专利名称：异形工件数控喷丸强化设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对工件表面进行喷丸强化处理的装置，具体说，是一种异形工件数控喷丸强化设备，用于替代人工手动操作的喷枪，以提高喷丸强化处理的质量，使工件的表面性能符合设计要求。
背景技术：
喷丸强化是一种表面处理技术，用钢丸打击工件表面，改善其表面性能，增强耐汽蚀、水蚀能力。钢丸必须以恒定的作用力均匀打击工件表面，才能使工件表面各处的性能一致。但是，目前国内外的喷丸强化设备都是手提式喷枪，由人工手动操作，喷头与工件受力点的方向、距离难于保持一致，各受力点的作用力大小不同；喷头移动速度难于保持一致，工件上受力点的分布不均匀，导致工件表面各处的性能不一致，不仅不能保证强化质量，而且效率很低，工人的劳动强度大。尤其是强化处理异形工件，例如汽轮机叶片、舰船螺旋桨等，熟练技工也很难达到技术要求。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题，是提供一种全自动的喷丸强化设备，不须人工手动操作，它能自动控制喷枪沿复杂曲面保持法向、等距、匀速运动，扫描式地使钢丸以恒定的作用力均匀打击工件表面，保证工件的表面性能一致。
本实用新型的技术解决方案是一种异形工件数控喷丸强化设备，它包括一喷丸装置，包括喷嘴/至少两只喷嘴组成的喷嘴组，喷嘴上设有压缩空气入口和钢丸入口；一钢丸供给装置，连接喷丸装置；一压缩空气供给装置，连接喷丸装置；
一四坐标数控工作台及其控制系统，该工作台具有用于夹持工件做360°旋转运动的A轴、用于承载并驱动所述喷嘴/喷嘴组做纵向运动的X轴、做升降运动的Y轴和做横向运动的Z轴，各轴分别设有由控制系统集中统一控制的驱动器、减速器及传动装置；一密封防护罩，将所述喷丸装置、工件罩住。
作为本实用新型的一种优选方案，所述四坐标数控工作台各轴的驱动器采用步进电机；A轴采用谐波减速器，X轴、Y轴、Z轴采用圆弧齿同步带减速器；X轴、Y轴、Z轴的传动装置采用滚珠丝杠螺母副；X轴、Z轴的运动轴采用滚动导轨副，Y轴的运动轴采用滑套结构。
所述密封防护罩是二维平面密封防护罩，该防护罩的顶壁为四个可叠合、展开的错层，纵向和横向各两个，同一方向的两错层结构相同、相对于顶壁中心对称布置，各错层分别与喷嘴座固定连接。
所述钢丸供给装置包括依序连接的钢丸回收仓、钢丸提升机、丸尘分离器、除尘器、抽风机，钢丸回收仓设在密封防护罩内，位于工件下方；丸尘分离器的钢丸出口连接喷嘴的钢丸入口，粉尘出口连接除尘器。
所述压缩空气供给装置包括依序连接的储气罐、疏水器、减压阀、气路分配器、电磁阀，电磁阀的出口连接喷嘴上的压缩空气入口。
本实用新型的技术效果是显而易见的它成功地解决了钢丸以恒定的作用力打击工件表面和工件表面受力点分布均匀这两个技术问题。
理论分析可知，钢丸在工件上的作用力与钢丸的质量、运动速度、喷嘴与工件的距离、力的方向有关，而钢丸的质量由其粒径确定，运动速度由压缩空气的压力确定，这两者都是既定的，不属于本设备解决的问题；本设备的四坐标数控工作台，使喷嘴与工件始终保持法向、等距，在钢丸粒径均匀、压缩空气的压力稳定的条件下，钢丸在工件上的作用力就是恒定的。
另外，使工件表面受力点分布均匀，只须将喷嘴在纵向(X轴方向)的移动速度设定为匀速，钢丸即会扫描式地由点到线、由线到面均匀打击工件表面。
以下结合附图及具体实施方式
详细说明本实用新型。
图1是本实用新型的系统结构简图。
图2是本实用新型的主机结构简图。
图3是图2的侧视图。
图4是图2中局部A的放大图。
图5是密封防护罩的俯视图。
图6是图5的A-A视图。
图7是图5的B-B视图。
具体实施方式
图1展示本实用新型的系统结构，它包括主机、钢丸供给装置、压缩空气供给装置三大部分，分述如下参见图2、图3、图4主机由喷丸装置、四坐标数控工作台及其控制系统、密封防护罩组成。
喷丸装置设有喷嘴24，喷嘴24上有压缩空气入口26和钢丸入口27；喷嘴24由支架25支撑，以防止喷头震动。喷嘴24可以是单只，也可多只并列组成喷嘴组，可以提高工作效率。喷嘴组中各喷嘴的偏转角可调，相互间的距离以及喷头与工件的距离也可调，使用时，应根据工件的轴向斜率调整好各喷嘴的角度及距离，喷射方向近似法向，角度允差±10′，使各喷嘴喷出的钢丸的运动轨迹所形成的焦点正好落在工件表面上。
四坐标数控工作台具有用于夹持工件做360°旋转运动的A轴、用于承载并驱动喷嘴24(或喷嘴组24′)做纵向运动的X轴、做升降运动的Y轴和做横向运动的Z轴，各轴运动由控制系统集中统一控制，实现四轴联动。
A轴水平布置，工件29卧放，一端由夹具30夹持，另一端由支架28支承，由步进电机32经谐波减速器31减速驱动工件29做360°旋转运动。谐波减速器31的减速比1/150，脉冲当量为0.005度。
X轴由纵向拖板18、滚动导轨13和滚珠丝杠螺母副14构成，呈水平布置，与A轴平行。螺母与纵向拖板18固定连接，由步进电机11经圆弧齿同步带减速器12减速驱动纵向拖板18做纵向运动。滚珠丝杠螺母副14的脉冲当量为0.01mm。
Z轴由滚动导轨22、横向拖板23和滚珠丝杠螺母副21构成，呈水平布置，与A轴正交。滚动导轨22固定在X轴的纵向拖板18上，螺母与横向拖板23固定连接，由步进电机19经圆弧齿同步带减速器20减速驱动横向拖板23做横向运动。滚珠丝杠螺母副21的脉冲当量为0.01mm。
Y轴采用滑套结构，竖直布置，滑套(图中未示出)固定在Z轴的横向拖板23上，传动装置采用滚珠丝杠螺母副17，丝杠与滑套固定连接，螺母与从动同步带轮固定连接，喷嘴24经滑套与丝杠下端固接，由步进电机15经圆弧齿同步带减速器16减速驱动喷嘴24做升降运动。滚珠丝杠螺母副17的脉冲当量为0.01mm。
其工作过程是工件在A轴做360°旋转运动，喷嘴(或喷嘴组)沿X轴做纵向匀速运动，A轴、X轴、Z轴、Y轴联动，使各喷嘴喷出的钢丸以法向、等距打击工件表面的同一受力点。
参见图5、图6、图7本设备设有密封防护罩36(作为工作室)，将喷嘴24和工件29罩住，使各向运动副与钢丸、灰尘隔离，避免受到损伤或污染。由于喷嘴24工作时要在水平面上做纵、横移动，密封防护罩36(该罩左右对称，图中只示出左侧)设计为二维平面密封，该防护罩36的顶壁为四个可叠合、展开的错层37、38，纵向错层37和横向错层38各两个，同一方向的两错层结构相同、相对于顶壁中心对称布置，各错层分别与Z轴滑套固定连接，随喷嘴24纵、横移动而叠合或展开，始终保持有效密封。
在主机内还设有集中式润滑装置，通过油管润滑各运动部件。
钢丸供给装置包括钢丸提升机1、丸尘分离器2、除尘器3、抽风机4。钢丸经提升机提升送至提升机1的出料口35流入加料斗33内，经Z轴滑套内腔流入喷嘴24，在压缩空气作用下喷打工件，落下的钢丸聚集在防护罩36的斗形底部(钢丸回收仓)，经防护罩36的出料口39流进钢丸提升机1的底部，通过提升机1提升送至提升机1的出料口35流入加料斗33内，形成供料循环。抽风机4通过管道经除尘器3、丸尘分离器2，一路连至钢丸提升机1的出料口35上部，另一路连至防护罩36的侧上部抽风口，将钢丸中的粉尘与碎钢丸抽净，其中含少量钢丸经丸尘分离器2将钢丸分离出来集中在丸尘分离器2的底部，人工定期地将其回收。抽出的粉尘经除尘器3除尘后由抽风机4排空。
压缩空气供给装置包括依序连接的储气罐6、疏水器5、减压阀9、气路分配器(采用喷嘴组24′时才配置)、电磁阀8，电磁阀8的出口连接喷嘴24上的压缩空气入口26。压力继电器7用于本装置的过压保护。
本设备还配有手提喷枪10，用于处理一些需喷丸的其它工件。
本设备的数控系统、电气控制系统均是公知的常规技术，不必赘述。
权利要求1.一种异形工件数控喷丸强化设备，特征是它包括一喷丸装置，包括喷嘴/至少两只喷嘴组成的喷嘴组，喷嘴上设有压缩空气入口和钢丸入口；一钢丸供给装置，连接喷丸装置；一压缩空气供给装置，连接喷丸装置；一四坐标数控工作台及其控制系统，该工作台具有用于夹持工件做360°旋转运动的A轴、用于承载并驱动所述喷嘴/喷嘴组做纵向运动的X轴、做升降运动的Y轴和做横向运动的Z轴，各轴分别设有由控制系统集中统一控制的驱动器、减速器及传动装置；一密封防护罩，将所述喷丸装置、工件罩住。
2.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述四坐标数控工作台各轴的驱动器采用步进电机。
3.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述四坐标数控工作台的A轴采用谐波减速器，X轴、Y轴、Z轴采用圆弧齿同步带减速器。
4.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述四坐标数控工作台X轴、Y轴、Z轴的传动装置采用滚珠丝杠螺母副。
5.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述四坐标数控工作台X轴、Z轴的运动轴采用滚动导轨副，Y轴的运动轴采用滑套结构。
6.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述密封防护罩是二维平面密封防护罩，该防护罩的顶壁为四个可叠合、展开的错层，纵向和横向各两个，同一方向的两错层结构相同、相对于顶壁中心对称布置，各错层分别与喷嘴座固定连接。
7.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述钢丸供给装置包括依序连接的钢丸回收仓、钢丸提升机、丸尘分离器、除尘器、抽风机，钢丸回收仓设在密封防护罩内，位于工件下方；丸尘分离器的钢丸出口连接喷嘴的钢丸入口，粉尘出口连接除尘器。
8.根据权利要求1所述的喷丸强化设备，其特征是所述压缩空气供给装置包括依序连接的储气罐、疏水器、减压阀、气路分配器、电磁阀，电磁阀的出口连接喷嘴上的压缩空气入口。
专利摘要本实用新型公开了一种异形工件数控喷丸强化设备，主要解决目前使用手体式喷枪喷丸，喷头与工件受力点的方向、距离难于保持一致，各受力点的作用力大小不同；喷头移动速度难于保持一致，工件上受力点的分布不均匀，导致工件表面各处的性能不一致，不能保证强化质量的问题，特征是它采用四坐标工作台控制喷嘴相对工件表面作法向、等距、匀速运动，使钢丸以恒定的作用力均匀打击工件表面，保证工件的表面性能一致。
文档编号B24C3/00GK2747020SQ20042010527
公开日2005年12月21日 申请日期2004年11月26日 优先权日2004年11月26日
发明者林锡明 申请人:东方汽轮机厂