專(zhuān)利名稱(chēng)：五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以顯著提高零部件抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕能力，延長(zhǎng)使用壽命的表面噴丸強(qiáng)化處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
噴丸強(qiáng)化機(jī)是用于對(duì)零件進(jìn)行表面強(qiáng)化的設(shè)備，它通過(guò)大量高速運(yùn)動(dòng)的彈丸撞擊零件表面，使其表面層發(fā)生塑性變形并形成殘余壓應(yīng)力，從而提高零件抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕能力，延長(zhǎng)其使用壽命的表面噴丸強(qiáng)化處理設(shè)備。
噴丸強(qiáng)化機(jī)主要按彈丸推進(jìn)方式分為氣動(dòng)式噴丸強(qiáng)化機(jī)和離心式噴丸強(qiáng)化機(jī)，氣動(dòng)式噴丸強(qiáng)化機(jī)是利用壓縮空氣推動(dòng)彈丸形成高速的彈丸流來(lái)對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。噴丸強(qiáng)度是噴丸強(qiáng)化機(jī)的重要性能指標(biāo)，其主要影響因素包
括彈丸種類(lèi)(球、線)，丸粒大小(S-110、 170、 230等)，彈丸材料(鋼丸、陶瓷丸、玻璃丸)，彈丸速度，噴頭與零件表面距離，噴丸角度，噴丸時(shí)間和噴丸覆蓋率。噴丸強(qiáng)化機(jī)關(guān)鍵的也在于對(duì)以上重要影響因素的控制。
目前現(xiàn)有技術(shù)的噴丸強(qiáng)化機(jī)多為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一的簡(jiǎn)易噴丸強(qiáng)化機(jī)。一般由噴丸室、噴丸罐、彈丸回收及處理裝置、除塵裝置、電氣系統(tǒng)組成。通常不具備有數(shù)控機(jī)械手及旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，也未配置彈丸流量控制閥。其中有很大一部分還是手持式噴丸機(jī)，而多坐標(biāo)數(shù)控噴丸機(jī)的目前還極少， 一般也只做到四坐標(biāo)控制。
現(xiàn)有技術(shù)的噴丸強(qiáng)化機(jī)噴槍一般不實(shí)現(xiàn)距離及角度的精確自動(dòng)控制，在加工的如鋼板、彈簧等質(zhì)量要求不高的零件時(shí)能滿(mǎn)足其工藝要求，但在加工連桿、葉片等表面形面較為復(fù)雜，對(duì)噴丸強(qiáng)度及覆蓋率等要求較高的零件時(shí)，這類(lèi)噴丸強(qiáng)化機(jī)則不能滿(mǎn)足要求。對(duì)較大曲面零件的加工，只能采用直線移動(dòng)軌跡進(jìn)行噴丸，噴丸強(qiáng)度及覆蓋率將受很大影響，且為實(shí)現(xiàn)零件表面均勻噴丸，需要多次對(duì)零件進(jìn)行裝夾，加工效率較低。而彈丸流量未加精確控制將直接影響彈丸速度及覆蓋率從而影響噴丸強(qiáng)度的大小，造成實(shí)際噴丸強(qiáng)度與產(chǎn)品要求差值較大。
現(xiàn)有技術(shù)噴丸強(qiáng)化機(jī)的不足之處還在于彈丸速度，噴頭與零件表面距離，噴丸角度和噴丸覆蓋率等主要影響噴丸強(qiáng)度的因素不能精確控制，由于其性能及自動(dòng)化程度低等原因無(wú)法完全滿(mǎn)足加工要求，噴丸加工質(zhì)量普遍不髙。
此外，現(xiàn)有技術(shù)的噴丸強(qiáng)化機(jī)一般其底部設(shè)置有大漏斗和絞龍加斗式提升裝置，需要深地坑，機(jī)械故障率較高，維護(hù)困難。發(fā)明內(nèi)容
為提高噴丸加工質(zhì)量，解決復(fù)雜零件噴丸加工時(shí)噴丸強(qiáng)化機(jī)不能精確控制彈丸速度，噴頭與零件表面距離，噴丸角度和噴丸覆蓋率的不足之處，本實(shí)用新型提供一種能夠?qū)α慵煌蚊孢M(jìn)行準(zhǔn)確、均勻噴丸處理的氣動(dòng)式五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是. 一種五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，主要包括，噴丸室、噴丸罐、彈丸回收及處理裝置、除塵裝置、電控裝置，其特征在于，其噴丸室內(nèi)設(shè)置具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度的數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以及通過(guò)噴丸室上部坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的Z向拖板和連接Z向拖板并由四個(gè)坐標(biāo)控制的數(shù)控機(jī)械手，數(shù)控機(jī)械手夾持噴槍?zhuān)⒕哂袃蓚€(gè)方向的移動(dòng)自由度和兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。
本發(fā)明由數(shù)控系統(tǒng)控制彈丸流實(shí)現(xiàn)多自由度位置及速度精確控制，可以針對(duì)不同零件編制加工程序，對(duì)零件不同形面進(jìn)行準(zhǔn)確的噴丸處理。噴頭與零件表面距離、噴丸角度的精確控制通過(guò)數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)械手及旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)多軸聯(lián)動(dòng)控制，并可對(duì)大尺寸零件進(jìn)行加工。相比于現(xiàn)有技術(shù)適應(yīng)性較好，自動(dòng)化程度高，并可實(shí)現(xiàn)彈丸流量的精確控制。坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)裝置可置于噴丸室外部，減小機(jī)械系統(tǒng)故障。可充分利用數(shù)控系統(tǒng)的示教功能實(shí)現(xiàn)零件加工，簡(jiǎn)化程序編制工作，控制更為靈活。
噴丸室內(nèi)形成的自上而下氣流，能見(jiàn)度較好，室內(nèi)粉塵濃度相對(duì)較低，簡(jiǎn)化的機(jī)械部分，降低了維護(hù)成本，工作環(huán)境也有所改善。與傳統(tǒng)的底部設(shè)置大漏斗，絞龍加斗式提升相比，沒(méi)有深地坑。本發(fā)明采用的由蜂窩吸塵地板組成的風(fēng)力回收裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，同一套系統(tǒng)可滿(mǎn)足回收及噴丸室除塵的功能。以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本實(shí)用新型五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)的細(xì)節(jié)和工作情況。


圖1是本實(shí)用新型五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)的組成結(jié)構(gòu)正向透視圖。
圖2是
圖1噴丸室的側(cè)向透視圖。
圖3是數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)械手夾持噴槍透視圖。
圖4是圖3的側(cè)向局部透視圖。
圖5是數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)械手夾持噴槍的工作原理圖。
圖6是數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理圖。附圖中l(wèi).噴丸室，2.噴槍?zhuān)?.風(fēng)機(jī)，4.除塵器，5.噴丸罐，6.振動(dòng)篩選機(jī)，7.分離器，8.螺旋選圓器，9.數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，10.坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，11.電控裝置，12.流量控制閥，13.床身，14. X向拖板，15.直線導(dǎo)軌，16.立柱，17. Z向拖板，18.數(shù)控機(jī)械手，19.直角變速機(jī)，20.機(jī)械臂，21.加長(zhǎng)軸22.同步帶。
具體實(shí)施方式

圖1、圖2描述了主要由CNC (即Computer number control的簡(jiǎn)寫(xiě))計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的氣動(dòng)式噴丸室1、噴丸罐5、數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)9，裝配在噴丸室頂
部的坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)IO、分離器7、振動(dòng)篩選機(jī)6、螺旋選圓器8、除塵裝置4、電控裝置11等組成的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)的一個(gè)最佳實(shí)施例。噴丸強(qiáng)化機(jī)由六軸控制，通過(guò)CNC能輕松的實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)加工，比如曲面的加工。噴丸罐5下部裝有能精確控制及顯示彈丸的流量控制閥12。數(shù)控系統(tǒng)可選擇SI固ENS或FANUC的數(shù)控系統(tǒng)。工件裝夾于可移動(dòng)的數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)9上。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)9具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度，即可實(shí)現(xiàn)Y向移動(dòng)及C向旋轉(zhuǎn)。數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)9安裝在噴丸室1底部的柵格地板上。
噴丸室1由型鋼及鋼板焊接而成，其上部安裝進(jìn)氣口及防爆燈具，壁板安裝有耐磨橡膠板。噴丸室1下部裝有柵格蜂窩吸塵地板。該蜂窩吸塵地板由均布方形小斗及吸塵管道組成。小斗底部開(kāi)小口與分氣管相連，工作時(shí)形成自上而下的氣流，其壓縮空氣入口處裝配有壓力變送器。噴丸的丸粒及粉塵落入噴丸室1底部后，直接被吸走進(jìn)入分離器7，彈丸和粉塵的混合物進(jìn)行旋風(fēng)分離后粉塵從分離器7的上部管道進(jìn)入除塵裝置4。除塵器4采用濾筒式除塵器，除塵風(fēng)機(jī)3采用離心通風(fēng)機(jī)，脈沖自動(dòng)反吹清灰。分離后的彈丸進(jìn)入振動(dòng)篩選機(jī)7中進(jìn)行篩選。將彈丸按直徑的大小篩分出來(lái)，符合直徑要求的彈丸進(jìn)入噴丸罐5繼續(xù)循環(huán)使用，超差的彈丸進(jìn)入廢料桶。經(jīng)振動(dòng)篩選機(jī)7中篩選后的彈丸將定期被送入螺旋選圓器8進(jìn)行選圓，合格的彈丸被送回噴丸室回收繼續(xù)循環(huán)使用。
噴丸罐5是由彈丸流量數(shù)控的保壓式噴丸罐，來(lái)自空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣經(jīng)吸附式干燥或冷凍干燥后，通過(guò)多級(jí)過(guò)濾處理進(jìn)入噴丸罐5。與振動(dòng)篩選機(jī)6相通的噴丸罐5可根據(jù)噴丸粒的大小設(shè)置一個(gè)或多個(gè)。單個(gè)噴丸罐可帶多把噴槍2同時(shí)工作，并優(yōu)先選用大容量，具有噴丸壓力大、效率高的雙級(jí)罐實(shí)現(xiàn)連續(xù)加壓循環(huán)噴丸，以滿(mǎn)足噴丸強(qiáng)化的要求。彈丸流量控制由設(shè)置在噴丸罐5下部的流量控制閥12控制，流量控制閥12按工藝要求無(wú)級(jí)調(diào)整設(shè)定流量，噴丸
7過(guò)程中流量控制閥根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)調(diào)整開(kāi)口大小達(dá)到要求，使用可靠，控制精
度較高。該流量控制閥12可采用美國(guó)EI公司生產(chǎn)的MAGNA VALVE系列流量控 制閥。噴丸強(qiáng)化機(jī)的控制采用人機(jī)界面。彈丸流量、噴丸壓力加工參數(shù)通過(guò)人 機(jī)交互控制單元分別控制和顯示。
參閱圖3。數(shù)控機(jī)械手18兩個(gè)方向的移動(dòng)自由度和兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度， 通過(guò)安裝在噴丸室1頂部的坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)10，實(shí)現(xiàn)X、 Z向移動(dòng)及B、 C向旋轉(zhuǎn)。 數(shù)控機(jī)械手18通過(guò)立柱16連接Z向進(jìn)給的Z向拖板，安裝于Z向拖板15上， 通過(guò)安裝在立柱16的坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)10，實(shí)現(xiàn)X、 Z向移動(dòng)及B、 C向旋轉(zhuǎn)。數(shù)控 機(jī)械手18X、 Z向驅(qū)動(dòng)由伺服電機(jī)及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，其X向移動(dòng)由安裝于床身13 端部的伺服電機(jī)及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)X向拖板14實(shí)現(xiàn)，并沿X向直線導(dǎo)軌15移動(dòng)； Z向移動(dòng)由安裝于立柱16頂部的伺服電機(jī)和連接滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的Z向拖板17實(shí) 現(xiàn)，并沿Z向直線導(dǎo)軌15移動(dòng)。
'參閱圖4。噴槍2由數(shù)控機(jī)械手18夾持。噴槍2固聯(lián)于數(shù)控機(jī)械手18端部， 固定于與直角變速機(jī)19輸出軸相連接的支架上。數(shù)控機(jī)械手18的C擺角由安 裝于Z向拖板15上的伺服電機(jī)及同步帶22驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂20旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)；B擺角由 機(jī)械臂20頂部的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械臂20臂管內(nèi)的加長(zhǎng)軸21傳動(dòng)端部的 直角變速機(jī)19實(shí)現(xiàn)。
參閱圖5。數(shù)控機(jī)械手18夾持噴槍2，具有X、 Z兩個(gè)方向的移動(dòng)自由度和 B、 C兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
參閱圖6。所述數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)9的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度由伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5的旋轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)控制，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速及 角度定位。其中，C向旋轉(zhuǎn)及定位通過(guò)其內(nèi)安裝的伺服電機(jī)及減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，Y向 移動(dòng)進(jìn)給由伺服電機(jī)連接的齒輪齒條實(shí)現(xiàn)。
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權(quán)利要求1.一種五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，主要包括，噴丸室、噴丸罐、彈丸回收及處理裝置、除塵裝置、電控裝置，其特征在于，其噴丸室內(nèi)設(shè)置具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度的數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以及通過(guò)噴丸室上部坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的Z向拖板和連接Z向拖板，并由四個(gè)坐標(biāo)控制的數(shù)控機(jī)械手，數(shù)控機(jī)械手夾持噴槍?zhuān)⒕哂袃蓚€(gè)方向的移動(dòng)自由度和兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
2. 按權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，所述數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，C向旋轉(zhuǎn)及定位通過(guò)其內(nèi)安裝的伺服電機(jī)及減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，Y向移動(dòng)進(jìn)給由伺服電機(jī)連接的齒輪齒條實(shí)現(xiàn)。
3. 按權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，所述數(shù)控機(jī)械手兩個(gè)方向的移動(dòng)自由度和兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，通過(guò)安裝在噴丸室頂部的坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)實(shí)現(xiàn)X、 Z向移動(dòng)及B、 C向旋轉(zhuǎn)。
4. 按權(quán)利要求3所述的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，數(shù)控機(jī)械手(18) X、 Z向驅(qū)動(dòng)由伺服電機(jī)及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，其X向移動(dòng)由安裝于床身(13)端部的伺服電機(jī)及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)X向拖板(14)實(shí)現(xiàn)，并沿X向直線導(dǎo)軌(15)移動(dòng)；Z向移動(dòng)由安裝于立柱(16)頂部的伺服電機(jī)和連接滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的Z向拖板(17)實(shí)現(xiàn)，并沿Z向直線導(dǎo)軌(15)移動(dòng)，數(shù)控機(jī)械手(18)的C擺角由安裝于Z向拖板()15上的伺服電機(jī)及同步帶22驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂(20)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn);B擺角由機(jī)械臂(20)頂部的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械臂(20)臂管內(nèi)的加長(zhǎng)軸(21)傳動(dòng)端部的直角變速機(jī)(19)實(shí)現(xiàn)。
5. 按權(quán)利要求1所述的數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，噴丸罐(5)是由彈丸流量數(shù)控的保壓式噴丸罐，其下部安裝有能精確控制及顯示彈丸流量的彈丸流量控制閥(12)。
6. 按權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，所述噴丸室下部裝有柵格蜂窩吸塵地板，其內(nèi)均布有矩形小斗和吸塵管道，小斗底部開(kāi)小口與分氣管相連。
7. 按權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，噴丸室頂部設(shè)置有形成自上而下氣流的進(jìn)氣口，其壓縮空氣入口處裝配有壓力變送器。
8. 按權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其特征在于，數(shù)控機(jī)械手及數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)均由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制CNC控制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的一種五坐標(biāo)數(shù)控噴丸強(qiáng)化機(jī)，其噴丸室內(nèi)設(shè)置有由CNC控制的，具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度的數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以及通過(guò)噴丸室上部坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的Z向拖板和連接Z向拖板并由4個(gè)坐標(biāo)控制的數(shù)控機(jī)械手，數(shù)控機(jī)械手夾持噴槍?zhuān)⒕哂袃蓚€(gè)方向的移動(dòng)自由度和兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。噴丸罐是由彈丸流量數(shù)控保壓式噴丸罐。本實(shí)用新型可以針對(duì)不同零件編制加工程序，對(duì)其各形面進(jìn)行準(zhǔn)確、均勻的噴丸處理。相比于現(xiàn)有技術(shù)適應(yīng)性好，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)彈丸流的位置及角度、移動(dòng)速度、彈丸流量的精確控制。解決了表面形面復(fù)雜的零件噴丸強(qiáng)化不能精確控制噴槍與零件表面距離、噴丸角度及彈丸流量及速度的不足之處。
文檔編號(hào)B24C3/00GK201342620SQ200920079050
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
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