，所述延长杆组件包括多个嵌套活动安装的延长杆，所述三轴力传感器用于测量磨抛过程中的接触力，所述磨具控制器用于控制磨抛过程中的接触力。

作为进一步优选的，所述长悬伸磨具还包括二自由度伺服运动平台，其安装在所述磨具安装法兰和延长杆组件之间，该二自由度伺服运动平台用于微调所述磨头在横向和纵向上的位置。

作为进一步优选的，所述长悬伸去毛刺工具包括依次连接的去毛刺器安装法兰、被动去毛刺器和旋转锉刀，所述被动去毛刺器可沿径向浮动，且其转速通过气压控制。

作为进一步优选的，所述长悬伸铣削工具包括铣削电主轴、铣刀和主轴控制器，其中，所述铣削电主轴上设置有抱夹，该抱夹用于与机器人连接，所述铣刀夹持于所述铣削电主轴末端，所述主轴控制器用于调节铣削电主轴的转速。

作为进一步优选的，所述铣刀为长悬伸锥形铣刀，该铣刀长度为150mm～300mm。

作为进一步优选的，所述长悬伸测量工具包括传感器安装法兰和激光位移传感器，所述传感器安装法兰一端安装所述激光位移传感器，另一端用于与机器人连接。