一种金属工件表面强化研磨机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种研磨机床，该研磨机床通过将研磨料高速带角度喷射到工件表面的方式对工件表面进行强化研磨加工。
【背景技术】
[0002]机械零部件的表面质量直接影响机械设备的性能、寿命和可靠性；然而机械零部件在切削加工过程中受切削热的影响，不可避免的在工件表面形成拉应力变质层，该变质层使得工件表面极易产生疲劳裂纹，从而降低零部件的疲劳寿命和可靠性。
[0003]很多机械零部件往往需要相对综合的表面质量，S卩，工件表面同时具有较高的硬度和较低的表面粗糙度。为了获得这样的表面质量，往往先通过表面覆层、表面改性或表面机械强化等方法获得较高的硬度，然后再对工件表面进行研磨加工以获得较低的表面粗糙度。这种方法费时费力，而且不易实现自动化。
[0004]申请公布号为CN103878703A的发明专利申请公布的“一种耐磨合金钢工件表面的强化研磨方法”，该方法通过将由质量比为1:1:1?5:1: 3的钢球、研磨粉和强化研磨改性液组成的混合料以100?300m/s的速度和15°?75°的喷射角度喷射到耐磨工件表面，以此来获得较高的表面硬度和较低的表面粗糙度。申请公布号为CN101972980A的发明专利申请公布了“一种机械表面自动强化加工设备”，该设备包括机架、上料装置、下料装置、主轴旋转装置和研磨料喷射装置等，可实现对回转工件表面进行自动强化研磨。然而该装置只能对结构相对简单的回转件进行表面强化研磨加工，无法适应较复杂工件表面的加工要求，应用范围小，可控性差。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种金属工件表面强化研磨机，该研磨机能同时提高金属工件的表面硬度和降低工件的表面粗糙度，具有能适应复杂工件便面加工的优点，可控性高。
[0006]本实用新型解决上述技术问题的技术方案是:一种金属工件表面强化研磨机，该研磨机包括机架、固定在机架上的工作台和由X轴丝杠副、Y轴丝杠副以及Z轴丝杠副组成的丝杠传动系统；其中，所述丝杠传动系统中的X轴、Y轴和Z轴丝杠副均由伺服电机驱动，所述工作台位于所述丝杠传动系统的下方；其特征在于，还包括控制喷射角度的角度控制系统和研磨料循环系统，其中，
[0007]所述角度控制系统包括转轴相互垂直的第一转角电机和第二转角电机，其中，第一转角电机固定在所述Z轴丝杠副的滑块上，第二转角电机固定在第一转角电机的转轴上，且第一转角电机的转轴与Z轴丝杠副的滑块的运动方向平行，并延伸致所述丝杠传动系统与工作台之间；
[0008]所述研磨料循环系统包括位于工作台正下方的研磨料回收漏斗、搅拌装置和文丘里喷射器，其中，所述文丘里喷射器固定在所述第二转角电机的转轴上；所述搅拌装置包括与所述回收漏斗底部连通的搅拌桶和搅拌叶轮伸到搅拌桶底部的叶轮搅拌器，其中，搅拌桶位于研磨液回收漏斗下方，其底部设有研磨料出口，该研磨料出口与所述文丘里喷射器的引射介质进口连通；
[0009]所述文丘里喷射器的工作介质进口与压缩空气的气源连接。
[0010]为了使本实用新型所述研磨机的研磨料喷射速度可控性更高，所述文丘里喷射器的工作介质进口与压缩空气的气源之间设有空气流量调节阀。
[0011]由于本实用新型所述的研磨机是采用将研磨料高速带角度的喷射到代加工表面的方式工作的，在加工过程中难免会有部分研磨料溅射出来造成浪费，不利于研磨料的循环利用，为解决上述技术问题，本实用新型的一个改进方案是，所述工作台四周设有防溅罩，该防溅罩上设有透明的观察窗。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]由于采用了丝杠传动系统、角度控制系统和电气系统协同使用，本实用新型所述的研磨机能用于复杂工件表面的强化研磨加工，可控性高。
【附图说明】
[0014]图1?2为本实用新型所述研磨机一个具体实施例的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为右视图。
[0015]图3为图1?2所示实施例的立体结构示意图。
[0016]图4为图3中局部I的放大图。
[0017]图5为图1?2所示实施例中丝杠传动系统的立体结构示意图。
[0018]图6为图1?2所示实施例中文丘里喷射器的结构示意图(剖视)。
[0019]图7为图6所示文丘里喷射器的立体结构示意图。
[0020]图8为图1?2所示研磨机中文丘里喷射器的一种具体工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0021]参见图1?3，本例中的机架I由工业型材拼接而成，该机架I具有上、中、下三层平台；
[0022]参见图1?3和图5，所述上层平台上固定有丝杠传动系统，该丝杠传动系统由固定在所述上层平台一侧的横梁上的X轴滚珠丝杠副3、固定在X轴滚珠丝杠副3的滑块上的Y轴滚珠丝杠副4和固定在Y轴滚珠丝杠副4的滑块上的Z轴滚珠丝杠副5组成；所述的三组滚珠丝杠副的丝杠上均连接有一台伺服电机6。所述Z轴滚珠丝杠副5的滑块上设有转轴与Z轴滚珠丝杠副5运动方向平行的第一转角电机7，所述第一转角电机7的转轴上通过一长杆悬挂有一转轴与第一转角电机7的转轴垂直的第二转角电机8。
[0023]参见图1、3和4，所述第二转角电机的转轴上设有一文丘里喷射器13 ;参见图6和7，所述文丘里喷射器13具有工作介质(压缩空气)进口 13-1、引射介质(研磨料)进口13-2、喷嘴13-4、混合腔13-5、出口扩压通道13_3。
[0024]参见图1和3，所述中层平台的上面固定有T型槽工作台2，下面设有一漏斗9，该漏斗9具有一矩形开口，所述矩形开口的四条侧边分别固定在组成所述中层平台的外侧的四根梁上。所述上层平台与中层平台之间设有防溅罩16，该防溅罩16由三块固定在机架侧面的薄钢板和一块通过蝴蝶铰链固定在机架上可开合门组成，所述可开合的门上设有透明的观察窗16-1。
[0025]参见图1?3，所述下层平台上设有搅拌装置，该搅拌装置包括固定在下层平台上的搅拌桶11-1和叶轮搅拌器，所述叶轮搅拌器包括安装在搅拌桶盖上的搅拌电机11-2和与拌电机11-2的转轴相连并伸到搅拌桶11-1底部的搅拌叶轮11-3，所述搅拌桶11-1底部设有研磨料出口 11-4。
[0026]参见图1?4，所述漏斗9和搅拌装置之间设有回收管道10，该回收管道10 —端连通至漏斗9的底部，另一端连通至所述搅拌桶盖上；所述搅拌装置和文丘里喷射器之间设有出口软管12，该出口软管12 —端连通至所述搅拌桶11-1底部的研磨料出口 11-4，另一端连通至所述文丘里喷射器13的引射介质进口 13-2。所述文丘里喷射器13的工作介质进口 13-1上连通有压缩空气软管14，该压缩空气软管14的管路上设有一台空气流量调节阀15，所述压缩空气软管14的另一端与工厂内的压缩空气的气源连通。
[0027]以下结合附图简要说明本本例所示研磨机的工作原理；
[0028]参见图4、6和7，由压缩空气软管14提供的压缩空气经工作介质进口 13_1进入文丘里喷射器13，由喷嘴13-4高速喷出，由于文丘里效应，所述喷嘴13-4附近会形成负压，此负压可将研磨料经出口软管12和引射介质进口 13-2抽吸至混合腔13-5内，在混合腔13-5内研磨料与压缩空气混合后经出口扩压通道13-3扩压后高速喷出。
[0029]以下结合附图简要说明本例所示研磨机的工作过程；
[0030]参见图1?3将预先配制好的研磨料自漏斗9添加到所述搅拌桶11-1内，开启搅拌电机11-2，对研磨料进行充分搅拌；
[0031]参见图8，将工件17装夹在工作台2上，该工件17具有两个待加工表面A和B，由计算机数控装置发出指令，三台伺服电机6驱动所述丝杠传动系统回到零位；执行预先设置好的加工程序后本例中的研磨机按以下程序工作:
[0032]1、所述角度控制系统驱动所述文丘里喷射器13调整角度，使所述文丘里喷射器13的轴线与工件17的A面呈30度夹角；
[0033]2、所述丝杠传动系统驱动文丘里喷射器13运动到A面上方约Icm处；所述计算机数控装置控制所述空气流量调节阀15开启，接通气源，并调整压缩空气压力至预设值，压缩空气与被抽吸上来的研磨料在混合腔13-5内混合后喷出，开始对A面进行强化研磨加工；
[0034]3、按预设走刀路线完成对A面的加工后，电气比例阀15关闭，切断气源，停止研磨料的喷射；所述丝杠传动系统驱动文丘里喷射器13回到零位，调整文丘里喷射器13角度，使之与B面呈30度夹角；
[0035]4、所述丝杠传动系统驱动文丘里喷射器13运动到B面右侧约Icm处；所述计算机数控装置控制所述空气流量调节阀15开启，接通气源，并调整压缩空气压力至预设值，压缩空气与被抽吸上来的研磨料在混合腔13-5内混合后喷出，开始对B面进行强化研磨加工。
【主权项】
1.一种金属工件表面强化研磨机，该研磨机包括机架、固定在机架上的工作台和由X轴丝杠副、Y轴丝杠副以及Z轴丝杠副组成的丝杠传动系统；其中，所述丝杠传动系统中的X轴、Y轴和Z轴丝杠副均由伺服电机驱动，所述工作台位于所述丝杠传动系统的下方；其特征在于，还包括控制喷射角度的角度控制系统和研磨料循环系统，其中， 所述角度控制系统包括转轴相互垂直的第一转角电机和第二转角电机，其中，第一转角电机固定在所述Z轴丝杠副的滑块上，第二转角电机固定在第一转角电机的转轴上，且第一转角电机的转轴与Z轴丝杠副的滑块的运动方向平行，并延伸致所述丝杠传动系统与工作台之间； 所述研磨料循环系统包括位于工作台正下方的研磨料回收漏斗、搅拌装置和文丘里喷射器，其中，所述文丘里喷射器固定在所述第二转角电机的转轴上；所述搅拌装置包括与所述回收漏斗底部连通的搅拌桶和搅拌叶轮伸到搅拌桶底部的叶轮搅拌器，其中，搅拌桶位于研磨液回收漏斗下方，其底部设有研磨料出口，该研磨料出口与所述文丘里喷射器的引射介质进口连通； 所述文丘里喷射器的工作介质进口与压缩空气的气源连接。2.根据权利要求1所述的一种金属工件表面强化研磨机，其特征在于，所述文丘里喷射器的工作介质进口与压缩空气的气源之间设有空气流量调节阀。3.根据权利要求1或2所述的一种金属工件表面强化研磨机，其特征在于，所述工作台四周设有防溅罩，该防溅罩上设有透明的观察窗。
【专利摘要】本实用新型公开了一种金属工件表面强化研磨机，该研磨机包括机架、固定在机架上的工作台和实现空间三轴移动的丝杠传动系统，其特征在于，还包括控制喷射角度的角度控制系统和研磨料循环系统，其中，所述角度控制系统包括转轴相互垂直的第一转角电机和第二转角电机，其中，第一转角电机固定在丝杠传动系统中Z轴丝杠副的滑块上，第二转角电机固定在第一转角电机的转轴上；所述研磨料循环系统包括位于所述工作台正下方的研磨料回收漏斗、搅拌装置和固定在所述第二转角电机的转轴上的文丘里喷射器，其中所述文丘里喷射器的工作介质进口与压缩空气的气源连通，引射介质进口与搅拌装置的搅拌桶底部连通。
【IPC分类】B24B37/34, B24B57/02
【公开号】CN204736102
【申请号】CN201520438458
【发明人】陶建华, 刘晓初, 张剑辉, 金成普
【申请人】广州大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月24日