固体火箭发动机金属壳体的自动打磨设备的制作方法

本发明涉及一种适用于固体火箭发动机金属壳体的自动打磨设备，尤其是采用分段焊接工艺制造，壳体不能采用喷砂工艺进行表面糙化处理的小开口、大长径比发动机金属壳体的自动打磨设备。

背景技术：

作为导弹武器系统的动力推进装置，固体火箭发动机质量是保障导弹武器系统整体性能实现的重要因素，其中，燃烧室壳体/绝热层界面（Ⅰ界面）粘接质量是决定发动机能否正常工作的关键技术之一。粘接界面的打磨质量是影响发动机燃烧室Ⅰ界面粘接质量的主要因素之一，对于有焊缝的金属壳体设计上不允许采用喷砂工艺进行表面糙化处理，目前，壳体/绝热层粘接界面主要采用手工打磨的方式进行，但该方式存在如下缺点：1）打磨均匀性差；2）对表面氧化层处理不彻底，人工手持砂纸打磨力度较小；3）打磨质量稳定性难以控制；4）适用范围窄，受限于人员臂长因素，较难进行距壳体端口较大深度范围内界面的打磨；5）生产效率低下。现有发动机金属壳体手工打磨工艺已不能满足目前及未来固体火箭发动机生产机械化、自动化发展需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种固体火箭发动机金属壳体的自动打磨设备，以解决为克服现有固体火箭发动机类管状金属壳体的手工打磨工艺的诸多缺点及满足目前及未来固体火箭发动机生产机械化、自动化发展需求的问题。

为解决存在的技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种固体火箭发动机金属壳体的自动打磨设备，由承载系统、移动控制系统、动力系统和打磨系统组成，

所述的承载系统为支撑架，支撑架的一侧安装有架轮，用于发动机壳体的支撑；动力系统和移动控制系统安装在支撑架的另一侧；

所述的移动控制系统包括直线滑台、可编程步进电机控制器和步进电机，直线滑台通过紧固螺栓固定在支撑架上，直线滑台上安装滑块，滑块与步进电机之间通过皮带连接，可编程步进电机控制器与步进电机连接，可编程步进电机控制器控制步进电机工作并通过皮带带动滑块在直线滑台上直线往复运动；

所述的动力系统由异步电机和异步电机变频控制器组成，异步电机和异步电机变频控制器安装在滑块上，异步电机变频控制器用于控制异步电机的工作，异步电机上安装打磨系统；

所述的打磨系统包括纱布丝轮、打磨杆和刚性联轴器，纱布丝轮由前后两片法兰盘、弧状长方形树脂纱布条组成，纱布条固定在两片法兰盘上，纱布丝轮的两片法兰盘安装在打磨杆前端，并通过固定装置将纱布丝轮 固定打磨杆上；打磨杆后端安装有刚性联轴器，打磨杆通过刚性联轴器与异步电机安装连接。

本发明的技术原理是：自动打磨设备采用纱布丝轮打磨技术，利用电机带动纱布丝轮高速旋转，使砂条在离心力作用下，由柔性变成向心的刚性状态，通过移动控制系统对动力系统运动速率及运动范围的精确控制，实现纱布丝轮在壳体内轴向方向移动控制，完成对发动机壳体内表面的自动化打磨处理。本发明中，采用壳体固定，纱布丝轮在高速自转的同时，沿发动机轴向方向往复运动的方式进行打磨。

本发明的系统组成：该自动打磨设备主要由打磨系统、承载系统、动力系统、移动控制系统等4部分组成。

打磨系统主要由纱布丝轮、固定装置、打磨杆、刚性联轴器等4部分组成。纱布丝轮由前后两片法兰盘、弧状长方形树脂纱布条组成，纱布丝轮在高速旋转时，纱布条在离心力作用下，变成向心的刚性状态，纱布条间有较大的空间，有利于排屑、冷却，并能有效避免被打磨发动机壳体表面烧伤；纱布条以氧化铝等高硬度颗粒为磨料，以布基材料为承载介质加工而成，在适当的转速下，纱布条的磨料和布基材料同步消耗，使得参与打磨的砂粒始终保持锋利状态，具有自锐作用，同时，较窄纱布条能实现对壳体复杂内型面的自适应打磨处理；磨料粒度范围为60目~600目，纱布丝轮的外径范围为100mm~300mm，可用于不同端口直径壳体的表面粗化处理工作。

打磨头固定装置主要用于将纱布丝轮固定于打磨杆上，保证在高速旋转过程中，打磨头与打磨杆保持同步转速，不产生脱落、滑扣等问题。打磨杆是动力传输传输装置，主要用于将异步电机动力同步传输至打磨头，其长度决定了该设备对发动机壳体的打磨范围，即打磨杆越长，该设备对发动机壳体的打磨深度（打磨头距发动机壳体端口距离）越大，但存在打磨杆越长，远离电机端（打磨头端）离心震颤越大的问题；刚性联轴器指连接打磨杆与异步电机的装置，主要用于缓解高速旋转过程中，远离电机端的离心震颤现象，保证设备的稳定运行。

承载系统为支撑架。支撑架主要用于承载发动机壳体、动力系统以及移动控制系统，以满足不同长度发动机在设备上的固定需求。

动力系统主要由异步电机和异步电机变频控制器组成，用于向打磨系统提供动力输出。异步电机具有小型轻量化、高可靠性、宽泛的速度控制、低成本等特点，符合发动机自动打磨设备的动力系统选择要求。异步电机变频控制器通过调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要提供其所需的电源电压，实现异步电机调速以及节能的目的，同时，变频控制器还具有过流、过压、过载保护功能，保障设备运行安全。

移动控制系统主要由步进电机、可编程步进电机控制器、直线滑台组成，用于精确控制动力系统的移动速率与移动范围。步进电机是一种感应电机，为移动控制系统提供动力输出，电机的转速、停止的位置可由控制器控制；可编程步进电机控制器能够发出均匀脉冲信号，该信号进入步进电机驱动器后，会由驱动器转换成步进电机所需强电流信号，带动步进电机运转，从而实现对步进电机工作的精确控制；直线滑台是能提供直线运动的机械结构，可在其滑块上安装动力系统的相关工件，配合步进电机以及步进电机控制器可实现动力系统自动循环往复运动的目的，实现设备对发动机壳体的自动化打磨功能。同时，在该系统中采用齿条导轨进行步进电机向承载工件的动力传输，相比链条导轨具有安全性高、结构简单可靠等优点。

本发明的有益效果是：

通过采用自动化打磨技术替代手工打磨工艺，可有效改善打磨界面质量、提升打磨质量控制水平、提高生产效率，同时通过砂布丝轮直径的选择还可适用于不同直径的金属圆管打磨，同时适用于带有焊缝的管状金属壳体，通过更换砂布丝轮为其他打磨头还可推广应用于木材等行业的打磨、抛光。

附图说明

图1是本发明实施例打磨设备俯视结构图；

图2是本发明实施例打磨系统组成结构示意图；

图3是移动控制系统与动力系统侧视图；

图中，包括紧固螺栓1、支撑架2、砂布丝轮3、打磨杆4、刚性联轴器5、异步电机6、架轮7、发动机壳体8、直线滑台9、皮带10、固定装置11、异步电机变频控制器12、可编程步进电机控制器13、步进电机14、滑块15。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1是本发明固体火箭发动机金属壳体自动打磨设备俯视结构图，

承载系统为支撑架2，移动控制系统由步进电机14、可编程步进电机控制器13、直线滑台9组成，滑块15与步进电机14之间以皮带10连接，动力系统主要由异步电机6和异步电机变频控制器12组成。直线滑台9通过紧固螺栓1固定在支撑架2上，砂布丝轮3通过固定装置11固定在打磨杆4前端，打磨杆4与异步电机6之间以刚性联轴器5连接，发动机壳体8放置在架轮7上方。架轮7分为两组，两组架轮7分别安装在支撑架2上方，并通过调整两组架轮7之间的间距，满足不同发动机壳体8的打打打磨。

如图2，本发明固体火箭发动机金属壳体自动打磨设备打磨系统主要由纱布丝轮3、固定装置11、打磨杆4、刚性联轴器5组成。

图3是移动控制系统与动力系统侧视图，异步电机6安装在滑块15上，滑块15是直线滑台9的组成部分。

在实际工作中，操作人员将待打磨的固体火箭发动机金属壳体放置在架轮7上，打开设备，通过异步电机变频控制器12设置异步电机6的转速，实现对打磨头砂布丝轮3转速的调节，直线滑台9是提供直线运动的机械结构，在其滑块15上安装动力系统的相关工件，滑块15与步进电机14之间以皮带10传送的方式连接，配合步进电机14以及可编程步进电机控制器13，设置滑块轴向的位移速度及距离，从而实现动力系统自动循环往复运动及对发动机壳体打磨速率和打磨深度的控制。