光催化钴基合金加工平台及加工方法与流程

本发明涉及一种光催化钴基合金加工平台及加工方法。

背景技术

在激光熔覆方法中，钴基合金作为自熔性合金材料可被用于改善金属材料表面性能，形成高硬度、耐高温和耐磨损的覆层。这种方法被广泛应用于模具制造、汽车制造工业、汽轮机制造等行业中，并有着重要的作用。若可进一步提升其表面质量，将有助于钴基合金覆层深入发挥自身优势，实现更为广阔的应用前景。但由于钴基合金高硬度、高耐磨性的表面特性，对其的进一步加工显得尤为困难。当前针对难加工材料加工方法众多，但还没有针对钴基合金的高效加工方法及其平台。并且钴基合金零件种类繁多，当前加工平台也无法适应越来越多的钴基合金加工需求。所以急需设计一种能对不累类型钴基合金进行高效表面加工的自动化平台。所以。设计一种适用于多种钴基合金零件的加工平台显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决当前没有专用的钴基合金光催化加工平台的问题，提出了一种专用于光催化条件下钴基合金加工平台及加工方法，能够完成钴基合金的超精密加工工作。

本发明所述的光催化钴基合金加工平台，其特征在于，包括：

抛光装置，包括柔性抛光装置和夹持装置，柔性抛光装置安装在夹持装置的活动端，用于加工工件；

抛光工作台，用于夹紧工件并对用于浸泡工件的抛光液进行照射；

抛光液补加装置，设置于抛光工作台旁，并且其加液口位于抛光工作台的抛光池正上方，用于向抛光工作台中添加抛光液；

以及控制柜，与抛光装置、抛光工作台以及抛光液补加装置电连接或信号连接，用于控制抛光装置、抛光工作台以及抛光液补加装置工作以对工件进行加工。

所述夹持装置为可提供六自由度运动的工业机器人，其中工业机器人的底部固接在抛光工作台旁的地面上，工业机器人的机械臂活动端固装柔性抛光装置，并且工业机器人机械臂活动端的活动区域覆盖抛光工作台。

所述柔性抛光装置包括用于驱动柔性抛光头沿自身轴向移动的多级气缸、用于向多级气缸供气的气动装置以及用于对工件进行加工的磨粒层，气动装置一端与工业机器人上的安装孔固定，另一端设置与多级气缸固定，多级气缸底部安装在气动装置上，并且气动装置的充气口与外部压缩气源管路连通，排气口与多级气缸的进气口管路连通；多级气缸的活动端顶部密封磨粒层，二者形成可与工件待加工表面贴合的柔性抛光头。

所述抛光工作台包括工作台底座、工件夹持装置和光源照射装置，工件夹持装置和光源照射装置均安装在工作台底座上，工件夹持装置设置在光源照射装置旁，并且光源照射装置的照射光源对准工件夹持装置内工件。

所述工作台底座的顶部端面上设有用于安装工件夹持装置的圆盘以及用于安装光源照射装置的安装槽，所述工作台底座的底部固定在地面上，上端圆盘上固装工件夹持装置，而光源照射装置固装在安装槽内，并且光源照射装置的光源照射头对准固装在圆盘上的工件夹持装置。

所述工件夹持装置包括装夹台、环形玻璃罩以及限位螺钉，所述装夹台固装在圆盘上，并且装夹台的上端面作为用于固定工件的夹紧面，且装夹台的夹紧面从外向内沿径向均匀设置若干条径向沟槽，且每条径向沟槽均配置一个可与该径向沟槽锁定的限位螺钉；环形玻璃罩的底边与装夹台的外沿密封固装，二者共同围成用于容纳抛光液的抛光池。

所述光源照射装置包括支架、向环形玻璃罩内抛光液发射照射光源的光源灯和固定螺钉，所述支架通过固定螺钉安装在工作台底座上的安装槽内，光源灯固装在支架上，并且光源的灯头对准环形玻璃罩。

所述光源灯为紫外光灯。

所述抛光液补充装置包括抛光液储存箱、泵体、软管支架、软管、抛光液喷头，所述抛光液储存箱安装在工作台底座旁的地面上，所述泵体安装在抛光液储存箱内部，所述软管支架固定在泵体、抛光液储存箱上，并伸入到环形玻璃罩中；所述抛光液喷头安装在软管支架末端；所述软管起始端安装在泵体上，沿软管支架固定，软管末端与添加头连接，保证泵体的抛光液可以沿软管、抛光液喷头注入到抛光池中。

所述控制柜包括数据采集模块、数据处理模块和人机交互界面，所述人机交互界面的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端电连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连接，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述工业机器人的控制端、柔性抛光装置的控制端、光源照射装置的控制端和抛光液补充装置中的泵体控制端信号连接或电连接，实现对工业机器人、柔性柔性抛光头的位置和姿态控制，对紫外光模块的开关控制，对抛光液补充装置中泵体的开关控制。

利用本发明所述的光催化钴基合金加工平台对工件的加工方法，包括以下步骤：

1)将待加工的工件放置在装夹台的夹紧面中心处，并调整径向沟槽中的限位螺钉将待加工的工件夹紧；

2)在控制柜的人机交互界面上设定好加工所需的参数，包括抛光液加入量、紫外灯照射时间、柔性抛光头的位置以及磨粒层形状以及工件加工时间；

3)通过控制柜控制抛光液补充装置中的泵体开始工作，将所需要的抛光液加入到工作台中，保证将工件浸没；

4)通过控制柜启动光源照射装置，使紫外光通过环形玻璃罩照射到浸泡在抛光液中的工件上，并照射设定时间；

5)通过控制柜启动工业机器人，并根据工件类型调节柔性抛光头的磨粒层形状，从而对工件进行加工，达到加工时间后停止加工；

6)通过控制柜移动工业机器人至初始位置，将工件取出后清理干净即可。

本发明的工作原理在于：本发明的主要分为化学部分、机械部分、控制部分。

化学部分，根据当前对钴元素的研究发现，钴元素在化学抛光液并在紫外光的催化作用下，难加工的钴元素就转化为了可溶性的钴盐，从而降低钴基合金表面的硬度和耐磨性，从而降低加工难度。

机械部分通过六自由度串联机器人来控制末端的柔性气动抛光头来进行对钴基合金表面进行加工。柔性气动抛光头中由于设计有多级气缸，可通过人为调节多级气缸顶出距离，从而调整附着在多级气缸顶部的磨粒层形状，以提高对不同类型工件的加工适应性。

控制部分同时通过控制柜中的自动控制模块和手动控制模块。可实现对六自由度串联机器人、柔性气动抛光头的位置和姿态控制，可实现对紫外光模块、抛光液补充装置的控制。

本发明的整体工作过程：本发明一般用于钴基合金的精密加工。在进行钴基合金零件加工时，首先将工件放置在工作台的装夹模块上，并通过限位螺钉固定。通过控制柜启动抛光液补充装置中的泵体，将所需要的抛光液加入到工作台中，保证将工件浸没。通过控制柜启动紫外光模块，使紫外光可通过环形玻璃罩照射到浸泡在抛光液中的工件上。照射规定时间之，通过控制柜启动六自由度串联机器人，根据工件类型调节柔性气动抛光头的磨粒层形状，从而进行对钴基合金的加工。

本发明的有益效果在于：本发明针对当前在激光熔覆领域广泛运用的钴基合金难加工的问题，设计了光催化钴基合金加工平台。通过特定抛光液和紫外光模块的作用，使钴元素转化为可溶性的钴盐，通过调节六自由度串联机器人和柔性气动抛光头来实现对不同特征钴基合金的高适应性加工，并通过控制柜对整个加工平台的精准操控，实现整个加工过程的平稳运行。本发明可以用于不同类型复杂钴基合金零件的精密加工。

附图说明

图1是本发明总体结构图。

图2是本发明柔性气动抛光头图。

图3是本发明工作台正视图。

图4是本发明工作台俯视图。

图5是本发明抛光液装置图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的光催化钴基合金加工平台，包括：

抛光装置1，包括柔性抛光装置12和夹持装置11，柔性抛光装置安装在夹持装置的活动端，用于加工工件；

抛光工作台2，用于夹紧工件并对用于浸泡工件的抛光液进行照射；

抛光液补加装置3，设置于抛光工作台旁，并且其加液口位于抛光工作台的抛光池正上方，用于向抛光工作台中添加抛光液；

以及控制柜4，与抛光装置、抛光工作台以及抛光液补加装置电连接或信号连接，用于控制抛光装置、抛光工作台以及抛光液补加装置工作以对工件进行加工。

所述夹持装置11为可提供六自由度运动的工业机器人，其中工业机器人的底部固接在抛光工作台旁的地面上，工业机器人的机械臂活动端固装柔性抛光装置12，并且工业机器人机械臂活动端的活动区域覆盖抛光工作台。

所述柔性抛光装置12包括用于驱动柔性抛光头沿自身轴向移动的多级气缸122、用于向多级气缸供气的气动装置121以及用于对工件进行加工的磨粒层123，气动装置121一端与工业机器人上的安装孔112固定，另一端设置与多级气缸122固定，多级气缸122底部安装在气动装置121上，并且气动装置121的充气口通过设置在工业机器人机械臂上的充气口111与外部压缩气源管路连通，排气口与多级气缸122的进气口管路连通；多级气缸122的活动端顶部密封磨粒层123，二者形成可与工件待加工表面贴合的柔性抛光头。

所述抛光工作台2包括工作台底座21、工件夹持装置22和光源照射装置23，工件夹持装置22和光源照射装置23均安装在工作台底座21上，工件夹持装置22设置在光源照射装置23旁，并且光源照射装置23的照射光源对准工件夹持装置内工件223。

所述工作台底座21的顶部端面上设有用于安装工件夹持装置的圆盘211以及用于安装光源照射装置的安装槽212，所述工作台底座21的底部固定在地面上，上端圆盘211上固装工件夹持装置22，而光源照射装置23固装在安装槽212内，并且光源照射装置23的光源照射头对准固装在圆盘上的工件夹持装置。

所述工件夹持装置22包括装夹台221、环形玻璃罩224以及限位螺钉222，所述装夹台固装在圆盘上，并且装夹台221的上端面作为用于固定工件223的夹紧面，且装夹台221的夹紧面从外向内沿径向均匀设置若干条径向沟槽2211，且每条径向沟槽2211均配置一个可与该径向沟槽锁定的限位螺钉222，不装夹工件时保证能沿槽滑动；环形玻璃罩224的底边与装夹台221的外沿密封固装，二者共同围成用于容纳抛光液的抛光池。

所述光源照射装置23包括支架231、向环形玻璃罩内抛光液发射照射光源的光源灯232和固定螺钉233，所述支架231通过固定螺钉233安装在工作台底座21上的安装槽212内，光源灯232固装在支架231上，并且光源灯的灯头对准环形玻璃罩224。

所述光源灯232为紫外光灯。

所述抛光液补充装置3包括抛光液储存箱31、泵体32、软管支架33、软管34和抛光液喷头35，所述抛光液储存箱31安装在工作台底座21旁的地面上，所述泵体32安装在抛光液储存箱31内部，所述软管支架33固定在泵体32、抛光液储存箱31上，并伸入到环形玻璃罩224中；所述抛光液喷头35安装在软管支架33末端；所述软管34起始端安装在泵体32上，沿软管支架33固定，软管34末端与添加头连接，保证泵体32的抛光液可以沿软管34、抛光液喷头35注入到抛光池中。

所述控制柜4包括数据采集模块、数据处理模块和人机交互界面，所述人机交互界面的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端电连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连接，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述工业机器人的控制端、柔性抛光装置的控制端、光源照射装置的控制端和抛光液补充装置中的泵体控制端信号连接或电连接，实现对工业机器人、柔性柔性抛光头的位置和姿态控制，对紫外光模块的开关控制，对抛光液补充装置中泵体的开关控制。

实施例2利用本发明所述的光催化钴基合金加工平台对工件的加工方法，包括以下步骤：

1)将待加工的工件223放置在装夹台221的夹紧面中心处，并调整径向沟槽2211中的限位螺钉222将待加工的工件223夹紧；

2)在控制柜4的人机交互界面上设定好加工所需的参数，包括抛光液加入量、紫外灯照射时间、柔性抛光头的位置以及磨粒层形状以及工件加工时间；

3)通过控制柜4控制抛光液补充装置中的泵体开始工作，将所需要的抛光液加入到工作台中，保证将工件浸没；

4)通过控制柜启动光源照射装置，使紫外光通过环形玻璃罩照射到浸泡在抛光液中的工件上，并照射设定时间；

5)通过控制柜启动工业机器人，并根据工件类型调节柔性抛光头的磨粒层形状，从而对工件进行加工，达到加工时间后停止加工；

6)通过控制柜移动工业机器人至初始位置，将工件取出后清理干净即可。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。