一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法与流程

1.本发明涉及抛光装备技术领域，尤其涉及一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法。


背景技术：

2.铝合金轮毂相比传统钢车轮具有质量轻（重量仅占钢车轮总重量的65%～75%）、减震性好等优点，已经在汽车工业中得到了大量应用。由于轮毂本身重量较轻，在旋转过程中惯性小，从而提高车辆本身的加速性能。铝合金轮毂的应用提高了车辆的加速性能，大大降低了车辆制动器的油耗，具有很大的节能效果。轮毂磨抛作为轮毂表面镀铬前的一道精细加工，对加工质量有较高的要求。但是，对汽车轮毂的光整加工主要采用手持电动、气动磨具进行人工抛光的方式。该加工方式的加工效率低，加工精度难以得到保证，且产品质量一致性较差。为解决这一问题，研究铝合金复杂结构轮毂高质高效加工装备十分必要。为此本发明提供了一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法，满足加工精度的要求，克服该类结构件加工效率低，加工精度难以保证加工等问题，且在加工过程中采用扫描仪实时监测，以实现其高质高效磨抛。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法，包括加工模块、供液系统、旋转底座、工作台、供电箱、扫描仪、数控系统、基座；所述加工模块、供液系统、工作台、供电箱位于基座上部，旋转底座、扫描仪设置于工作台上部，所述加工模块、旋转底座用于实现五轴联动加工，所述旋转底座能够实现正转反转；所述供液系统提供冷却液及抛光液，并实现对加工点位的冷却及软化，所述扫描仪用于实现对铝合金轮毂的扫描，经数控系统集成与处理，对铝合金轮毂进行建模，实现磨抛过程的在线跟踪监测。
5.进一步地，所述加工模块包括y轴位移机构、x轴位移机构、立轴系统、电机、摆动抛光头、三爪卡盘、打磨装置；所述用于磨削工件的打磨装置通过三爪卡盘固定在主轴上，所述立轴系统能够在x轴位移机构的带动下进行x轴的位移，能够在电机带动下进行z轴位移，所述x轴位移机构能够在y轴位移机构的带动下进行y轴的位移，所述摆动抛光头能够绕着x轴进行预设范围内的旋转；所述打磨装置为铣刀或毛刷辊。
6.进一步地，所述毛刷辊包括毛刷辊轴、毛刷辊刷丝；所述毛刷辊轴为金属轴或软轴，使毛刷辊能够对铝合金轮毂的各个复杂结构进行磨抛；所述毛刷辊刷丝为蓬松具有韧性的纤维丝、蚕丝、塑料纤维丝、碳纤维丝等，能够去除铝合金轮毂表面氧化层，使铝合金轮毂表面光亮，满足加工需求。
7.进一步地，所述供液系统包括喷淋管、流量泵、管道、冷却液存储器、粗抛抛光液存储器、精抛抛光液存储器、冷却液开关、粗抛抛光液开关、精抛抛光液开关；所述管道与冷却
液存储器、粗抛抛光液存储器、精抛抛光液存储器和流量泵相连，所述喷淋管与流量泵相连，能够实现对加工点位的喷淋；所述喷淋管为软轴或金属轴，可实现对任一加工点位的喷淋；所述冷却液存储器存储冷却液；所述粗抛抛光液存储器存储粗抛抛光液，主要成分为磨料、添加剂、去离子水，磨料为微米级氧化硅、氧化铈、氧化铝等，添加剂为各种酸、碱、缓蚀剂等，例如苹果酸、柠檬酸、烟酸、碳酸钠、三乙醇胺、苯甲酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠等；所述精抛抛光液存储器存储精抛抛光液，主要成分为磨料、添加剂、去离子水，磨料为纳米级氧化硅、氧化铈、氧化铝等，添加剂为各种酸碱、缓蚀剂等，所述冷却液开关控制冷却液，粗抛抛光液开关控制粗抛抛光液，精抛抛光液控制精抛抛光液。
8.进一步地，所述扫描仪为手持式扫描仪，可以从各个方向对铝合金轮毂进行扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统。
9.本发明还公开了一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法，包括如下步骤：步骤1、三爪卡盘实现对铣刀的定位与加紧，旋转底座实现轮毂的夹装和定位；步骤2、扫描仪对轮毂表面进行扫描，建立轮毂模型，确定冒口的位置，数控系统控制加工模块运动，使铣刀对准冒口；步骤3、加工开始时，数控系统控制加工模块实现五轴联动铣削加工，同时数控系统控制供液系统，打开冷却液开关，关闭粗抛抛光液开关和精抛抛光液开关，使流量泵开始工作，使冷却液通过管道吸入流量泵，并通过喷淋管对准加工位点，泵出冷却液，同时扫描仪开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统；步骤4、根据数控系统接收到的实时扫描数据实时改进铣刀转速，控制铣刀进给量，改变冷却液流速，直至冒口铣削结束；步骤5、通过三爪卡盘更换铣刀为毛刷辊，数控系统控制加工模块实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统控制液供液系统，打开粗抛抛光液开关，关闭冷却液开关，使流量泵开始工作，使粗抛抛光液通过管道吸入流量泵，并通过喷淋管对准加工位点，泵出粗抛抛光液，同时扫描仪开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统；步骤6、根据数控系统接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变粗抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构粗抛结束；步骤7、通过三爪卡盘更换铣刀为毛刷辊，数控系统控制加工模块实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统控制供液系统，打开精抛抛光液开关，关闭粗抛抛光液开关，使流量泵开始工作，使精抛抛光液通过管道吸入流量泵，并通过喷淋管对准加工位点，泵出精抛抛光液，同时扫描仪开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统；步骤8、根据数控系统接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变精抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构精抛结束；步骤9、将铝合金轮毂翻转，重新利用旋转底座固定，将毛刷辊更换为铣刀并用三爪卡盘固定；步骤10、扫描仪对轮毂表面进行扫描，建立轮毂模型，确定冒口的位置，数控系统控制加工模块运动，使铣刀对准冒口；步骤11、加工开始时，数控系统控制加工模块实现五轴联动铣削加工，同时数控系
统控制供液系统，打开冷却液开关，关闭粗抛抛光液开关和精抛抛光液开关，使流量泵开始工作，使冷却液通过管道吸入流量泵，并通过喷淋管对准加工位点，泵出冷却液，同时扫描仪开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统；步骤12、根据数控系统接收到的实时扫描数据实时改进铣刀转速，控制铣刀进给量，改变冷却液流速，直至冒口铣削结束；步骤13、通过三爪卡盘更换铣刀为毛刷辊，数控系统控制加工模块实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统控制液供液系统，打开粗抛抛光液开关，关闭冷却液开关，使流量泵开始工作，使粗抛抛光液通过管道吸入流量泵，并通过喷淋管对准加工位点，泵出粗抛抛光液，同时扫描仪开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统；步骤14、根据数控系统接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变粗抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构粗抛结束；步骤15、通过三爪卡盘更换铣刀为毛刷辊，数控系统控制加工模块实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统控制液供液系统，打开精抛抛光液开关，关闭粗抛抛光液开关，使流量泵开始工作，使精抛抛光液通过管道吸入流量泵，并通过喷淋管对准加工位点，泵出精抛抛光液，同时扫描仪开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统；步骤16、根据数控系统接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变精抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构精抛结束。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1.本发明提供了一种铝合金复杂结构轮毂磨抛装备及方法，替代了传统的研磨，提高了铝合金复杂结构轮毂的精密加工效率及加工质量。
11.2.本发明所述装备集成有供液模块，冷却液可实现工件加工过程冷却，避免磨抛时加工点位过热问题，精抛抛光液和粗抛抛光液中添加剂能够对加工点位进行软化，磨料配合毛刷辊对铝合金轮毂表面材料进行去除，实现铝合金复杂结构轮毂高质高效磨抛。
12.3.本发明所述装备集成有扫描仪，能够对铝合金轮毂各个复杂结构进行时间检测，能够有效避免过抛现象的产生。
13.4.本发明所述装备集成有的打磨装置，可以对铝合金轮毂进行铣削后抛光，能够提高铝合金轮毂磨抛效率，实现铝合金轮毂高效磨抛。
附图说明
14.图1是本发明装置的三维总装示意图；图2 加工模块示意图；图3 主轴系统示意图；图4毛刷辊结构示意图；图5 供液系统示意图图中：1加工模块；2供液系统；3旋转底座；4工作台；5供电箱；6扫描仪；7数控系统；8底座；101y轴位移机构；102x轴位移机构；103立轴系统；104电机；105摆动抛光头；106三爪卡盘；107打磨装置；108毛刷辊刷丝；109毛刷辊轴；201喷淋管；202流量泵；203管道；204冷
却液存储器；205粗抛抛光液存储器；206精抛抛光液存储器；207冷却液开关；208粗抛抛光液开关；209精抛抛光液开关。
15.本发明的整体加工过程如下：步骤1、三爪卡盘106实现对铣刀的定位与加紧，旋转底座3实现轮毂的夹装和定位；步骤2、扫描仪6对轮毂表面进行扫描，建立轮毂模型，确定冒口的位置，数控系统7控制加工模块1运动，使铣刀对准冒口；步骤3、加工开始时，数控系统7控制加工模块1实现五轴联动铣削加工，同时数控系统1控制供液系统2，打开冷却液开关207，关闭粗抛抛光液开关208和精抛抛光液开关209，使流量泵202开始工作，使冷却液通过管道203吸入流量泵202，并通过喷淋管201对准加工位点，泵出冷却液，同时扫描仪6开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统7；步骤4、根据数控系统7接收到的实时扫描数据实时改进铣刀转速，控制铣刀进给量，改变冷却液流速，直至冒口铣削结束；步骤5、通过三爪卡盘106更换铣刀为毛刷辊，数控系统7控制加工模块1实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统7控制液供液系统2，打开粗抛抛光液开关208，关闭冷却液开关207，使流量泵202开始工作，使粗抛抛光液通过管道203吸入流量泵202，并通过喷淋管201对准加工位点，泵出粗抛抛光液，同时扫描仪6开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统7；步骤6、根据数控系统7接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变粗抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构粗抛结束；步骤7、通过三爪卡盘106更换铣刀为毛刷辊，数控系统7控制加工模块1实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统7控制液供液系统2，打开精抛抛光液开关209，关闭粗抛抛光液开关208，使流量泵202开始工作，使精抛抛光液通过管道203吸入流量泵202，并通过喷淋管201对准加工位点，泵出精抛抛光液，同时扫描仪6开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统7；步骤8、根据数控系统7接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变精抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构精抛结束；步骤9、将铝合金轮毂翻转，重新利用旋转底座3固定，将毛刷辊更换为铣刀并用三爪卡盘106固定。
16.步骤10、扫描仪6对轮毂表面进行扫描，建立轮毂模型，确定冒口的位置，数控系统7控制加工模块1运动，使铣刀对准冒口；步骤11、加工开始时，数控系统7控制加工模块1实现五轴联动铣削加工，同时数控系统1控制供液系统2，打开冷却液开关207，关闭粗抛抛光液开关208和精抛抛光液开关209，使流量泵202开始工作，使冷却液通过管道203吸入流量泵202，并通过喷淋管201对准加工位点，泵出冷却液，同时扫描仪6开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统7；步骤12、根据数控系统7接收到的实时扫描数据实时改进铣刀转速，控制铣刀进给量，改变冷却液流速，直至冒口铣削结束；步骤13、通过三爪卡盘106更换铣刀为毛刷辊，数控系统7控制加工模块1实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统7控
制液供液系统2，打开粗抛抛光液开关208，关闭冷却液开关207，使流量泵202开始工作，使粗抛抛光液通过管道203吸入流量泵202，并通过喷淋管201对准加工位点，泵出粗抛抛光液，同时扫描仪6开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统7；步骤14、根据数控系统7接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变粗抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构粗抛结束；步骤15、通过三爪卡盘106更换铣刀为毛刷辊，数控系统7控制加工模块1实现五轴联动磨抛加工，控制毛刷辊转速，对铝合金轮毂各个复杂结构进行磨抛，同时数控系统7控制液供液系统2，打开精抛抛光液开关209，关闭粗抛抛光液开关208，使流量泵202开始工作，使精抛抛光液通过管道203吸入流量泵202，并通过喷淋管201对准加工位点，泵出精抛抛光液，同时扫描仪6开始实时扫描，并将扫描数据实时反馈回数控系统7；步骤16、根据数控系统7接收到的实时扫描数据改进毛刷辊转速，控制进给量，改变精抛抛光液流速，直至铝合金轮毂各个复杂结构精抛结束。
17.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。