一种人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统及方法与流程

本发明属于自动化加工领域，具体涉及一种人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统及方法。

背景技术：

固体推进剂装药整型普遍应用于火工品行业，用于浇注完成的发动机端面整形加工过程。固体推进剂浇注固化成型后，要对其端面及型腔面进行修整，称之为“整形”。随着导弹武器对固体推进剂能量性能要求的不断提高，药型及药面形状也越来越复杂。其次，固体推进剂中应用了各种形式的聚合物材料，对各种因素产生的热应力、摩擦力、冲击力、静电积累等十分敏感，很容易发生爆燃事故。这些因素都使得固体推进剂的整形加工难度系数与危险系数都大大增加。

目前，在火工品行业中，复合固体推进剂装药整型工序采用半自动化车床整形和手工切削整形结合的方式进行，大部分产品整形完全依靠手工完成。主要工艺过程是将发动机固定，由1、2名操作人员，沿着已固化脱模后的推进剂内腔，用非金属材料或铍青铜做的简易工具一点点地进行径向、轴向修整，一边修整，一边测量，以近似达到所要求的复杂立体型面。这种用人工修整复杂型面的方法其精度一致性是无法保证的，稍有不慎引起“过切”，就会酿成损失。人工清理，清理过程利用清理刀具将螺纹根部残药刮掉，操作安全性和清理一致性较低。整个整型过程人工控制因素较多，安全程度低。而且，这种整形方法，操作人员与发动机直接接触，存在事故隐患，容易发生爆燃事故，对加工人员造成伤亡。通过对国内外固体推进剂事故进行统计，整形过程事故率高达28％。

技术实现要素：

为了提高整形精度及保证整形过程的人员安全，本发明提供一种人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统，采用全自动化机械整形，工作阶段无人员参与，从而在根本上保证了人员安全。减少了人为因素，也整体降低了整形事故发生率。

本发明的技术解决方案是：一种人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统，其特征在于：包括控制系统、视觉系统、桁架机械手铣削整形加工机及螺纹清理机；所述视觉系统用于采集待整形发动机位置信息及端面信息；所述桁架机械手用于精确搬运待搬运对象至目标位置；所述铣削整形加工机包括铣削主轴刀具，用于对发动机两端按照要求进行铣削加工；所述螺纹清理机包括清理主轴刀具，用于清理铣削加工后的发动机螺纹缝隙残留药；

控制系统中存储加工程序，加工程序在处理器中运行时，实现以下过程：

步骤一、根据视觉系统采集的待整形发动机位置信息，控制桁架机械手将待整形发动机搬运至铣削整形加工机，铣削整形加工机对发动机进行定位锁紧，根据视觉系统处理的铣削主轴刀具与待整形发动机端面位置信息，控制铣削整形加工机中的铣削主轴刀具按照图纸要求对发动机两端端面进行铣削加工；

步骤二、桁架机械手搬运端面整形结束的发动机至螺纹清理机；螺纹清理机对发动机进行定位锁紧，根据视觉系统处理的清理主轴刀具与待清理发动机端面位置信息，控制螺纹清理机的清理主轴刀具按照图纸要求对发动机两端端面进行清理。

进一步地，所述铣削整形加工机包括第一机架、位于第一机架上的第一支撑压紧单元、第一刀架龙门单元；所述视觉系统包括第一视觉系统；所述第一支撑压紧单元用于锁紧待整形发动机，且能够在中间支撑压紧电机的带动下沿第一机架长度方向移动；所述第一刀架龙门单元上设置铣削主轴刀具，铣削主轴刀具能够在驱动电机的带动下沿第一机架长度、宽度及高度方向移动；所述第一视觉系统用于采集铣削主轴刀具刀尖与待加工发动机端面位置信息，并将位置信息反馈至控制系统；控制系统根据获取的位置信息控制铣削主轴刀具的驱动电机带动铣削主轴刀具按照图纸要求对发动机端面进行整形加工。

进一步地，所述第一支撑压紧单元包括第一支撑压紧龙门架、相对设置在支撑压紧龙门架上的第一压紧块与第一支撑块及带动第一压紧块移动的第一气缸；所述第一支撑压紧龙门架的底部与第一机架配合，能够在中间支撑压紧电机的带动下沿第一机架长度方向移动；所述第一压紧块内壁与待整形的发动机外壁形状匹配；所述第一支撑块采用v型支撑块；所述第一气缸能够在控制系统的控制下带动第一压紧块移动，锁紧待整形发动机。

进一步地，所述第一支撑压紧单元还包括设置在第一支撑压紧龙门架底座上用于收集切削废屑的第一药削收集盒及设置在第一支撑压紧龙门架底座上的第一安全护板；所述第一安全护板上开有尺寸与待整形发动机直径一致的孔，所述第一安全护板位于第一支撑压紧单元与第一刀架龙门单元之间；铣削主轴刀具刀尖采用铍青铜材质制作。

进一步地，所述第一刀架龙门单元还包括第一刀架龙门架、第一主轴安装板及第一刀架安装板；所述第一刀架龙门架底部与第一机架配合，在第一x轴电机的带动下沿第一机架长度方向移动；所述第一主轴安装板用于固定铣削主轴刀具；所述第一刀架安装板能够在第一y轴电机的带动下在第一刀架龙门架上沿第一机架高度方向移动；所述第一主轴安装板能够在第一z轴电机的带动下在第一刀架安装板上沿第一机架宽度方向移动。

进一步地，所述铣削主轴刀具包括铣削主轴电机、铣削主轴减速机、铣削主轴、铣削刀座及刀具；铣削主轴电机输出轴通过铣削主轴减速机与铣削主轴连接，带动铣削主轴转动；所述铣削刀座固定在铣削主轴的输出端，刀具固定在铣削刀座上，所述刀具采用铣刀中的盘铣刀。

进一步地，所述第一视觉系统包括第一轴向对刀相机和第一径向对刀相机；所述第一轴向对刀相机设置在第一支撑压紧龙门架上；所述第一径向对刀相机设置在第一刀架龙门架上；所述第一轴向对刀相机用于对待整形发动机轴向边缘和铣削主轴刀具边缘进行拍照，并根据采集到的照片信息计算发动机轴向边缘和铣削主轴刀具边缘的距离信息，反馈给控制系统；所述第一径向对刀相机用于对待整形发动机端面进行拍照，并根据采集的照片信息计算待整形发动机实际圆心坐标及直径信息，反馈给控制系统。

进一步地，第一支撑压紧单元与第一刀架龙门单元均为两组，两两相对分别设置在第一机架的上，两组第一支撑压紧单元能够在中间支撑压紧电机的带动下沿第一机架长度方向相向或相背移动；两组第一刀架龙门单元能够在第一x轴电机的带动下沿第一机架长度方向相向或相背移动；所述步骤三具体为：

3.1)根据待整形发动机尺寸，控制系统控制两组第一支撑压紧单元沿第一机架长度方向相向或相背移动，使得待整形发动机的两端放置在两组第一支撑块上；

3.2)控制系统控制第一气缸带动第一压紧块移动，锁紧待整形发动机；

3.3)、根据第一视觉系统反馈的数据控制铣削整形加工机中的铣削主轴刀具按照图纸要求对发动机两端端面同时进行铣削加工。

进一步地，所述螺纹清理机包括第三机架、设置在第三机架上的第三支撑压紧单元及第三刀架龙门单元；所述视觉系统还包括第三视觉系统；所述第三支撑压紧单元用于锁紧待清理发动机，能够在驱动电机的带动下沿第三机架长度方向移动；所述第三刀架龙门单元包括清理主轴刀具，清理主轴刀具能够在驱动电机的带动下沿第三机架长度、宽度及高度方向移动；所述第三视觉系统用于采集清理主轴刀具刀尖与待加工发动机端面位置信息，并将位置信息反馈至控制系统；控制系统根据获取的位置信息控制清理主轴刀具驱动电机带动清理主轴刀具按照图纸要求对发动机螺纹进行清理。

进一步地，所述第三支撑压紧单元包括第三支撑压紧龙门架、相对设置在第三支撑压紧龙门架上的第三压紧块与第三支撑块及带动第三压紧块移动的第三气缸；所述第三支撑压紧龙门架的底部与第三机架配合，能够在驱动电机的带动下沿第三机架长度方向移动；所述第三压紧块内壁与待清理的发动机外壁形状匹配；所述第三支撑块采用v型支撑块；所述第三气缸能够在控制系统的控制下带动第三压紧块移动，锁紧待清理发动机。

进一步地，所述第三支撑压紧单元还包括设置在第三支撑压紧龙门架底座上用于收集清理废屑的第三药削收集盒及设置在第三支撑压紧龙门架底座上的第三安全护板；所述第三安全护板上开有尺寸与待清理发动机直径一致的孔，所述第三安全护板位于第三支撑压紧单元与第三刀架龙门单元之间。进一步地，所述第三刀架龙门单元还包括第三刀架龙门架、第三主轴安装板及第三刀架安装板；所述第三刀架龙门架的底部与第三机架配合，在第三x轴电机的带动下沿第三机架长度方向移动；所述第三主轴安装板用于固定清理主轴刀具；所述第三刀架安装板能够在第三z轴电机的带动下在第三刀架龙门架上沿第三机架高度方向移动；所述第三主轴安装板能够在第三y轴电机的带动下在第三刀架安装板上沿第三机架宽度方向移动。

进一步地，所述第三视觉系统包括第三轴向对刀相机和第三径向对刀相机；所述第三轴向对刀相机设置在第三支撑压紧龙门架上；所述第三径向对刀相机设置在第三刀架龙门架上；所述第三轴向对刀相机用于对待清理发动机轴向边缘和清理主轴刀具边缘进行拍照，并根据采集到的照片信息计算发动机轴向边缘和清理主轴刀具边缘的距离信息，反馈给控制系统；所述第三径向对刀相机用于对待清理发动机端面进行拍照，并根据采集的照片信息计算待清理发动机实际圆心坐标及直径信息，反馈给控制系统。

进一步地，第三支撑压紧单元与第三刀架龙门单元均为两组，两两相对分别设置在第三机架的上，两组第三支撑压紧单元能够在驱动电机的带动下沿第三机架长度方向相向或相背移动；两组第三刀架龙门单元能够在驱动电机的带动下沿第三机架长度方向相向或相背移动；所述步骤四具体为：

4.1)根据待清理发动机尺寸，控制两组第三支撑压紧单元沿第三机架长度方向相向或相背移动，使得待清理发动机的两端放置在两组第三支撑块上；

4.2)控制系统控制第三气缸带动第三压紧块移动，锁紧待清理发动机；

4.3)、根据第三视觉系统反馈的数据控制螺纹清理机的清理主轴刀具按照图纸要求对发动机两端端面同时进行清理。

进一步地，所述螺纹清理机还包括鱼眼相机，所述鱼眼相机固定在第三主轴安装板上，用于采集清理完成后发动机端面信息，判断清理效果；清理主轴刀具刀尖采用铍青铜材质制作。

进一步地，所述清理主轴刀具包括清理主轴电机、清理主轴减速机、同步带轮、清理主轴及浮动刀座组件；清理主轴电机通过清理主轴减速机与同步带轮带动清理主轴及浮动刀座组件转动；所述浮动刀座组件包括浮动刀座与位于浮动刀座外部且与清理主轴平行设置的螺纹刀延长杆；所述浮动刀座内部设有顶丝、径向限位弹簧及第一导向轴；所述第一导向轴通过直线轴承固定在浮动刀座内部且位于清理主轴的径向方向，其一端伸出浮动刀座与螺纹刀延长杆固连，另一端套装径向限位弹簧并与顶丝相对；所述螺纹刀延长杆指向待清理发动机的端部通过第二导向轴套筒固定与螺纹刀延长杆同轴的第二导向轴，第二导向轴的一端位于螺纹刀延长杆内部且套装轴向限位弹簧，第二导向轴的另一端伸出第二导向轴套筒并固连螺纹刀安装块，螺纹刀固定在螺纹刀安装块上，其刃角与所清理发动机螺纹大小一致。

进一步地，铣削整形加工机、螺纹清理机还包括刀具温度检测单元、冷风系统及吸尘器；刀具温度检测单元采用带安全栅的非接触式红外测温仪，分别对铣削整形加工机、螺纹清理机的铣削主轴刀具及清理主轴刀具温度进行测量；冷风系统分别对铣削整形加工机、螺纹清理机的铣削主轴刀具及清理主轴刀具刀尖进行降温；吸尘器用于吸除加工部位产生的粉尘。

进一步地，该加工整形系统还包括称重机及上下线工装；所述称重机用于对整形清理完成的发动机进行称重；所述上下线工装用于放置待整形发动机和加工完成的发动机。

进一步地，电机均为隔爆型防爆伺服电机；红外测温仪为本安型防爆红外测温探头；称重机为防爆称重机，吸尘器为防爆吸尘器，视觉系统为隔爆型防爆视觉系统。

本发明还提供一种上述的整形系统实现人机隔离自动化铣削整形加工方法，包括以下步骤：

s1、桁架机械手搬运发动机至铣削整形加工机，铣削整形加工机对发动机进行定位锁紧，第一轴向对刀相机和第一径向对刀相机拍照，第一视觉系统运算发动机x轴、y轴、z轴的偏移量，反馈给控制系统，控制系统控制铣削主轴刀具按照图纸要求对发动机两端端面同时进行铣削加工；

s2、桁架机械手搬运端面整形结束的发动机至螺纹清理机；螺纹清理机对发动机进行定位锁紧，第三轴向对刀相机和第三径向对刀相机拍照，第三视觉系统运算发动机x轴、y轴、z轴的偏移量，反馈给控制系统，控制系统控制清理主轴刀具按照图纸要求同时对发动机两端进行清理加工。

进一步地，步骤s1的加工过程中，刀具温度监测单元监控铣削主轴刀具温度，温度超过设定温度时，停止加工作业，冷风系统开始对铣削主轴刀具降温；

步骤s2整个清理加工过程中吸尘系统工作，吸出清理过程产生的药粉；清理过程中，刀具温度监测单元监控清理主轴刀具温度，温度超过设定温度时，停止加工作业，冷风系统开始对清理主轴刀具降温；

步骤s2之后还包括步骤s3：桁架机械手搬运清理结束的发动机至称重机上，称重机称重，系统存储记录，桁架机械手搬运发动机至上下线工装。

本发明的有益效果是：

1、本发明首次将人机隔离、全流程自动化、信息化引入到铣削整形加工系统领域中，应用前景非常广阔。全流程无需人工干预，依次完成自动上下料、视觉对刀、加工、清理、刀具温度检测、刀具降温，自动称重等工艺流程。人机隔离做到了操作人员现场“零暴露”，保证了操作人员的安全，降低了操作人员的劳动强度，减少了操作人员的数量。

2、本发明将发动机整形加工方法从过去的手工加工改为铣削加工。铣削整形加工工艺首次应用于发动机药面端面整形工序，并且采用两端同时加工，解决了人工整形安全性低、精度低、效率低等问题。实现了生产加工过程，作业人员从加工车间到操控间转移，并提高产品的一致性。

3、本发明首次将视觉对刀技术应用于发动机药面整形工序，相比以往人工对刀环节，提高了铣削加工的对刀精度，为铣削加工人机隔离的基础技术。

4、本发明螺纹清理机首次实现发动机内壁螺纹残药的自动清理，远程观察发动机内腔螺纹的清理效果，并且采用两端同时清理，解决了人工清理安全性低、效率低等问题。实现了清理过程，作业人员从加工车间到操控间转移。

5、本发明整形机整形、清理机清理过程中，可自动收集药粉，增加了加工环境的安全性。防爆吸尘技术的应用，解决了加工、清理过程产生的药粉末，沉积到设备表面而导致的安全隐患，提高了系统的安全系数。

6、系统集成温度检测单元和冷风系统，对工作中刀具温度进行监控，温度过高时可利用冷风系统进行降温，使刀具温度控制在一定温度以下，防止温度过高发生危险。

7、系统电气设备及元器件完全符合防爆等级exdiibt4要求。隔爆型防爆伺服电机、本安型防爆传感器、本安型防爆红外测温探头、防爆称重机、防爆吸尘器、隔爆型防爆视觉系统、防静电拖链等防爆设备，保证系统的防爆要求。

附图说明

图1为实施例人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统的轴侧图；

图2为实施例人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统的俯视图；

图3a为实施例桁架机械手主视图；

图3b为实施例桁架机械手俯视图；

图3c为实施例桁架机械手侧视图；

图3d为图3a中ⅲ放大图；

图3e为图3c中ⅳ放大图；

图4为实施例铣削整形加工机的轴侧图；

图5a为实施例第一支撑压紧单元的主视图；

图5b为实施例第一支撑压紧单元的轴侧图；

图6a为实施例第一刀架龙门单元的主视图；

图6b为实施例第一刀架龙门单元的轴侧图；

图7为实施例第一机架的轴侧图；

图8a为实施例铣削主轴刀具主视图；

图8b为实施例铣削主轴刀具剖视图；

图9a为实施例螺纹清理机的主视图；

图9b为实施例螺纹清理机的侧视图；

图9c为实施例螺纹清理机的轴侧图；

图10a为实施例第三支撑压紧单元的主视图；

图10b为实施例第三支撑压紧单元的轴侧图；

图11a为实施例第三刀架龙门单元的主视图；

图11b为实施例第三刀架龙门单元的轴侧图；

图12为实施例清理主轴组件的剖视图；

图13为实施例浮动刀座组件的剖视图；

图中附图标记为：1-桁架机械手，3-铣削整形加工机，4-螺纹清理机，5-冷风系统，6-吸尘系统，7-称重机，8-上下线工装；

11-立柱，12-x轴，13-y轴，14-z轴，15-r轴，16-抓手，17-铍青铜抓指；18-视觉引导相机；

31-第一机架，32-第一支撑压紧单元，33-第一刀架龙门单元，34-第一轴向对刀相机，35-第一径向对刀相机，36-铣削主轴刀具，37-端盖拆除后的发动机；

311-拖链组件，312-中间左右侧旋丝杠，313-极限限位块，314-左侧第一x轴电机，315-左侧第一x轴丝杠，316-滑块安装组件，317-中间支撑压紧电机，318-右侧第一x轴丝杠，319-右侧第一x轴电机；

321-第一支撑压紧龙门架，322-第一压紧块，323-第一支撑块，324-第一气缸，325-第一药削收集盒，326-第一安全护板；

331-第一刀架龙门架，332-第一主轴安装板，333-第一刀架安装板；334-第一z轴电机，335-第一y轴电机，336-第一z轴丝杠，337-第一y轴丝杠；

361-铣削主轴电机，362-铣削主轴减速机，363-铣削主轴，364-铣削刀座，365-铣削主轴刀具，367-轴承挡圈，368-主轴轴承座，369-角接触球轴承；

41-第三机架，42-第三支撑压紧单元，43-第三刀架龙门单元，44-清理主轴刀具，45-第三轴向对刀相机，46-第三径向对刀相机，47-鱼眼相机，48-待清理发动机；49-第三x轴电机，50-第三z轴电机，51-第三y轴电机，52-第三y轴丝杠，53-第三z轴丝杠，

421-第三支撑压紧龙门架，422-第三压紧块，423-第三支撑块，424-第三气缸；425-第三药削收集盒，426-第三安全护板；

431-第三刀架龙门架，432-第三主轴安装板，433-第三刀架安装板；

441-清理主轴电机，442-清理主轴减速机，443-同步带轮，444-清理主轴，445-浮动刀座组件，446-法兰，447-轴承挡圈，448-主轴轴承座，449-角接触球轴承，450-主轴柄，451-清理主轴减速机安装板；

4451-浮动刀座，4452-第一导向轴，4453-顶丝，4454-径向限位弹簧，4455-螺纹刀延长杆，4456-螺纹刀，4457-第二导向轴，4458-轴向限位弹簧，4459-第二导向轴套筒，4450-螺纹刀安装块，4460-直线轴承。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

实施例一

如图1及图2所示，本实施例人机隔离自动化铣削整形及清理加工系统，主要由桁架机械手1、视觉系统、铣削整形加工机3、螺纹清理机4、电控柜和工控机等组成。工控机中存储加工程序，加工程序在处理器中运行时，实现以下过程：控制桁架机械手1搬运上下线工装上的待整形发动机至铣削整形加工机3，铣削整形加工机3对发动机进行定位锁紧，按照视觉系统反馈的数据控制铣削整形加工机按照图纸要求对端面进行铣削加工。控制桁架机械手1搬运整形后的发动机至螺纹清理机4，螺纹清理机4对发动机进行定位锁紧，按照视觉系统反馈的数据控制螺纹清理机按照图纸要求对发动机内腔螺纹进行清理。

如图3a、3b、3c、3d及3e所示，桁架机械手由立柱11、x轴12、y轴13、z轴14、r轴15、抓手16、铍青铜抓指17及视觉引导相机18组成，为现有技术，此处不再赘述。桁架机械手负责物料搬运，主要负责发动机在上下线工装、铣削整形加工机、螺纹清理机、称重机之间的移栽。上下料工装采用叉车放置，在机械手抓手部件上设置有视觉引导相机，帮助机械手系统判断发动机的准确位置，也可利用现有技术中的其他机械手实现。

铣削整形加工机3按照图纸要求对发动机药面进行铣削加工，两端同时加工，如图4所述，铣削整形加工机包括第一机架31、位于第一机架31上的左侧第一支撑压紧单元32、右侧第一支撑压紧单元32、左侧第一刀架龙门单元33及右侧第一刀架龙门单元33；当然，也不一定为左右两侧，也可以是其他数量，只要能够支撑压紧发动机即可。

第一支撑压紧单元32用于固定待整形发动机，且能够在中间支撑压紧电机317的带动下沿第一机架31长度方向移动；本实施例中，第一支撑压紧单元如图5a及图5b所示，包括第一支撑压紧龙门架321、相对设置在第一支撑压紧龙门架321上的第一压紧块322与第一支撑块323及带动第一压紧块322移动的第一气缸324；第一支撑压紧龙门架321的底部与第一机架31配合，能够在中间支撑压紧电机317的带动下沿第一机架31长度方向移动；第一压紧块322内壁与待整形的发动机外壁形状匹配，第一支撑块323采用v型支撑块；第一气缸324能够在控制系统的控制下带动第一压紧块322移动，锁紧待整形发动机。第一支撑压紧单元32还包括设置在第一支撑压紧龙门架321底座上用于收集切割废屑的第一药削收集盒325及设置在第一支撑压紧龙门架321底座上的第一安全护板326；第一安全护板326上开有尺寸与待整形发动机直径一致的孔，第一安全护板326位于第一支撑压紧单元32与第一刀架龙门单元33之间。

第一刀架龙门33单元上设置所述铣削主轴刀具36，铣削主轴刀具36能够在驱动电机的带动下沿第一机架长度、宽度及高度方向移动，刀具刀尖采用铍青铜材质制作。本实施例中，如图6a与6b所示，第一刀架龙门单元33还包括第一刀架龙门架331、第一主轴安装板332及第一刀架安装板333；第一刀架龙门架331底部与第一机架31配合，在第一x轴电机的带动下沿第一机架31长度方向移动；第一主轴安装板332用于固定铣削主轴刀具365；第一刀架安装板333能够在第一z轴电机334的带动下在第一刀架龙门架331上沿第一机架31高度方向移动；第一主轴安装板332能够在第一y轴电机335的带动下在第一刀架安装板333上沿第一机架31宽度方向移动。

如图7所示，本实施例中，第一机架31上设有驱动第一支撑压紧单元及第一刀架龙门单元沿第一机架长度方向移动的中间支撑压紧电机317，左右两侧的第一支撑压紧单元32通过中间支撑压紧电机317驱动中间左右侧旋丝杠312实现移动，左侧第一刀架龙门单元33分别通过左侧第一x轴电机314驱动左侧第一x轴丝杆315实现沿第一机架长度方向移动，右侧第一刀架龙门单元33分别通过右侧第一x轴电机319驱动右侧第一x轴丝杆318实现沿第一机架长度方向移动。

铣削整形加工机还包括第一视觉系统；第一视觉系统包括第一轴向对刀相机34和第一径向对刀相机35；第一轴向对刀相机34设置在第一支撑压紧龙门架321上；第一径向对刀相机35设置在第一刀架龙门架331上；铣削主轴刀具36刀尖和发动机端面同在第一轴向对刀相机视野范围之内，第一轴向对刀相机拍照，系统分析运算刀尖和发动机端面的相对距离；第一径向对刀相机运动至拍照位置，对发动机端面进行拍照，和理论位置进行比对，系统给出发动机的实际位置坐标于理论位置坐标的偏移量；在确定发动机的真实x、y、z坐标后，系统控制铣削主轴刀具按照图纸要求对发动机端面进行整形加工。

如图8a及图8b所示，铣削主轴刀具由铣削主轴电机361、铣削主轴减速机362、铣削主轴363、铣削刀座364、铣削主轴刀具365组成，铣削主轴363由轴承挡圈367、主轴轴承座368、角接触球轴承369、主轴柄340组成。铣削主轴363的一端通过角接触球轴承369与铣削主轴减速机362的输出轴连接，铣削主轴363的另一端通过过渡法兰366安装铣削刀座364，铣削主轴刀具365安装在铣削刀座364上，在系统的控制下，按照系统设定的主轴转速、x轴进给速度、切削进给速度及既定加工曲线，完成对药面的整形加工。本实施例铣削主轴刀具365可以采用现有技术中的切削刀具，共有两个切削刃，刀片采用铍青铜制作。

螺纹清理机4用于清理螺纹缝隙残留药，如图9a、9b及9c所示，包括第三机架41、设置在第三机架41上的左侧第三支撑压紧单元42、右侧第三支撑压紧单元42、左侧第三刀架龙门单元43及右侧第三刀架龙门单元43。

左右侧第三支撑压紧单元42用于固定待清理发动机，能够在驱动电机的带动下沿第三机架41长度方向移动；本实施例中，如图10a及图10b所示，第三支撑压紧单元42包括第三支撑压紧龙门架421、相对设置在第三支撑压紧龙门架421上的第三压紧块422与第三支撑块423及带动第三压紧块422移动的第三气缸424；第三支撑压紧龙门架421的底部与第三机架41配合，能够在驱动电机的带动下沿第三机架41长度方向移动；第三压紧块422内壁与待清理的发动机外壁形状匹配，第三支撑块423采用v型支撑块；第三气缸424能够在控制系统的控制下带动第三压紧块422移动，锁紧待清理发动机。第三支撑压紧单元42还包括设置在第三支撑压紧龙门架421底座上用于收集清理废屑的第三药削收集盒425及设置在第三支撑压紧龙门架421底座上的第三安全护板426；第三安全护板426上开有尺寸与待清理发动机直径一致的孔，第三安全护板426位于第三支撑压紧单元42与第三刀架龙门单元43之间。

如图11a及图11b所示，左右侧第三刀架龙门单元43包括清理主轴刀具44、第三刀架龙门架431、第三主轴安装板432及第三刀架安装板433；清理主轴刀具44能够在驱动电机的带动下沿第三机架41长度、宽度及高度方向移动；第三刀架龙门架431的底部与第三机架41配合，在第三x轴电机49的带动下沿第三机架41长度方向移动；第三主轴安装板432用于固定清理主轴刀具44；第三刀架安装板433能够在第三z轴电机50的带动下在第三刀架龙门架431上沿第三机架41高度方向移动；第三主轴安装板432能够在第三y轴电机51的带动下在第三刀架安装板433上沿第三机架41宽度方向移动，清理主轴刀具44刀尖采用铍青铜材质制作，其具有不发火的特性。

螺纹清理机4还包括第三视觉系统及鱼眼相机47，第三视觉系统包括第三轴向对刀相机45和第三径向对刀相机46；第三轴向对刀相机45设置在第三支撑压紧龙门架421上；第三径向对刀相机46设置在第三刀架龙门架431上；第三轴向对刀相机45用于对待清理发动机轴向边缘和清理主轴刀具边缘进行拍照，并根据采集到的照片信息计算发动机轴向边缘和清理主轴刀具边缘的距离信息，反馈给控制系统；第三径向对刀相机46用于对待清理发动机端4457面进行拍照，并根据采集的照片信息计算待清理发动机实际圆心坐标及直径信息，反馈给控制系统。清理结束后系统控制鱼眼相机运动至发动机端面部位进行拍照，判断清理效果。

清理主轴刀具44用于实现发动机内螺纹的清理，如图12及图13所示，清理主轴刀具44由清理主轴电机441、清理主轴减速机442、同步带轮443、清理主轴444、法兰446、浮动刀座组件445组成；清理主轴444由轴承挡圈447、主轴轴承座448、角接触球轴承449等组成；清理主轴444通过角接触球轴承449安装在主轴轴承座448上；浮动刀座组件445由浮动刀座4451、第一导向轴4452、顶丝4453、径向限位弹簧4454、螺纹刀延长杆4455、第二导向轴4457、轴向限位弹簧4458及螺纹刀4456等组成；本实施例中第一导向轴4452为两组，分别通过直线轴承4460设置在浮动刀座4451内部，且方向与清理主轴径向方向平行，第一导向轴4452的一端伸出浮动刀座4451与螺纹刀延长杆4455连接。靠近第一导向轴4452的另一端设有环形凸台，径向限位弹簧4454套装在第一导向轴4452另一端的环形凸台上，径向限位弹簧4454的一端与环形凸台接触，弹簧的另一端与设置在浮动刀座内部的顶丝4453相对。

螺纹刀延长杆4455位于浮动刀座4451外部，与导向轴4452的另一端固连，且与清理主轴长度方向平行。螺纹刀延长杆指向发动机的一端通过第二导向轴套筒4459固定第二导向轴4457，第二导向轴4457与螺纹刀延长杆4455同轴，第二导向轴4457的一端位于螺纹刀延长杆4455内部，且与第二导向轴套筒4459接触的部分设有环形凸台，轴向限位弹簧4458位于螺纹刀延长杆4455内部且套装在所述第二导向轴的一端，轴向限位弹簧4458的一端与环形凸台接触，另一端伸出所述第二导向轴的一端呈自由状态。第二导向轴4457的另一端伸出第二导向轴套筒4459并固连螺纹刀安装块4450，螺纹刀4456固定在螺纹刀安装块4450上，螺纹刀采用铍青铜制作，其刃角与所清理发动机螺纹大小一致。

清理主轴电机441驱动清理主轴444转动，设置于清理主轴444末端的浮动刀座4451带动螺纹刀4456随清理主轴444转动，螺纹刀4456刀尖沿待清理发动机内螺纹旋转，以清除发动机内螺纹内残药；浮动刀座在主轴长度和直径两个方向设置有弹簧，以消除清理过程中刀具螺牙与发动机螺牙的刚性摩擦，提高系统安全性和降低系统对机械机构的精度要求。

本实施例加工系统还包括称重机7、刀具温度监测单元、冷风系统5、吸尘系统6及上下线工装8，称重机7的量程为120kg，精度为20g，用于对整形清理完成的发动机进行称重。桁架机械手1搬运清理完成的发动机至称重机7的v型支撑架上，称重机称重。刀具温度监测单元，采用带安全栅的非接触式红外测温仪。对工作一定时间的刀具温度进行测量，实现刀具温度的定时定量监控，形成报表，便于后续工艺优化。冷风系统5，对刀尖进行降温。主机置于工房外部非防爆区域，利用气管将冷气引入工房，用喷嘴对准刀尖部位，实现对刀具降温。温度检测单元测出刀尖温度接近或超过温度设定值时，冷风系统开始工作，对刀尖进行降温。刀具温度检测单元安装于铣削整形加工机、螺纹清理机的支撑压紧单元上，具体设置于支撑压紧单元的安全护板机构外侧，见附图5a支撑压紧单元。吸尘系统6，在端面整形和清理过程中，会有少量粉尘产生，此时，需要利用吸尘器在加工部位产生负压，将粉尘吸走。上下线工装，由两组工装组成，每组可放置4发，工装采用木质结构，由叉车转运，工装放置位置设置有粗定位装置，保证工装能够粗定位放置，方便机械手视觉识别。电控柜为现场控制单元，工控机为远程监控单元，负责系统远程控制与数据存储报表工作。

加工程序运行时，完成以下过程：

1)控制桁架机械手手臂末端的相机移动至发动机一端，进行拍照，移动至发动机另一端，在进行拍照，根据两次照片采集的数据，以及机械手运行距离，计算发动机具体位置，引导机械手精确抓取发动机；

2)根据待整形发动机尺寸，控制系统控制两组第一支撑压紧单元沿第一机架长度方向相向或相背移动，使得待整形发动机的两端放置在两组第一支撑块上；

3)控制系统控制第一气缸带动第一压紧块移动，锁紧待整形发动机；

4)第一轴向对刀相机和第一径向对刀相机拍照，第一视觉系统计算发动机x轴、y轴、z轴的偏移量，反馈给控制系统，控制系统控制铣削主轴刀具按照图纸要求对发动机两端端面同时进行铣削加工；加工过程中，刀具温度监测单元监控刀具温度，温度超过60℃时，停止加工作业，冷风系统开始对刀具降温；

5)根据待清理发动机的尺寸，控制两组第三支撑压紧单元沿第三机架长度方向相向或相背移动，使得待清理发动机的两端放置在两组第三支撑块上；

6)控制系统控制第三气缸带动第三压紧块移动，锁紧待清理发动机；

7)第三轴向对刀相机和第三径向对刀相机拍照，视觉系统运算发动机x轴、y轴、z轴的偏移量，反馈给控制系统，控制系统控制清理主轴刀具按照图纸要求对发动机螺纹进行清理加工。整个清理加工过程吸尘系统工作，吸出清理过程产生的药粉。两端同时加工。温度监测单元、冷风系统的工作原理同铣削整形工序。

8)桁架机械手搬运清理结束的发动机至称重机上的支撑块上，称重机称重，机械手搬运发动机至上下料工装，完成加工。

加工开始前由人工将发动机放入上下料工装，叉车转入，人员退出加工现场，在远程监控室内对现场进行操控，启动加工流程后全程无需人员干预，加工完成后机械手将发动机放置于上下料工装上，同时自动存储刀尖温度、发动机重量等参数，形成加工报表。减轻了人员劳动强度的同时，保证了产品的一致性和加工过程的安全性，pc管理系统的引入使得数据能够更为形象的展示出来，便于试验人员分析追溯。本发明首次将人机隔离、全流程自动化、信息化引入到铣削整形加工系统领域中，应用前景非常广阔。