技术领域
[0001] 本发明属于弯管焊缝内焊漏处理技术领域，具体涉及一种液体火箭发动机弯管焊缝内焊漏自动打磨方法。
相关背景技术
[0002] 液体火箭发动机系统主管路作为氧化剂和燃料的供应主通道，弯管焊缝反面必须圆滑过渡，不能有滴状焊漏和尖锐突起，否则容易被流经此腔道的高压、高速的液氧或燃气冲刷，产生多余物，严重影响发动机的工作可靠性。
[0003] 做为系统主管路组成部分的弯管，采用半管拼焊工艺，会产生一条长外径纵焊缝、一条短内径纵焊缝。在纵缝焊接完毕后，依据技术要求，需对反面焊漏进行打磨，要求反面焊漏不高于0.5mm，打磨时允许向主材凹陷不大于0.3mm。
[0004] 弯管纵焊缝形式，如图1所示。
[0005] 现有焊漏打磨工艺主要依靠工人使用风动磨头或锉刀人工打磨。人工打磨对操作者的技能水平要求高，焊漏余高满足技术要求的难度大，产品质量及可靠性差。经常出现因余高过高重复打磨、或打磨过量超余高下限要求、需重新补焊再次打磨的问题。
具体实施方式
[0034] 本发明设计了一种液体火箭发动机弯管焊缝内焊漏自动打磨方法，将弯管焊缝内焊漏的打磨工艺由传统使用风动砂轮的手工打磨进行改变，通过照相测量找准打磨起始点，机械手抓取旋转打磨头实现打磨，并通过浮动主轴+力反馈+线激光检测结合实现闭环控制，能够将弯管焊漏打磨量始终控制在一个精确范围内，达到焊漏相对于母材不高于0.5mm，向主材凹陷不大于0.3mm的目标，整体精度由于0.02mm。
[0035] 本发明液体火箭发动机弯管焊缝内焊漏自动打磨方法其关键点在于：保证弯管上料的一致性和重复性，找准打磨起始点，准确控制打磨量以及打磨完成后焊漏检测。如图4所示，包括如下步骤：
[0036] (1)保证弯管上料的一致性和重复性
[0037] 根据弯管角度、弯曲半径以及弯管直径制作仿形夹块(弯管角度公差≤±1°，弯曲半径公差≤0.5mm，弯管直径公差≤3mm)，以上三项数据均按上差制作，保证尺寸合格的弯管全部能够准确放入仿形夹块，仿形夹块采用树脂材料并通过3D打印完成，防止老化变形。
[0038] 弯管上料后将弯管端面与夹块端面对齐，弯管弧面无翘曲，使用压紧机构将弯管压紧。
[0039] (2)确定打磨起始点
[0040] 如图2和图3所示，通过照相测量的方式，拍摄焊漏形貌，形成弯管一端的截面图，取截面图的最高点作为打磨起始点，最高点与管径外缘间距作为打磨量；根据弯管焊漏的宽度尺寸形成打磨宽度；
[0041] (3)控制打磨量进行打磨
[0042] 以弯管弯曲半径、仿形夹块的圆心点以及弯管角度生成一段圆弧，结合打磨起始点和打磨量形成打磨轨迹，通过机器人带动旋转打磨头按所述打磨轨迹进行打磨，同步启动除尘系统；机器人进行打磨时通过浮动主轴结合力反馈的形式控制打磨量，打磨时判断力反馈的值是否满足力反馈设定值，如果不满足则以原打磨起始点继续加力打磨；如果满足则进入步骤(4)；
[0043] 形成打磨轨迹具体为：以打磨起始点开始，沿弯管弯曲半径、仿形夹块的圆心点(与弯管圆心点重合)以及弯管角度生成一段圆弧，打磨头从圆弧的起点开始打磨到圆弧的终点截止，然后打磨头沿打磨宽度方向偏置一定距离(此距离与打磨进给量有关，需要根据管材材料、打磨头材质通过试验获得)后反向打磨，直至打磨区域覆盖打磨宽度为止。
[0044] 本发明中，仿形夹块的圆心点与弯管圆心点重合；
[0045] 本发明中，通过浮动主轴+力反馈的形式保证焊漏相对于母材不高于0.5mm，向主材凹陷不大于0.3mm。
[0046] 所述浮动主轴，用于保证打磨力的恒定，适应弯管实际的弯曲半径与理论弯曲半径的偏差、弯管实际壁厚与理论壁厚的偏差，从而保证打磨过程不损伤弯管基体。所述力反馈，即为打磨头打磨力向浮动主轴的反馈，是浮动主轴实现功能的基础条件，保证打磨力的恒定。
[0047] 力反馈设置值根据前期试验获得，与打磨头的材料、弯管材料、进给量相关，通过前期试验摸索出打磨头转速、沿打磨轨迹的进给量、沿管径方向的双向进给量。
[0048] 前期试验需标定打磨头外缘中间点与仿形夹块端面固定点相对位置关系，即将打磨头与弯管放入同一个坐标系中，保证打磨起始点和打磨轨迹的准确性。
[0049] 根据弯管焊漏的宽度尺寸形成打磨宽度，一般≤10mm。
[0050] 打磨过程中注意粉尘的收集、噪音的隔绝、以及打磨机构的物理隔离。
[0051] (4)打磨完成后进行焊漏检测；
[0052] 通过线激光器对焊漏及两侧±5mm区域进行激光点云测量，形成焊漏相对于母材高度的具体量值，判定打磨是否合格。
[0053] 实施例：
[0054] 本实施例给出一种液体火箭发动机弯管焊缝内焊漏自动打磨工艺方法，前提是三项关键基础数据偏差必须满足弯管角度公差≤±1°，弯曲半径公差≤0.5mm，弯管直径公差≤3mm。通过照相测量的方式，形成弯管一端的截面图，取截面图的最高点作为打磨起始点，最高点与管径外缘间距作为打磨量。根据弯管弯曲半径和仿形夹块的圆心点形成打磨轨迹。根据弯管焊漏的宽度尺寸形成打磨宽度。根据弯管内径在打磨宽度上形成打磨轨迹。
[0055] 弯管材料包括1Cr18Ni9Ti、S‑03、S‑06、GH202等特种钢材，装置包括打磨头、转台、夹具、机器人控制系统、视觉识别系统、除尘系统和隔音系统。仿形夹块采用树脂材料并通过3D打印完成，防止老化变形。
[0056] 标定打磨头外缘中间点与仿形夹块端面固定点相对位置关系，建立统一坐标系。通过试验摸索出针对不同材料弯管的打磨头转速、沿打磨宽度的进给量以及沿管径方向的进给量(与浮动主轴的打磨力相关)。打磨执行机构仿照旋转锉方式对焊漏进行打磨。打磨过程中注意粉尘的收集、噪音的隔绝、以及打磨机构的物理隔离。
[0057] 工作人员在上料工位将产品置于仿形夹块上，夹紧气缸动作夹紧产品，扫描相机对产品焊缝进行扫描定位，找准打磨起始点，扫描完毕，转台带着夹具及产品转动至隔音间，打磨机器人带动打磨头沿焊缝进行打磨工作，同时除尘系统启动，打磨完成后转台带着夹具及产品转出隔音间，同时下一个待打磨弯管进入隔音间进行打磨工作，工作人员取下已打磨完成产品并放上下一工件，循环继续。
[0058] 通过本发明形成的工艺方法，对液体火箭发动机弯管焊缝内焊漏进行自动化打磨，使液体火箭发动机导管内壁质量和通径满足使用要求，使焊漏打磨工作可控，解决了生产瓶颈问题，提高了生产合格率。
[0059] 本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
