一種絕熱層自適性打磨裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動機制造技術，具體涉及一種絕熱層自適性打磨裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)動機絕熱層硫化后，由于表面存在脫模劑、弱邊界層等原因，其表面能較低，需要對絕熱層表面打磨處理，使表面變粗糙，提高表面能，從而改善絕熱層與襯層、推進劑間粘接界面粘接強度。打磨過程中，打磨不到位起不到提高粘接強度作用甚至脫粘，打磨過度絕熱層厚度減薄引起絕熱層隔熱效果不足可能導致發(fā)動機解體。
[0003]絕熱層表面打磨方法主要有分為手工打磨和機械打磨。手工打磨即操作人員手持砂紙、銼等對絕熱層打磨。機械打磨即機械打磨人員采用砂盤機、拋光機對絕熱層表面打磨。
[0004]目前打磨方法主要存在如下弊端:
[0005]a)手工打磨:①打磨程度淺；②人員打磨力度控制不一致；③發(fā)動機絕熱層表面為曲面結構，不易操作，絕熱層表面打磨一致性差；④絕熱層打磨過程主要靠觀察絕熱層表面難以全部打磨到位；⑤手工打磨效率低。
[0006]b)人員手持打磨機給予絕熱層的正壓力起伏較大，絕熱層打磨后其表面往往出現(xiàn)“魚鱗狀”起伏，若打磨過程中控制不當，極易造成絕熱層過打磨致絕熱層低于設計厚度要求。同時，人員操作(2000-3000)r/min的砂盤機打磨，存在劃傷絕熱層或殼體質(zhì)量隱患。
[0007]c)對開口直徑在350mm以下或直徑在800mm以下的殼體，人員無法進入殼體內(nèi)對絕熱層打磨，只能借助工具在殼體外手工打磨絕熱層，絕熱層打磨情況無法檢查到位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于上述現(xiàn)有技術中所存在的問題，本發(fā)明提供一種絕熱層自適應打磨裝置及其方法，解決不同厚度、不同型面絕熱層打磨一致性差的問題，打磨“量化”，使得絕熱層打磨厚度可控。
[0009]本發(fā)明的具體技術方案如下:
[0010]一種絕熱層自適應打磨裝置，包括機械臂、電機、磨盤、激光掃描儀、位置傳感器、計算機控制系統(tǒng)，所述機械臂前端安裝有所述激光掃描儀，用于掃描絕熱層型面生成打磨絕熱層的坐標曲線數(shù)據(jù)，儲存在所述計算機控制系統(tǒng)中；所述磨盤的頭部安裝所述位置傳感器，打磨時所述位置傳感器根據(jù)所述坐標曲線數(shù)據(jù)自動打磨；所述電機同樣設置在所述機械臂前端；所述恒扭距電機上安裝所述磨盤，用于提供扭矩。
[0011]可選地，在所述機械臂前端安裝小臂和腕部，形成3個自由度的打磨姿態(tài)。
[0012]可選地，打磨時，所述機械臂沿殼體軸向移動，所述殼體環(huán)向轉動實現(xiàn)對殼體內(nèi)表面打磨。
[0013]本發(fā)明還提供一種絕熱層自適性打磨方法，包括步驟:
[0014]1)打磨前，所述機械臂沿殼體軸向移動，所述殼體沿環(huán)形轉動，對所述殼體表面進行激光掃描形成殼體相對所述機械臂的坐標曲線數(shù)據(jù)，并傳回所述計算機控制系統(tǒng)；
[0015]3)打磨時，所述機械臂按照所生成的坐標曲線數(shù)據(jù)打磨，并通過計算機控制系統(tǒng)實時修正所述位置傳感器傳回的位置數(shù)據(jù)，所述磨盤處由所述電機提供扭矩，所述磨盤接觸絕熱層開始打磨后，絕熱層作用于所述磨盤的反作用力大小會引起所述電機扭矩正比變化，而扭矩變化將引起電壓信號變化，在計算機控制系統(tǒng)中設定扭矩并自動修正傳輸?shù)碾妷盒盘?，修正所述電機的輸出功率控制打磨扭矩，使打磨過程的正壓力保持一致。
[0016]可選地，所述激光掃描儀以0.2ms/次速度掃描絕熱層型面生成打磨絕熱層的坐標曲線數(shù)據(jù)，儲存在計算機控制系統(tǒng)中。
[0017]可選地，所述計算機控制系統(tǒng)每10ms計算核對一次所述磨盤處傳回的坐標值，判定所述機械臂是否處于行進狀態(tài)，若有異常，所述磨盤停止轉動，所述機械臂自動退出所述殼體外停止打磨。
[0018]可選地，所述計算機控制系統(tǒng)以5ms/次自動修正傳輸?shù)碾妷盒盘枴?br>[0019]本發(fā)明的有益效果為:
[0020]1)不同部位、不同厚度、不同型面絕熱層打磨厚度減薄量在(0.02-0.03)mm ;
[0021]2)打磨程度“量化”，便于根據(jù)生產(chǎn)或試驗的粘界面強度調(diào)整絕熱層的打磨程度；
[0022]3)有自動修正和連鎖保護程序，避免絕熱層劃傷隱患。
【附圖說明】
[0023]圖1示出了一種絕熱層自適性打磨裝置的結構示意圖，圖中所示標記為:1計算機控制系統(tǒng)、2位置傳感器、3大臂、4小臂、5腕部、6激光掃描儀、7磨盤、8恒扭矩電機、9第一個位置傳感器、10第二個位置傳感器、11旋轉系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0024]下面詳細介紹本發(fā)明的具體實例。
[0025]絕熱層自動打磨時磨盤與絕熱層間保持一定傾角，磨盤施加絕熱層一定的正壓力實現(xiàn)對絕熱層表面的打磨。發(fā)動機絕熱層內(nèi)表面不同部位絕熱層厚度、型面不同，絕熱層表面不是絕對意義的平整。打磨過程，型面及厚度的變化導致磨盤正壓力變化，從而影響打磨一致性。針對該問題，開展絕熱層打磨自適性研究。
[0026]如圖1所示，在機械臂前端安裝激光掃描儀6，以0.2ms/次速度掃描絕熱層型面生成打磨絕熱層的坐標曲線數(shù)據(jù)，儲存在計算機控制系統(tǒng)1內(nèi)編制的計算機程序中。磨盤6處安裝兩個位置傳感器9和10，打磨時位置傳感器根據(jù)坐標曲線數(shù)據(jù)自動打磨。在機械臂前端安裝小臂4和腕部5，形成3個自由度，保證磨盤6處的姿態(tài)準確調(diào)整。
[0027]磨盤6由恒扭距電機8提供扭矩，磨盤6接觸絕熱層開始打磨后，絕熱層作用于磨盤的反作用力大小會引起恒扭距電機8扭矩正比變化，而扭矩變化將引起電壓信號變化，在計算機程序中設定扭矩并以5ms/次自動修正傳輸?shù)碾妷盒盘?，使打磨過程的正壓力保持一致。
[0028]自動打磨過程為機械臂沿軸向移動對環(huán)向轉動的殼體打磨，磨盤6相對于殼體做螺旋運動。若機械臂速度與殼體環(huán)向轉動速度不匹配，兩個“導程”不能相壓，將出現(xiàn)螺旋現(xiàn)象，即兩個“導程”間絕熱層無法打磨到位。通過調(diào)試不同參數(shù)打磨殼體內(nèi)絕熱層，絕熱層部位打磨的一致性，從而確定匹配的殼體轉速和機械臂移動速度。
[0029]自動打磨過程中殼體停轉或機械臂停止移動，磨盤6在同一位置打磨會造成絕熱層過打磨減薄。計算機程序每10ms計算核對一次磨盤6處傳回的坐標值，判定機械臂是否處于行進狀態(tài)，若有異常磨盤停止轉動、機械臂自動退出殼體外，停止打磨。殼體轉動電機處的電壓信號通過轉化實時傳入計算機由程序自動核對，若有異常磨盤停止轉動、機械臂自動退出殼體外停止打磨。
[0030]本發(fā)明技術在發(fā)動機上應用后，絕熱層不同部位厚度打磨減薄量均在(0.02-0.03)mm，各部位絕熱層表面均打磨出新面。殼體絕熱層打磨表面包覆襯層后經(jīng)X射線探傷無脫粘現(xiàn)象，殼體裝推進劑后地面試車成功。
【主權項】
1.一種絕熱層自適應打磨裝置，其特征在于:包括機械臂、電機、磨盤、激光掃描儀、位置傳感器、計算機控制系統(tǒng)，所述機械臂前端安裝有所述激光掃描儀，用于掃描絕熱層型面生成打磨絕熱層的坐標曲線數(shù)據(jù)，儲存在所述計算機控制系統(tǒng)中；所述磨盤的頭部安裝所述位置傳感器，打磨時所述位置傳感器根據(jù)所述坐標曲線數(shù)據(jù)自動打磨；所述恒扭距電機同樣設置在所述機械臂前端；所述電機上安裝所述磨盤，用于提供扭矩。2.根據(jù)權利要求1所述的絕熱層自適應打磨裝置，其特征在于:在所述機械臂前端安裝小臂和腕部，形成3個自由度的打磨姿態(tài)。3.根據(jù)權利要求1所述的絕熱層自適應打磨裝置，其特征在于:打磨時，所述機械臂沿殼體軸向移動，所述殼體環(huán)向轉動。4.一種根據(jù)權利要求1-3任一所述的絕熱層自適性打磨裝置進行打磨的方法，包括步驟: 1)打磨前，所述機械臂沿殼體軸向移動，所述殼體沿環(huán)形轉動，對所述殼體表面進行激光掃描形成殼體相對所述機械臂的坐標曲線數(shù)據(jù)，并傳回所述計算機控制系統(tǒng)； 3)打磨時，所述機械臂按照所生成的坐標曲線數(shù)據(jù)打磨，并通過計算機控制系統(tǒng)實時修正所述位置傳感器傳回的位置數(shù)據(jù)；所述磨盤處由所述電機提供扭矩，所述磨盤接觸絕熱層開始打磨后，絕熱層作用于所述磨盤的反作用力大小會引起所述電機扭矩正比變化，而扭矩變化將引起電壓信號變化，在計算機控制系統(tǒng)中設定扭矩并自動修正傳輸?shù)碾妷盒盘枺拚鲭姍C的輸出功率控制打磨扭矩，使打磨過程的正壓力保持一致。5.根據(jù)權利要求4所述的絕熱層自適應打磨方法，其特征在于:所述激光掃描儀以0.2ms/次速度掃描絕熱層型面生成打磨絕熱層的坐標曲線數(shù)據(jù)，儲存在所述計算機控制系統(tǒng)中。6.根據(jù)權利要求4所述的絕熱層自適應打磨方法，其特征在于:所述計算機控制系統(tǒng)每10ms計算核對一次所述磨盤處傳回的坐標值，判定所述機械臂是否處于行進狀態(tài)，若有異常，所述磨盤停止轉動，所述機械臂自動退出所述殼體外停止打磨。7.根據(jù)權利要求4所述的絕熱層自適應打磨方法，其特征在于:所述計算機控制系統(tǒng)以5ms/次自動修正傳輸?shù)碾妷盒盘枴?br>【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動機制造技術，具體涉及一種絕熱層自適性打磨裝置及其方法，包括機械臂、電機、磨盤、激光掃描儀、位置傳感器、計算機控制系統(tǒng)，所述機械臂前端安裝有所述激光掃描儀，用于掃描絕熱層型面生成打磨絕熱層的坐標曲線數(shù)據(jù)，儲存在所述計算機控制系統(tǒng)中；所述磨盤的頭部安裝所述位置傳感器，打磨時所述位置傳感器根據(jù)所述坐標曲線數(shù)據(jù)自動打磨；所述電機同樣設置在所述機械臂前端；所述恒扭距電機上安裝所述磨盤，用于提供扭矩。本發(fā)明使得打磨“量化”，使得絕熱層打磨厚度可控，使得不同部位、不同厚度、不同型面的絕熱層厚度打磨一致性較高。
【IPC分類】B24B49/16, B24B19/00, B24B49/12
【公開號】CN105252381
【申請?zhí)枴緾N201510650019
【發(fā)明人】趙家杰, 郭建忠, 孫貞信
【申請人】內(nèi)蒙古航天紅峽化工有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月28日