专利名称：一种机械表面自动强化研磨加工设备的制作方法
技术领域：
本发明属于机械表面加工技术领域，具体涉及一种金属工件表面尤其是回转体工 件表面的自动强化研磨加工设备。
背景技术：
现代工业化、自动化程度的飞速发展，对机械表面质量提出了更高的要求，表面的 质量好坏不仅影响到产品的外观，而且还直接关系到产品甚至整个机械设备的寿命和可靠 性，如在航空、航天装备和国防、军事装备中，某个关键零部件的失效就可能导致整个设备 不能运行，甚至造成严重的事故和灾难。机械零部件一般需要经过切削(包含车削、铣削、磨削等)加工才能生产出来，然 而，在切削加工过程中，由于切削热而不可避免要在机械加工表面产生变质层，可使机械加 工表面层硬度下降，而且是拉应力层，易产生疲劳裂纹，从而降低机械零部件特别是关键滑 动件(包括轴承、丝杠、导轨等)的疲劳寿命和可靠性；在一般硬切削中，机械加工表面也 会出现残余拉应力而且也难于主动控制；在采用液氮作为冷却介质的强冷切削中，其效果 依然不够理想，且加工成本也较高；而在采用预应力硬切削方法加工中，虽然这种加工方法 可以使机械加工表面产生残余压应力，但是这种基于机械零部件施加预应力进行切削加工 的方法，有如下几个问题难以解决(1)特殊形状及尺寸的工件难以进行预应力切削加工； (2)预应力的施加将使机加工件产生较大的弹塑性变形，难以提高加工精度和表面质量。为了改善切削加工产生的残余拉应力，提高机械零部件的疲劳寿命，目前广泛使 用的是表面强化技术，主要包括表面覆层、表面改性和表面机械强化。然而，在诸如精密器 械、医疗设备等工业中对表面粗糙度又有较高要求时，表面强化后的机械零部件还需要增 加一道重要的表面研磨工序，甚至是需要有经验的工程师傅进行手动研磨，不仅加工能力 差，效率低，而且劳动强度大，不易实现自动化。
发明内容
本发明的目的是针对上述机械加工易产生有害的表面残余拉应力以及现有表面 加工技术难以实现自动强化研磨的不足，提供了一种机械表面尤其是回转体金属工件表面 自动强化研磨加工的设备。为达到以上目的，本发明采用的方案是一种机械表面自动强化研磨加工设备，其 结构包括机架(1)，及设置在机架(1)上的用于自动传输工件的上料装置(2)，及与上料装 置(2)相连的用于自动装夹工件和驱动工件同步旋转的主轴驱动装置(3)，及设置在主轴 驱动装置(3)上侧的用于把强化研磨料喷射到旋转工件表面上的高压喷射装置(4)，及设 置在主轴驱动装置(3)旁边的用于自动把加工后的工件装入成品存放箱的下料装置(5)， 及设置在主轴驱动装置(3)下方的强化研磨料回收装置(6)。所述的上料装置(2)包括用于排列工件的振动盘(7)，及与振动盘(7)相连的用于 传输工件的传输机构(8)，及与传输机构(8)相连的用于转换工件角度的旋转机构(9)，及设置在旋转机构(9) 一端的用于把工件推到装夹位置的推料机构(10)，它们共同实现了自 动上料的功能。所述的主轴驱动装置(3)包括用于驱动主轴旋转的伺服马达(17)，及通过联轴器 与伺服马达(17)连接的用于装夹工件的电磁无心夹具(18)，及设置在电磁无心夹具(18) 下方的用于支撑工件的前支撑(19)和后支撑(20)，它们共同实现了工件的自动装夹和同 步旋转的功能。所述的高压喷射装置(4)包括用于储存强化研磨料的储料罐(21)，及与储料罐通 过连接管(24)相连的喷头(22)，及设置在机架一端的用于调整和固定喷头的喷头固定机 构(23)，它们共同实现了强化研磨料喷射到工件表面的功能。所述的下料装置(5)包括用于向上顶已加工工件的顶料机构(25)，及设置在顶料 机构一侧的用于把已加工工件推到下料流道(26)的推料机构(10)，及设置在顶料机构另 一侧的用于把已加工工件流到成品存放箱的下料流道(26)，它们共同实现了自动下料的功 能。所述的强化研磨料回收装置(6)包括设置在机架内的分选器(28)，及设置在分选 器下方的用于存储废强化研磨料的废品存放桶(29)和用于存储可再使用的强化研磨料的 回收品存放桶(30)，它们共同实现了强化研磨料的回收再利用。本发明实现的技术方案为将待加工工件(13)通过上料装置(2)自动装夹到主轴 驱动装置(3)上，一方面工件(13)随主轴驱动装置(3)同步旋转，另一方面高压喷射装置
(4)喷射强化研磨料于工件(13)表面上，对工件(13)进行强化研磨加工，加工完成后，已加 工工件通过下料装置自动进入成品存放箱，新的待加工工件又通过上述步骤进行自动强化 研磨加工，同时，强化研磨加工后的强化研磨料通过强化研磨料回收装置进行分选回收再 利用，如此反复，实现了工件表面强化研磨加工的自动化。本发明的有益效果是，采用本发明设备对回转体金属工件表面进行强化研磨加 工，实现了加工的自动化，不仅提高了加工效率，保证了加工品质，而且降低了劳动强度和 人力成本。
图1为机械表面自动强化研磨加工设备总装示意图；图2为本发明上料装置放大示意图；图3为本发明主轴驱动装置放大示意图；图4为本发明高压喷射装置放大示意图；图5为本发明下料装置放大示意图；图6为本发明强化研磨料回收装置放大示意图。以上附图中(1)、机架；⑵、上料装置；(3)、主轴驱动装置；(4)、高压喷射装置；
(5)、下料装置；(6)、强化研磨料回收装置；(7)、振动盘；(8)、传输机构；(9)、旋转机构； (10)、推料机构；(11)、流道；(12)、传送带；(13)、工件；(14)、感应马达；(15)、旋转汽缸； (16)、推料汽缸；(17)、伺服马达；(18)、电磁无心夹具；(19)、前支撑；(20)、后支撑；(21)、 储料罐；(22)、喷头；(23)、喷头固定机构；(24)、连接管；(25)、顶料机构；(26)、下料流道； (27)、顶料汽缸；(28)、分选器；(29)、废品存放桶；(30)、回收品存放桶。
具体实施例方式下面结合附图进行详细说明结合附图1，一种机械表面自动强化研磨加工设备，其结构包括机架(1)，及设置 在机架(1)上的用于自动传输工件的上料装置(2)，及与上料装置(2)相连的用于自动装夹 工件和驱动工件同步旋转的主轴驱动装置(3)，及设置在主轴驱动装置(3)上侧的用于把 强化研磨料喷射到旋转工件表面上的高压喷射装置(4)，及设置在主轴驱动装置(3)旁边 的用于自动把加工后的工件装入成品存放箱的下料装置(5)，及设置在主轴驱动装置(3) 下方的强化研磨料回收装置(6)。其工作流程为将待加工工件(13)通过上料装置(2)自 动装夹到主轴驱动装置(3)上，一方面工件(13)随主轴驱动装置(3)同步旋转，另一方面 高压喷射装置(4)喷射强化研磨料于工件(13)表面上，对工件(13)进行强化研磨加工，加 工完成后，已加工工件通过下料装置自动进入成品存放箱，新的待加工工件又通过上述步 骤进行自动强化研磨加工，同时，强化研磨加工后的强化研磨料通过强化研磨料回收装置 进行分选回收再利用，如此反复，实现了工件表面强化研磨加工的自动化。下面在结合本发明的各个部分附图对本发明作进一步描述结合附图2，本发明的上料装置(2)，它包括用于排列工件的振动盘(7)，及与振动 盘(7)相连的用于传输工件的传输机构(8)，及与传输机构(8)相连的用于转换工件角度 的旋转机构(9)，及设置在旋转机构(9) 一端的用于把工件推到装夹位置的推料机构(10)。 其工作流程为待加工工件(13)在振动盘(7)的振动作用下，通过流道(11)进入传输机构 (8)的传送带(12)上，传输机构(8)的感应马达(14)带动传送带(12)不断旋转从而传输工 件(13)到旋转机构(9)，当旋转机构(9)的传感器感测到工件(13)到达时，振动盘(7)及 传输机构(8)停止工作，旋转机构(9)的旋转汽缸(15)开始工作，把工件(13)旋转90°， 然后推料机构(10)的推料汽缸(16)开始工作，把工件(13)推到装夹位置，实现了自动上 料功能。结合附图3，本发明的主轴驱动装置(3)，它包括用于驱动主轴旋转的伺服马达 (17)，及通过联轴器与伺服马达(17)连接的用于装夹工件的电磁无心夹具(18)，及设置在 电磁无心夹具(18)下方的用于支撑工件的前支撑(19)和后支撑(20)。其工作流程为当 待加工工件(13)由上料装置(1)送到装夹位置时，电磁无心夹具(18)开始带电，利用磁 性吸住工件(13)的端面，同时前支撑(19)、后支撑(20)也对工件进行支撑，然后伺服马达 (17)启动，带动工件(13)进行同步旋转，实现了工件的自动装夹和同步旋转的功能。结合附图4，本发明的高压喷射装置(4)，它包括用于储存强化研磨料的储料罐 (21)，及与储料罐通过连接管(24)相连的喷头(22)，及设置在机架一端的用于调整和固定 喷头的喷头固定机构(23)，它们共同实现了强化研磨料喷射到工件表面的功能。其工作流 程为喷头(22)通过喷头固定机构(23)进行固定，并指向待加工工件(13)的加工表面，当 主轴驱动装置(3)工作时，高压喷射装置(4)启动压缩气体把储料罐(21)的强化研磨料抽 到连接管(24)并到达喷头(22)喷向工件(13)的表面，实现了强化研磨料喷射到工件表面 的功能。结合附图5，本发明的下料装置(5)，它包括用于向上顶已加工工件的顶料机构 (25)，及设置在顶料机构一侧的用于把已加工工件推到下料流道(26)的推料机构(10)，及设置在顶料机构另一侧的用于把已加工工件流到成品存放箱的下料流道(26)。其工作流程 为当强化研磨加工完成后，顶料机构(25)的顶料汽缸(27)开始工作，把已加工工件向上 顶到下料流道(26) 口，这时，推料机构(10)的推料汽缸(26)工作，把下一个待加工工件推 到装夹位置并使已加工工件(13)进入下料流道(26)，实现了自动下料的功能。
结合附图6，本发明的强化研磨料回收装置5，它包括设置在机架内的分选器
(28)，及设置在分选器下方的用于存储废强化研磨料的废品存放桶(29)和用于存储可再 使用的强化研磨料的回收品存放桶(30)。其工作流程为加工后的强化研磨料通过分选器
(29)把符合尺寸要求的强化研磨料流入回收品存放桶(30)，而把尺寸较小及不符合要求 的流入废品存放桶(29)，实现了强化研磨料的回收再利用。 应该说明的是，以上实施例仅用于本发明的技术方案，其目的在于让熟悉此项技 术的人士能够了解本发明内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡对本发 明的技术方案进行各种变动和等效替换，而不背离本发明技术方案的原理及范围，均应涵 盖在本发明权利要求的范围之中。
权利要求
一种机械表面自动强化研磨加工设备，其特征在于其结构包括机架(1)，及设置在机架(1)上的用于自动传输工件的上料装置(2)，及与上料装置(2)相连的用于自动装夹工件和驱动工件同步旋转的主轴驱动装置(3)，及设置在主轴驱动装置(3)上侧的用于把强化研磨料喷射到旋转工件表面上的高压喷射装置(4)，及设置在主轴驱动装置(3)旁边的用于自动把加工后的工件装入成品存放箱的下料装置(5)，及设置在主轴驱动装置(3)下方的强化研磨料回收装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种机械表面自动强化研磨加工设备，其特征在于所述的上 料装置(2)包括用于排列工件的振动盘(7)，及与振动盘(7)相连的用于传输工件的传输 机构(8)，及与传输机构(8)相连的用于转换工件角度的旋转机构(9)，及设置在旋转机构 (9) 一端的用于把工件推到装夹位置的推料机构(10)。
3.根据权利要求1所述的一种机械表面自动强化研磨加工设备，其特征在于所述的主 轴驱动装置(3)包括用于驱动主轴旋转的伺服马达(17)，及通过联轴器与伺服马达(17)连 接的用于装夹工件的电磁无心夹具(18)，及设置在电磁无心夹具(18)下方的用于支撑工 件的前支撑(19)和后支撑(20)。
4.根据权利要求1所述的一种机械表面自动强化研磨加工设备，其特征在于所述的高 压喷射装置(4)包括用于储存强化研磨料的储料罐(21)，及与储料罐通过连接管(24)相连 的喷头(22)，及设置在机架一端的用于调整和固定喷头的喷头固定机构(23)。
5.根据权利要求1所述的一种机械表面自动强化研磨加工设备，其特征在于所述的下 料装置(5)包括用于向上顶已加工工件的顶料机构(25)，及设置在顶料机构一侧的用于把 已加工工件推到下料流道(26)的推料机构(10)，及设置在顶料机构另一侧的用于把已加 工工件流到成品存放箱的下料流道(26)。
6.根据权利要求1所述的一种机械表面自动强化研磨加工设备，其特征在于所述的 强化研磨料回收装置(6)包括设置在机架内的分选器(28)，及设置在分选器下方的用于 存储废强化研磨料的废品存放桶(29)和用于存储可再使用的强化研磨料的回收品存放桶 (30)。
全文摘要
本发明提供了一种机械表面自动强化研磨加工设备，属于机械表面加工技术领域。其结构包括机架(1)，及设置在机架(1)上的用于自动传输工件的上料装置(2)，及与上料装置(2)相连的用于自动装夹工件和驱动工件同步旋转的主轴驱动装置(3)，及设置在主轴驱动装置(3)上侧的用于把强化研磨料喷射到旋转工件表面上的高压喷射装置(4)，及设置在主轴驱动装置(3)旁边的用于自动把加工后的工件装入成品存放箱的下料装置(5)，及设置在主轴驱动装置(3)下方的强化研磨料回收装置(6)。采用本发明设备对回转体金属工件表面进行强化研磨加工，实现了加工的自动化，不仅提高了加工效率，保证了加工品质，而且降低了劳动强度和人力成本。
文档编号B24B37/00GK101972980SQ201010283848
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者刘传剑, 刘晓初 申请人:广州大学