一种工件的表面加工系统的制作方法与工艺

本发明属于机械技术领域，涉及一种工件的表面加工系统。

背景技术：
在制造业中，为了保证产品品质和美观感，工件表面的打磨与抛光是零件成型中的重要工序，对于复杂外型零件，尤其是卫浴水龙头，在铸造外形和机加尺寸等方面存在左右偏差、壁厚不一、形位各异等问题，无法利用专用机床进行加工。目前，常用的抛光打磨结构大多过于简单，其难以实现对各种复杂曲面进行多轴多方位多角度研磨。因此，现有的抛光打磨机构无法有效精准加工，其大多仍需要依赖技术人员进行粗略研磨，难以保证各种工件的抛磨效果。另外，在打磨机领域，由于设备结构的缺陷，通常导致工件定位精度不高，而且抛光工件时通常用手握工件，通过双手摆动工件变换角度，而使得工件的不同部位得到打磨轮的打磨，不仅不方便抛光，而且费时费力。打磨抛光机是用来加工一些零件打磨抛光，加工不同的零件会有不同的打磨抛光机。如中国专利公开了一种双面抛光机[申请号：201220325319.8；公告号：CN202726687U]，其包括圆盘部分以及设在圆盘部分旁边的外抛磨头部分、外抛砂带头部分，圆盘部分、外抛磨头部分、外抛砂带头部分配合工作，在圆盘部分上放置工件，抛磨头部分、外抛砂带头部分均可对放置在圆盘部分上的工件进行处理。该双面打磨机通过圆盘部分可以使得工件高精度地达到指定位置实现自动抛光，并且工件能够实现自动、快速夹取；而且通过各外抛磨头部分、外抛砂带头部分多轴联动， 整机协调统一，能够对各种复杂曲面进行抛光。然而，上述双面抛光机也存在一些不足之处。首先，该双面抛光机并未配备专门的工件机加工装置，那么工件在打磨抛光前就需要在其他设备上先进行机加工，然后通过工作人员手动将机加工成型后的工件一一放置到圆盘上进行装夹，这不仅浪费了操作人员大量的劳动强度，同时也直接降低了企业的生产效率；而且操作人员无法保证每个工件的装夹角度都保持一致，这就导致每个工件成型后的一致性不够，精度不够统一。

技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种自动化程度高、生产效率及加工效率高的工件的表面加工系统。本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种工件的表面加工系统，设置于对工件进行机加工的加工中心侧部，其特征在于，该系统包括至少一组打磨单元和至少一个将打磨完成后的工件进行抛光的抛光装置，所述的打磨单元上具有机械手和若干打磨机，所述的机械手能将加工中心处已机加工好的工件持续地夹持住并按照设定顺序输送至机械手所在的打磨单元所对应的打磨机处进行打磨，上述的抛光装置位于打磨单元侧部。操作人员通过编写一套完整的控制程序对本工件的表面加工系统进行控制，当加工中心将工件加工成型好，机械手根据控制指令将工件夹持住并输送至与该机械手处于同一打磨单元内的打磨机上进行打磨处理。由于本系统包括至少一组打磨单元，因此各打磨单元内的机械手在夹持工件时也是按照一定顺序的，如一台机械手夹持工件后另一台机械手才能对加工中心内的工件进行夹持。由于一个打磨单元内具有若干打磨机，因此通过依次在这些打磨机上打磨能够保证工件在机械手一次装夹的情况下在一个 打磨单元内便完成其表面所需的所有打磨工序。打磨结束后，再将工件放置于抛光装置内进行抛光处理，这样就可以完成工件表面完整的加工处理。由于工件在加工中心处加工时的位置是保持不变的，因此在实际加工时，通过数控编程来对机械手进行精确控制，确保机械手夹持每个工件时的动作都十分准确、稳定，同时保证在打磨单元内的各个打磨机上的动作也相同，这样加工出来的各个工件的精度和整体性就较高。在上述的工件的表面加工系统中，所述的机械手包括底座、夹持架和夹持臂，所述的夹持架下端连接在底座上且能相对于底座转动，上述夹持臂连接在夹持架上端且在夹持臂上具有用于夹持工件的夹头，所述夹持架上具有能驱动夹持架相对于底座转动后并定位的驱动件一。工件在加工中心完成加工后，机械手的夹持架在驱动件一的驱动下相对于底座转动至加工中心处，机械手上的夹持臂将加工中心内的工件夹持，然后转动至与该机械手相应的打磨单元内的各个打磨机上进行打磨，直至将工件表面打磨至所需的精度。在上述的工件的表面加工系统中，所述的驱动件一包括固连在夹持架内侧的环形齿轮、固连在底座上的转动电机以及连接在底座上的若干中间齿轮，上述转动电机的转轴上固连有传动齿轮一，上述中间齿轮同时与传动齿轮一和环形齿轮相啮合。转动电机的转轴转动，固连在转动电机的转轴上的传动齿轮一随着一同转动，并且通过中间齿轮的传动，动力最终转化为环形齿轮的转动，由于环形齿轮固连在夹持架内侧，因此夹持架内侧便能够相对于底座转动。在上述的工件的表面加工系统中，所述的夹持臂中部铰接在夹持架上端，上述夹头位于夹持臂前端，所述夹持臂的后端与夹 持架之间具有能驱动夹持臂绕其铰接处摆动后并定位的驱动件二。夹持臂的中部铰接在夹持架的上端，通过驱动件二可以使夹持臂发生上下摆动，这样可以调整夹持臂的高度，方便工件的打磨。在上述的工件的表面加工系统中，所述的驱动件二包括连杆一、连杆二和固连在夹持架中部的摆动电机，所述摆动电机的转轴上固连有传动盘，上述连杆一的一端铰接在传动盘边沿处，连杆一的另一端与连杆二的一端相铰接，连杆二的另一端与上述的夹持臂后端相铰接。摆动电机的转轴上固连有传动盘，当摆动电机的转轴转动时，传动盘随着一起转动，由于连杆一的一端铰接在传动盘的边沿处，连杆一的另一端铰接在连杆二的一端，因此当传动盘转动时可以实现夹持臂后端的上下摆动。在上述的工件的表面加工系统中，所述的夹持架上具有贯穿的通孔，上述连杆一位于通孔处且其两端分别自通孔的两端伸出。在上述的工件的表面加工系统中，所述的打磨机以夹持架为圆心呈弧形分布，且每个打磨机至夹持架处的距离都相等。打磨机以夹持架为圆心呈弧形分布且各打磨机至夹持架处的距离都相等，这样机械手夹持工件从一个打磨机移动至下一个与其处于同一打磨单元的打磨机的距离均相同，即机械手的夹持架在一个打磨单元中的移动距离均是相同的，这样设置也方便了操作人员的数控编程。在上述的工件的表面加工系统中，所述的打磨机是砂带打磨机，包括罩壳和位于罩壳内的主动轮、从动轮以及砂带，上述主动轮与一打磨电机相联，上述主动轮和从动轮部分位于罩壳外，上述砂带套在主动轮和从动轮上且位于罩壳外的砂带外侧形成用于对工件进行打磨的打磨部。打磨电机驱动主动轮转动，并最终使得砂带转动，通过将砂带套在主动轮和从动轮上并在位于罩壳外的砂带外侧形成打磨部，这样当机械手夹持工件与打磨部相接触时就能够使得工件的表面处于被打磨状态。在上述的工件的表面加工系统中，所述的同一个打磨单元的相邻打磨机上的砂带磨粒大小依次减小。同一个单元内的相邻打磨机的砂带的磨粒大小依次增大或减小，因此砂带的粗细程度不同，将工件在磨粒从大到小的打磨机上分别完成打磨后，工件表面的打磨精度会越来越高。当然，在同一打磨单元内利用机械手夹持工件按照磨粒大小的顺序在各打磨机上进行打磨是编程人员在编程时的设定顺序，在打磨时机械手也是根据该设定顺序在打磨单元内工作的。在上述的工件的表面加工系统中，所述的罩壳内还具有能抵靠在砂带打磨部内侧的打磨轮，所述的打磨轮为多个且每个打磨轮的直径与其余打磨轮的直径不同，所述的罩壳靠近打磨轮处设有能够分别驱动打磨轮抵靠在砂带打磨部内侧相同位置的驱动结构。对于复杂的工件，在同一个工件中，其各部位的表面曲率不同，因此可以根据工件表面待打磨部位的曲率采用相应的打磨轮，通过该打磨轮顶压砂带打磨部的内侧而形成与工件表面待打磨部位相同曲率的曲面，这样有利于方便、快速地完成打磨。在上述的工件的表面加工系统中，所述的驱动结构包括位于罩壳内的调节导轨以及位于调节导轨上能沿其移动的滑块，上述的打磨轮连接在滑块上，所述的驱动结构还包括设置于罩壳内的打磨轮驱动件，所述的打磨轮驱动件与滑块相联且在该打磨轮驱动件的驱动下使打磨轮抵靠在砂带的内侧。当需要对工件的表面进行曲面的打磨时，通过打磨轮驱动件驱动滑块沿着调节导轨向前移动并使滑块上的打磨轮抵靠在砂带 的内侧，从而对工件的表面进行曲面的打磨。当然，该打磨轮驱动件可以是气缸或者油缸，且气缸或油缸的活塞杆与滑块相联。在上述的工件的表面加工系统中，所述的打磨单元与抛光装置之间具有能水平移动的输送带。机械手夹持工件在打磨单元内完成打磨作业后，机械手将完成打磨的工件放置于输送带上，输送带将工件输送至靠近抛光装置处，操作人员将输送带上的打磨好的工件放置于抛光装置内进行抛光。在上述的工件的表面加工系统中，所述的抛光装置包括抛光机架、夹具和抛光轮，所述的抛光机架上具有沿水平设置的抛光导轨，上述的夹具位于抛光导轨上且夹具与能带动其移动的抛光驱动件相联，上述抛光轮与一抛光电机的转轴相联且抛光轮位于抛光导轨上方。操作人员将表面完成打磨后的工件放置于抛光机内的夹具上，抛光驱动件驱动夹具沿着抛光导轨移动至抛光轮处，抛光电机的转轴转动驱动抛光轮对夹具上的工件表面进行抛光。当然，抛光驱动件可以是气缸或者是油缸，且气缸或者油缸的活塞杆与夹具相联。在上述的工件的表面加工系统中，所述抛光导轨的数量为两条且平行设置，所述的各抛光导轨上均设有夹具，上述抛光轮的数量为两个且与上述的两条抛光导轨一一对应，所述的两个抛光轮与同一个抛光电机相联。在抛光机架内设置两个夹具以及两个抛光轮，能够同时对两个工件进行表面抛光工作，工件的生产效率更高。与现有技术相比，本工件的表面加工系统具有以下优点：1、本工件的表面加工系统利用各个打磨单元内的机械手对加工中心内的工件进行夹持，由于工件在加工中心内的位置不变，通过机械手就能够准确地对每个相应的工件进行夹持，且每次的 夹持动作均相同，不仅能够提高工件的打磨精确度，而且还能够保证每个工件的统一性；2、本工件的表面加工系统在加工中心四周均布若干打磨单元，通过增加打磨单元的数量来保证经加工中心机加工后的工件能够及时得到打磨处理，提高了工件的生产效率，同时又提高了加工中心的工作效率；3、本工件的表面加工系统在一个打磨单元内设置若干打磨机，各打磨机上的磨粒大小依次增大或减小，工件通过在各个打磨机依次完成所有打磨工序，经打磨后工件表面的打磨精度更高，同时又可以通过顶靠在砂带内侧的打磨轮来对工件表面进行复杂曲面的打磨，使用价值更高、使用范围更广；4、本工件的表面加工系统将各个打磨单元内的打磨机以机械手的夹持架为圆心周向均布，保证机械手夹持工件从一个打磨机移动至下一个打磨机的移动路径均相同，这样不仅极大地简化了数控编程，而且使得在打磨作业时机械手的各个步骤过程均保持相同，更加省力，效率更高；5、本工件的表面加工系统利用抛光装置在工作人员将工件放置于夹具上后自动对工件进行抛光，使得本加工系统的自动化程度更高，省时又省力。附图说明图1是本工件的表面加工系统的结构的结构示意图。图2是本工件的表面加工系统中打磨机的结构示意图。图3是本工件的表面加工系统中打磨机不具有罩壳时的侧视图。图4是本工件的表面加工系统中打磨机中的打磨轮抵靠在砂带内侧时的侧视图。图5是本工件的表面加工系统中机械手的结构示意图。图6是本工件的表面加工系统中抛光装置的结构示意图。图7是本工件的表面加工系统中驱动件一处的剖视图。图8是本工件的表面加工系统中驱动件一处的俯视图。图9是本工件的表面加工系统中驱动件二处的简易示意图。图中，1、加工中心；2、机械手；3、打磨机；4、罩壳；5、主动轮；6、从动轮；7、砂带；8、打磨电机；9、打磨轮；10、底座；11、夹持架；12、夹持臂；13、转动电机；14、传动齿轮一；15、连杆一；16、连杆二；17、摆动电机；18、抛光装置；19、输送带；20、调节导轨；21、滑块；22、抛光机架；23、夹具；24、抛光轮；25、抛光导轨；26、抛光电机；27、安装支架；28、环形齿轮；29、中间齿轮；30、传动盘；31、通孔。具体实施方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。实施例一如图1所示，一种工件的表面加工系统，设置于对工件进行机加工的加工中心1侧部，该系统包括打磨单元、抛光装置18以及设置于打磨单元与抛光装置18之间的能水平移动的输送带19。打磨单元的数量为3个且均布于加工中心1四周，每个打磨单元上具有机械手2和4个打磨机3。每个打磨单元内均设有安装支架，机械手2及各打磨机3均安装于安装支架27上，安装支架27呈扇形，机械手2固定于安装支架27的中心处，各打磨机3均匀分布于安装支架27的弧形边缘上。如图5、图7和图8所示，机械手2能将加工中心1处已机加工好的工件夹持并按照设定顺序输送至对应的打磨机3处进行 打磨。机械手2包括底座10、夹持架11和夹持臂12，夹持架11下端连接在底座10上且能相对于底座10转动，夹持臂12中部铰接在夹持架11上端，夹持架11上具有能驱动夹持架11相对于底座10转动后并定位的驱动件一，驱动件一包括固连在夹持架11内侧的环形齿轮28、固连在底座10上的转动电机13以及连接在底座10上的若干中间齿轮29，转动电机13的转轴上固连有传动齿轮一14，中间齿轮29同时与传动齿轮一14及环形齿轮28相啮合。如图5和图9所示，夹持臂12前端具有用于夹持工件的夹头，夹持臂12的后端与夹持架11之间具有能驱动夹持臂12绕其铰接处摆动后并定位的驱动件二，驱动件二包括连杆一15、连杆二16和固连在夹持架11中部的摆动电机17，摆动电机17的转轴上固连有传动盘30，连杆一15的一端铰接在传动盘30的边沿处，连杆一15的另一端与连杆二16的一端相铰接，连杆二16的另一端与夹持臂12的后端相铰接，夹持架11上具有贯穿的通孔31，连杆一15位于通孔31处且连杆一15的两端自通孔31的两端伸出。如图1和图2所示，打磨机3以机械手2的夹持架11为圆心周向呈弧形分布，打磨机3是砂带打磨机，包括罩壳4和位于罩壳4内的主动轮5、从动轮6以及砂带7，同一个打磨单元内相邻的各个打磨机3上的砂带7的磨粒大小依次减小。主动轮5与一打磨电机8相联，主动轮5和从动轮6部分位于罩壳4外，砂带7套在主动轮5和从动轮6上且位于罩壳4外的砂带7外侧形成用于对工件进行打磨的打磨部。如图3和图4所示，罩壳4内还具有能抵靠在砂带7打磨部内侧的打磨轮9，在本实施例中，打磨轮9的数量设置为3个，同一打磨机3中各个打磨轮9轮边的曲面曲率不同，各打磨轮9与其余打磨轮9的直径不同。罩壳4内在各打磨轮9处均设有能 驱动打磨轮9的驱动结构，各驱动结构均包括设置于罩壳4内与各自打磨轮9相对应的调节导轨20以及设置于调节导轨20上且具有能沿其移动的滑块21，各个打磨轮9连接在各自对应的滑块21上，该驱动结构还包括位于罩壳4内且与滑块21相连的打磨轮驱动件。打磨轮驱动件为气缸，气缸的活塞杆与滑块21相固连，且在气缸的活塞杆的推动下能够使得与该气缸相对应的滑块21上的打磨轮9顶靠在砂带7的内侧。罩壳4内具有与三个打磨轮9一一对应的调节导轨20，两两相邻的调节导轨20之间形成角度相同的锐角，且各打磨轮9均可顶靠在砂带7的同一位置。如图6所示，抛光装置18位于打磨单元侧部，抛光装置18包括抛光机架22、夹具23和抛光轮24，抛光机架22上具有沿水平设置的抛光导轨25，夹具23位于抛光导轨25上且夹具23与能带动其移动的抛光驱动件相联，抛光驱动件可以是气缸或者油缸，通过将气缸或者油缸的活塞杆与夹具23相连。抛光轮24与抛光电机26的转轴相联且抛光轮24位于抛光机架22上部。在本实施例中，抛光导轨25的数量为两条且平行设置，各抛光导轨25上均设有夹具23，抛光轮24的数量两个且与两条抛光导轨25一一对应，两个抛光轮24与同一个抛光电机26相联。抛光轮24位于抛光导轨25的上方，抛光电机26的转轴的两端分别自抛光电机26的机壳向外伸出，两个抛光轮24分别连接于抛光电机26的转轴两端。在实际加工时，可在加工中心1处设置一个四轴联动机械手，利用四轴联动机械手进行自动夹持毛坯及在加工中心上自动上料。工件在加工中心1机加工成型后，各打磨单元内的机械手2的夹持架11在操作人员编写好的程序控制下发生转动，机械手2上的夹持臂12的从而随着夹持架11转动至加工中心1处且夹持 臂12前端的夹头将成型的工件夹持住，然后再转动至与该机械手2处于同一个打磨单元中的打磨机3上进行表面打磨。本工件的表面加工系统是通过操作人员编写的整套完整的程序进行控制的，各加工过程均由程序严格控制。由于同一个打磨单元内具有4台打磨机3，且每个打磨机3的砂带7的磨粒大小依次减小，因此当机械手2的夹持臂12夹持工件在第一台打磨机3上完成其表面所需的所有打磨工序后，再移至下一台打磨机3上再次完成同样的打磨工序时工件表面的打磨精度要高于上一台打磨机3的打磨精度，直至在同打磨单元中的最后一台打磨机3上完成打磨工序，此时工件表面经过四台打磨机3打磨，打磨精度最高。而由于同一打磨单元内的各打磨机3以夹持架11为圆心呈弧形分布，因此夹持架11每次带动夹持臂12从一台打磨机3移动至下一台打磨机3的距离都相等，这样极大地简化了操作人员的程序编程，同时又能够很好地保证机械手2工作的同步性。此外，对于一些表面具有复杂曲面的工件，在表面打磨时，通过程序选择与该工件表面的曲面曲率相同的打磨轮9，通过与该打磨轮9相对应的气缸的活塞杆向外推动滑块21，滑块21带动该打磨轮9向外移动并顶靠在砂带7的内侧从而使砂带7外侧形成与该打磨轮9的轮边相同的形状，这样工件就能够通过与砂带7外侧的该形状相接触而打磨出所需的曲面。当然，当工件表面的曲面较多且曲率不同时，可通过选择另外的打磨轮9来重复上述过程，这样就能够对工件的表面进行完整的打磨。打磨结束后，机械手2将完成打磨的工件放置于输送带19上输送至靠近抛光装置18处，操作人员站立于抛光装置18处，将输送带19传送来的工件放置于抛光装置18的夹具23内，夹具23在抛光驱动件的带动下沿着抛光导轨25向抛光轮24移动，抛 光电机26的转轴驱动抛光轮24转动，当工件与抛光轮24相接触时工件表面即被抛光。由于加工中心1对工件机加工的速度要快于打磨单元对工件的打磨速度，因此本工件的表面加工系统配备三个打磨单元，这样可以保证加工中心1机加工成型的工件能够及时地进行表面打磨，同时也很好地保证了工件的生产效率以及加工中心1的利用率，而且由于工件在加工中心1处加工时的位置都是保持不动的，因此只需通过编写程序就能够保证机械手2的夹持臂12每次夹持工件的动作都相同，这样就能够确保每个工件成型后的形状都相同，即工件的加工精确度更高，整体性更好。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。