六自由度飞机刹车盘X射线检测装置的研究

    1　引　言

    目前世界上新型的飞机刹车盘均由一种新型的航空碳-碳复合材料制成,由它制成的飞机刹车制动装置广泛应用于世界各国的民用和军用飞机,属于极其重要的航空部件。

    航空制造业中许多关键零部件的检测都需要多自由度、多用途的检测装置来完成,由于被检工件的形状、尺寸各异,对工作台的行程和台面的大小要求不同,结构形式和传动形式也不同,且被检工件的结构、材质和壁厚各异,对X射线机与成像器的焦距要求也不尽相同。工作台的定位精度,工件与X光机、成像器的相对位置是关键。

    2　研究背景及功能实现^[1]

    目前,无损检测设备各式各样,但大多局限于在探伤室、暗室内进行单件拍片、洗片,使其检测时间长且不具备连续性。胶片照像法费用高且不易保管,由于冲洗划伤、水渍等产生的伪缺陷造成既费时又废料。

   当前,国内对航空碳-碳复合材料的研制尚处于起步阶段,且尚无可对此类材料进行X射线探伤检测的设备;应国内某国家重点试验室的要求,决定研制一种可自动完成对此类碳-碳复合材料制品的轴向和径向X射线直接数字成像的检测装置,以先进的检测手段保证航空器件的安全运行,使国产的此类材料能运用到国产航空制造业并替代进口,打破国外一些企业对我们的封锁。

    本设备是供航空制造业中飞机刹车盘及各种不同类型中小型关键零部件X射线直接数字成像检测的设备。以检测飞机刹车盘为主,兼顾其它中小型零件,检测刹车碳盘的毛坯、半成品和成品,可检测出碳盘的夹杂、分层、裂纹、密度不均匀等缺陷,可实现胶片照相法无法实现的碳盘360°旋转检测,一次放置工件可完成刹车碳盘的轴向和径向检测。本设备由六自由度数字化程序控制,根据被检刹车碳盘的尺寸在软件用户界面输入工艺参数,实现一键式操作,获得的图像在计算机上实时显示,工作人员据此判断零件的内在质量或部件的装配质量,使中小型关键零部件实现自动、实时、连续检测。

    3　主要结构及运动自由度设计

    本检测装置由圆工作台、Z向立柱、Y向滑台、悬臂和π形架五部分组成。主要部件圆工作台(承载被检工件)实现前后运动和旋转运动,π形架(X光机与成像器)实现左右运动、上下运动、倾斜运动和调焦运动,整体装置共有六个自由度的运动。总体结构如图1所示。

    自由度1:调焦电机直接驱动丝杠使螺母平移产生的自由度;用于调整X光机与成像器的相对位置(即成像焦距)。