本发明涉及机械技术领域，更具体的说，涉及一种自动抛光设备及方法。
背景技术：
机械加工所生产的工件中，有一些工件有表面光洁度的要求。例如圆柱形国标疲劳试样，该试样包括标距段为直径5毫米的圆柱段，根据试样的加工标准要求，标距段需要满足图纸光洁度，因此必须对该段进行最终抛光。而且由于疲劳试样表面对光洁度要求较高，且标距段部位并非一般平面，因此抛光难度较大。
目前一般是通过水砂纸进行最终抛光，其工艺方法一般为将试样顶装夹固在车床卡盘上，转动主轴进行手动抛光。由于疲劳试样标距段表面的最终成型和光洁度需通过抛光(或低应力磨削)工艺完成，因此抛光过程必须满足均匀和稳定的磨削量，才能保证尺寸、光洁度达到试样成型要求并尽可能降低表面残余应力。然而当前的手动抛光很难在圆柱形表面保证稳定均匀的抛削加工，不仅造成尺寸和光洁度较难达标，甚至还将不规则残余应力引入待加工圆弧表面。
因此，如何提供一种自动抛光设备及方法，能够对工件进行均匀的抛光，满足使用要求，成为本领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明提供了提供一种自动抛光设备及方法，能够对工件进行均匀的抛光，满足使用要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种自动抛光设备，包括数控车床，所述数控车装包括用于夹持工件的工件夹持装置，所述自动抛光设备还包括用于抛光工件的抛光装置，所述数控车装通过所述工件夹持装置带动工件旋转，所述抛光装置包括抛光轮和驱动所述抛光轮旋转的抛光旋转部件，所述抛光轮的旋转轴向与工件的旋转轴向相互垂直。
优选的，所述抛光装置安装在所述数控车床上，所述抛光装置可沿工件的旋转轴向的方向上和径向方向上运动。
优选的，所述抛光装置包括支撑部，所述支撑部固定在所述数控车床上，所述支撑部包括支撑固定部和抛光支撑部，所述支撑固定部安装在所述基座部上，所述支撑固定部与所述抛光支撑部之间设有支撑连接部连接，所述抛光旋转部件安装在所述抛光支撑部上。
优选的，所述抛光旋转部件包括抛光笔，所述抛光笔包括抛光笔转轴，所述抛光轮安装在所述抛光笔转轴上。
优选的，所述抛光笔垂直于所述抛光支撑部。
优选的，所述抛光轮包括轮体和缠绕在所述轮体上的抛光布。
优选的，所述抛光布的目数为320。
优选的，所述工件夹持装置包括卡盘和尾架，所述卡盘上安装有第一夹持部，所述尾架上安装有第二夹持部，工件由第一夹持部和第二夹持部夹持。
一种自动抛光方法，使用如上述任一所述的数控车床，所述方法包括：
获取主程序；
初始抛光工装定位，开启冷却水；
抛光轮定位于工件表面；
检测抛光轮是否到位；
若是，则调用循环子程序和获取循环次数；
检测循环次数，若循环次数小于等于预设值，则抛光轮按照预设程序对工件依次进行抛光；
若循环次数大于预设值，则结束程序。
优选的，所述抛光轮按照预设程序对工件依次进行抛光的步骤包括：
获取子程序；
获取主轴参数；
获取第一加工指令并对标距段抛光；
获取第二加工指令并对过渡圆弧抛光。
本发明中的自动抛光设备由于包括数控车床，所述数控车装包括用于夹持工件的工件夹持装置，所述自动抛光设备还包括用于抛光工件的抛光装置，所述数控车装通过所述工件夹持装置带动工件旋转，所述抛光装置包括抛光轮和驱动所述抛光轮旋转的抛光旋转部件，所述抛光轮的旋转轴向与工件的旋转轴向相互垂直。采用这种方式就可以通过数控编程的自动机械抛光装置，来达到均匀抛光、磨削量可控以及保证试样尺寸和光洁度要求的目的；并且抛光轮的旋转轴向与工件的旋转轴向相互垂直，可以保证抛光轮紧贴圆弧或变径部位的表面，形成共形加工，对圆弧或变径部位的表面进行与直段相同的抛光加工，从而对工件的抛光更加均匀。
附图说明
图1是工件或试样的示意图；
图2是本发明实施例的一种自动抛光设备的示意图；
图3是本发明实施例的支撑部的示意图；
图4是本发明实施例的一种自动抛光设备的局部视图；
图5是本发明实施例的一种自动抛光方法的流程图。
附图标记：
100-数控车床，101-工件夹持装置，102-卡盘，103-尾架，104-第一夹持部，105-第二夹持部，200-抛光装置，201-抛光轮，202-抛光旋转部件，203-抛光轮的旋转轴向，204-支撑部，205-支撑固定部，206-抛光支撑部，207-支撑连接部，208-抛光笔，209-抛光笔转轴，300-工件或试样，301-标距段，302-螺纹部分，303-圆弧段，304-工件的旋转轴向。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本实施例公开一种自动抛光设备，包括数控车床100，所述数控车装包括用于夹持工件300的工件夹持装置101，所述自动抛光设备还包括用于抛光工件300的抛光装置200，所述数控车装通过所述工件夹持装置101带动工件300旋转，所述抛光装置200包括抛光轮201和驱动所述抛光轮201旋转的抛光旋转部件202，所述抛光轮的旋转轴向203与工件的旋转轴向304相互垂直。
需要抛光的工件，例如图1所示的圆柱形国标疲劳试样300，该试样300包括标距段301，标距段301为直径5毫米的圆柱段，还有两端的螺纹部分302以及连接标距段301和螺纹部分302的圆弧段303。根据试样的加工标准要求，标距段301需要满足图纸光洁度，因此必须对该段进行最终抛光。现有技术对工件的抛光是通过水砂纸进行最终抛光，工艺方法一般将试样顶装夹固在车床卡盘上，转动主轴进行手动抛光。这种抛光方式存在两个方面的问题。一方面是抛光不均匀：由于疲劳试样标距段表面的最终成型和光洁度需通过抛光(或低应力磨削)工艺完成，因此抛光过程必须满足均匀和稳定的磨削量，才能保证尺寸、光洁度达到试样成型要求并尽可能降低表面残余应力，当前的手动抛光很难在圆柱形表面保证稳定均匀的抛削加工，不仅造成尺寸和光洁度较难达标，甚至还将不规则残余应力引入待加工圆弧表面。第二方面是标距段301和螺纹部分302连接过度圆弧段303部分无法抛光：由于连接标距段301和螺纹部分302的过渡圆弧段303直径存在连续变化，当前工艺无法对该段圆弧段303进行有效抛光，难以满足圆弧段303和标距段301一致的表面尺寸和光洁度要求。而且由于该段形状特殊，此段的抛光不均匀性要比等径标距段更为严重，易于产生横向抛痕，直接导致最终试样加工不达标。
如图1至图4所示，本发明实施例中的自动抛光设备由于包括数控车床100，所述数控车装包括用于夹持工件的工件夹持装置101，所述自动抛光设备还包括用于抛光工件的抛光装置200，所述数控车装通过所述工件夹持装置101带动工件旋转，所述抛光装置200包括抛光轮201和驱动所述抛光轮201旋转的抛光旋转部件202，所述抛光轮的旋转轴向203与工件的旋转轴向304相互垂直。采用这种方式就可以通过数控编程的自动机械抛光装置，来达到均匀抛光、磨削量可控以及保证试样尺寸和光洁度要求的目的；并且抛光轮的旋转轴向203与工件的旋转轴向304相互垂直，可以保证抛光轮201紧贴圆弧或变径部位的表面，形成共形加工，对圆弧或变径部位的表面进行与直段相同的抛光加工，从而对工件的抛光更加均匀；其中是共形加工指加工工具与加工部位形状相同或相似，这样就可以达到加工表面的光洁度较高。因此本发明实施例中通过改进抛光方法解决抛光过程不均匀性：针对现有疲劳试样抛光加工过程中产生的磨削不均匀性和引入不规则残余应力的问题，本专利旨在发明一种通过数控编程的自动机械抛光装置，来达到均匀抛光、磨削量可控以及保证试样尺寸和光洁度要求的目的。本发明实施例中还通过改进抛光装置来有效达到圆弧处产生横向痕迹：通过工装加持固定抛光轮和进行数控编程可以保证抛光头紧贴圆弧变径部位表面，形成共形加工，对该段进行和标距段等效的均匀抛磨加工，解决该段难以抛光的各种问题。
抛光装置200安装在所述数控车床100上，所述抛光装置200可沿工件的旋转轴向304的方向上和径向方向上运动。例如抛光装置200可以安装在数控车床100的刀具安装架上，从而与刀具类似的可沿数控车床100的轴向和径向运动，这样就可以对工件进行抛光加工，并且抛光的更加均匀。
抛光装置200包括支撑部204，所述支撑部204固定在所述数控车床100上，所述支撑部204包括支撑固定部205和抛光支撑部206，所述支撑固定部205安装在所述基座部上，所述支撑固定部205与所述抛光支撑部206之间设有支撑连接部207连接，所述抛光旋转部件202安装在所述抛光支撑部206上。这样就可以通过支撑部204将抛光装置200安装在数控机床上，支撑部204可以具有z字型，支撑部204的尺寸可以是高为100mm，长为200mm、宽为100mm。
抛光旋转部件202包括抛光笔208，所述抛光笔208包括抛光笔转轴209，所述抛光轮201安装在所述抛光笔转轴209上。这样就可以通过抛光笔208驱动抛光轮201转动，从而对旋转的工件进行抛光加工，从而均匀的抛光，并且对圆弧段等位置进行均匀的抛光。此外本实施例中抛光笔208垂直于所述抛光支撑部206，这样就可以让抛光轮201在加工时受到足够的支撑，使抛光笔208和抛光轮201在工作时不会轻易发生移位，保证加工的正常进行。本实施例中数控车床100设有导轨，例如设有两条导轨，两条导轨的所形成的平面可以是水平平面，导轨沿水平方向延伸。抛光笔208的延伸方向可以是竖直方向，与水平平面相垂直。
抛光轮201包括轮体和缠绕在所述轮体上的抛光布。此外抛光布的目数为320。这样抛光可以使工件表面光洁度更好。
工件夹持装置101包括卡盘102和尾架103，所述卡盘102上安装有第一夹持部104，所述尾架103上安装有第二夹持部105，工件由第一夹持部104和第二夹持部105夹持。利用数控车床100的卡盘102和尾架103对工件进行夹持，不仅可以夹持，而且还可以通过卡盘102的转动驱动工件转动。第一夹持部104可以由卡盘102夹持住，第二夹持部105可以安装在尾架103上，尾架103可沿导轨滑动，从而夹持不同长度的工件。第一夹持部104和第二夹持部105可设有尖端，以夹持工件的两端。
本发明实施例中数控车床100可使用西门子808d卧室车床。安装气动抛光笔208于支撑部204上，并保持抛光笔208与数控车床100主轴垂直，抛光轮201要正对疲劳试样中间标距段部位，抛光轮201从进入支撑部204装夹部位开始计算，往下150mm处进行锁紧。
在直径为30×25mm抛光轮201上套上目数为320的抛光布并安装在抛光笔208，之后进行数控编程，通过程序使抛光轮201能左右快速移动，既能均匀的抛光，又能抛光到圆弧部位。
如图5所示，本实施例公开一种自动抛光方法，使用如上述任一所述的数控车床100，因此可结合上述图1至图4理解，所述方法包括：
s10、获取主程序；
s11、初始抛光工装定位，开启冷却水；
s12、抛光轮定位于工件表面；
s13、检测抛光轮是否到位；
s14、若是，则调用循环子程序和获取循环次数；
s15、检测循环次数；
s16、若循环次数小于等于预设值，则抛光轮按照预设程序对工件依次进行抛光；
若循环次数大于预设值，则结束程序。
采用这种方式就可以通过数控编程的自动机械抛光装置，来达到均匀抛光、磨削量可控以及保证试样尺寸和光洁度要求的目的；并且抛光轮的旋转轴向与工件的旋转轴向相互垂直，可以保证抛光轮紧贴圆弧或变径部位的表面，形成共形加工，对圆弧或变径部位的表面进行与直段相同的抛光加工，从而对工件的抛光更加均匀。因此本发明实施例中通过改进抛光方法解决抛光过程不均匀性：针对现有疲劳试样抛光加工过程中产生的磨削不均匀性和引入不规则残余应力的问题，本专利旨在发明一种通过数控编程的自动机械抛光装置，来达到均匀抛光、磨削量可控以及保证试样尺寸和光洁度要求的目的。本发明实施例中还通过改进抛光装置来有效达到圆弧处产生横向痕迹：通过工装加持固定抛光轮和进行数控编程可以保证抛光头紧贴圆弧变径部位表面，形成共形加工，对该段进行和标距段等效的均匀抛磨加工，解决该段难以抛光的各种问题。
本实施例中，在进行抛光之前还需要进行设置主程序名，以调用相应的数控加工程序。此外还需要初始抛光工装定位，例如坐标归零设置，并且开启冷却水，以保证加工的准确和精度。然后判断抛光轮是否到位，例如是否到零位，若到位则调用程序加工，若没有到位则继续调整抛光轮定位与表面，直至抛光轮到位。然后调用循环子程序和设置循环次数，若循环次数小于预设值，例如小于30次，则抛光轮按照预设程序对工件依次进行抛光，例如调用子程序，获取主轴参数，获取对标距段的抛光指令，获取对过渡圆弧的抛光指令，从而完成加工；若循环次数大于预设值，则结束程序。
其中，步骤s16中的抛光轮按照预设程序对工件依次进行抛光的步骤包括：
s161、获取子程序；
s162、获取主轴参数；
s163、获取第一加工指令并对标距段抛光；
s164、获取第二加工指令并对过渡圆弧抛光。
本实施例中以加工上述圆柱形国标疲劳试样为例，当然，本实施例还可以对其他工件进行抛光加工。
其中，本发明实施例的数控编程可采用以下编程进行：
主程序(此程序主要设置抛光的次数)：
o2222(主程序名称)；
g0x200z0m8(此段程序为抛光轮快速定位到离工件安全的位置，开启冷却水)；
g1x5.f0.1(将抛光轮以每转0.1mm的速度定位到中间标距段5mm部位)；
m98p1111l30(m98为调用子程序，p1111为调用的子程序名称，l30为子程序循环30次)。
子程序(此段程序做为主程序的循环次数)：
o1111(子程序名称)；
m3s40t01(m3为主轴正转，s40转速每分钟40转，t01为抛光轮刀号)；
g1x4.5f0.1(g1为慢速移动至标距段中间4.5mm的位置，f0.1为每转0.1mm)；
g0z-15(g0为快速移动，抛光轮快速移动至中间标距圆弧左边处(-15mm))；
g0z0(此段为抛光轮快速移动至中间标距段圆弧右边处)。
以上工艺定义为，抛光轮定位到标距段中间部位和过渡圆弧部位，进行快速抛光30次并辅以水冷，时间为1分钟。抛光轮的转速为1000/rmin。
本发明实施例将手动抛光改进成自动抛光，有效提升效率。并且解决了各种圆弧试样了圆弧过渡部位无法有效抛光的问题。此外还解决了标距段抛光不均匀、残余应力分散以及试样尺寸和光洁度较难达标的问题；并避免过渡圆弧段产生横向抛横。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。