一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元制造技术

本发明专利技术公开了一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，包括磁力研磨系统、研磨油过滤系统、研磨油冷却系统、辅助风切除污系统、油雾收集系统、油污回用系统、自动化机械执行系统以及自动化电气控制系统。通过本发明专利技术的自动化加工单元能够很好解决铜铬电触头材料加工制造环节中的表面清洁程度、表面结构状态、边缘状态、表面氧化等不良缺陷，可生产出高质量一致性性铜铬触头材料，从而降低或消除铜铬电触头材料在真空灭弧室中发生上述失效的概率。且基于该自动化单元的加工工艺，工艺流程短、流程衔接紧凑、自动化水平高，具有高效、环保、经济的应用价值，可应用于批量化工业生产。生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元


[0001]本专利技术涉及铜铬电触头材料表面处理
，具体是涉及一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元。

技术介绍

[0002]铜铬电触头材料是目前被认为综合性能最为优异的高压开关用电触头材料，并得到广泛的应用。铜铬电触头材料作为真空灭弧室的“心脏”部件，在真空灭弧室装管制造、性能测试及服役过程中，铜铬电触头的表面清洁程度、表面结构状态、边缘状态、表面氧化状态等，对其是否可靠装管、是否可靠通过性能测试、是否能持续稳定服役，起着至关重要的作用。高表面质量、高一致性的触头材料，能有效降低或消除真空灭弧室常见的失效形式，如真空灭弧室触头组件焊接不良，真空灭弧室温升大、回路电阻高，真空灭弧室放电、漏电流大，真空灭弧室焊接后管内真空度偏低，真空灭弧室动、静端粘连。因此，触头材料的表面质量越来越被重视，并成为衡量铜铬电触头材料的重要性能指标。
[0003]铜铬电触头材料在真空灭弧室中常见的失效形式有：真空灭弧室触头组件焊接不良，真空灭弧室温升大、回路电阻高，真空灭弧室放电、漏电流大，真空灭弧室焊接后管内真空度偏低，真空灭弧室动、静端粘连。研究表明这些失效形式通常与触头材料表面清洁程度(如洁净度、抛光残留)、表面结构状态(如微观不平整度、粗糙度、加工切削残余等表面缺陷)、非确定或未定的外边缘状态(如棱边毛刺大小、过渡尖角尖边)、触头材料表面氧化不良等因素有着密切的关系。
[0004]获得高表面质量、高质量一致性的铜铬电触头材料，其结构设计和制造工艺设计起到举足轻重的作用。从结构设计上，满足功能的前提下，充分考虑产品表面结构状态、边缘形态状态的合理性、制造工艺的可行性，考虑避免尖边、尖角、毛刺这些制造环节容易产生、又难以很好解决的边缘状态不良。从制造工艺设计上，不但要考虑基本的产品可获得良好的边缘状态和表面结构状态的加工工艺装备的选择和加工工艺设计，更要考虑适用的金属加工辅助处理工艺的结合，同时还要考虑铜铬触头材料毛刺易产生难去除、容易氧化等制造特点。近年来，铜铬电触头加工制造工艺设计技术创新及工艺设计要求的提高，拉动产生了一批新一代小型化双主轴、双刀座、双Y轴、双通道的车铣复合自动化加工设备单元，并得到成功应用。这些先进的加工设备，极大的提高了触头材料的加工能力，满足了机内去毛刺的工艺集成要求，减少了人的参与氧化风险。磁力研磨工艺作为触头材料的表面处理和去毛刺的金属辅助加工工艺，近年来也逐渐被应用于触头材料的加工制造。磁力研磨工艺的创新应用，为进一步缩短触头材料工艺流程和提高产品质量，作出了重大贡献。经调研查证，目前所应用的磁力研磨设备，自动化水平不高，工艺保障能力存在一定的技术缺陷。
[0005]关于毛刺问题。有研究表明，机内倒角法与磁力研磨法的综合去毛刺加工方法，是行之有效的。依靠机内去毛和产品在机加时同步机内倒角去毛刺这种途径方法，是解决毛刺问题的关键。在不单独设置人工去毛刺工序环节的情况下，可以说机内去毛刺的去除程度，直接影响了后续设备抛光去毛刺的良率。追求并实现设备加工完后直接做抛光处理来
满足触头材料边缘状态、表面结构状态的符合性，是触头材料加工制造工艺技术发展的一个方向。
[0006]关于氧化问题。研究表明湿度、温度、时间是影响产品表面氧化的三大因素，湿度是最核心的内因且最为关键，其中常温(20℃)时铜及铜合金的发生氧化的临界湿度为50％RH，当温度升高或者产品表面发生其它尘埃颗粒物污染时，临界条件会降低，触头发生氧化倾向就越大。随着温度的升高，产品的氧化会加速显现；随着时间的推移，产品的氧化也逐渐显现。产品发生氧化是一个由隐性向显性变化的过程，起初被污染的表面已经有了潜在的氧化倾向，但是观察不到。随着时间的推移，或给予一定的较高温度条件，这些潜在的氧化就会显现出来。可见，表面氧化缺陷的检测是很困难的，不能依靠即时检验来发现并杜绝氧化产品的流出。所以，避免产品发生氧化，根本上是要确保制造环节产品不被污染，暴露在空气中的时间要短，这就要求对于加工环境有温湿度要求，对工艺流程应尽可能紧凑。有的制造企业已经实现恒温恒湿、甚至洁净环境，有的制造企业则要求产品加工必须在6
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8小时内加工完毕真空包装。北方气候大环境下，普遍制造过程产品年平均氧化不良在10％左右，高温高湿季节不良比例远比干冷季节要高。氧化问题如果不能很好的解决，就会导致产品一次良率较低，产品需要多次返修处理。产品氧化的反复返修，是一大难点，也是影响产品一次合格率和内耗的关键因素。由于触头材料毛刺和氧化特性和现有加工制造技术水平的限制，目前尚没有一种连贯的、紧凑的、系统的制造工艺来实现触头材料的一次直通率，触头材料批量规模化生产的制造商，不得不在加工制造工艺上单独设定了一些“补丁”工艺来专门应对毛刺和氧化问题。应对毛刺，不得不设置人工去毛刺，去除不干净的得反复返修去除；应对氧化；传统方法是机械抛砂法、或金属弱酸法等，也存在氧化问题反反复复，多次返修。这种“补丁”工艺，一方面降低了触头材料的制造难度和增大了制造成本，另一方面反复的人工参很难保障产品的一次合格率。因此，研究自动化水平高、无人化作业等先进触头加工制造工艺装备及工艺流程短、工艺衔接紧凑的快速高效制造工艺流程技术，已成为制造高表面质量、高质量一致性的铜铬电触头材料一项迫切任务。
[0007]现有技术中，如公开号为CN112518434A的中国专利技术专利申请公开了一种CuCr触头物理法去毛刺的金属辅助加工工艺，提供了机内倒角法与磁力研磨法的综合去毛刺加工方法，通过该方法规避了人工去毛刺的质量不确定性和传统干式抛光产生的粉尘污染风险。公开号为CN112454013A的中国专利技术专利申请公开了一种CuCr触头表面处理加工的辅助金属加工工艺，提供了此方法低耗、环保、高效，有效规避了抛光环节的氧化风险，此方法生产的CuCr触头外观品质极佳，产品表面外观呈固有的金属光泽，具有高度的外观一致性。但以上两个专利的共同不足之处在于：
①
仅提到磁力研磨应用，并未给出磁力研磨自动化水平程度的影响，若是单机手工作业形式，工艺过程人接触产品的频次会较高；
②
后工序处理繁琐、工序链的连贯、紧凑性不足，产品在空气中暴露的时间较长；
③
所采用的研磨冷却润油黏度大，研磨结束后产品及载具附带油及磨料脏污较多，导致后工序处理工艺复杂；
④
后工序脱脂及清洗处理，产品表面有一定的非油脂类污染不良风险，因为脱脂及清洗只能解决研磨油这类油脂类污染，并不能很好解决研磨磨料、金属粉末脏污的污染。
[0008]公开号为CN112496484A的中国专利技术专利申请公开了一种铜合金触头等离子去毛刺的金属辅助加工工艺，具体包括：专用抛光剂的制备；等离子体去毛刺处理：将制备的专用抛光剂置于设备电解槽内加热；然后将待去毛刺的铜合金触头件夹持在夹具上；将夹具
挂装在设备电解槽内进行等离子体去毛刺；后续处理：去毛刺结束后，将夹具取出，在纯净水中冲洗，去除干净表面残余物，再采用无水乙醇进行脱水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，包括：用于产品进行磁力研磨去除表面毛刺的磁力研磨系统(1)，所述磁力研磨系统(1)包括平移式磁力研磨机和位于所述平移式磁力研磨机上方的研磨槽，用于研磨液体实时过滤净化的研磨油过滤系统(2)，所述研磨油过滤系统(2)包括1组前置滤网、4组过滤器以及辅助动力油泵，用于研磨液体实时冷却的研磨油冷却系统(3)，所述研磨油冷却系统(3)主要由15P油冷机组成，用于下料时风切去除附带大油污、金属泥、碎屑、钢针的辅助风切除污系统(4)，所述辅助风切除污系统(4)主要由增压风机组成，用于自然蒸发及风切雾化的油雾收集系统(5)，所述油雾收集系统(5)主要由油雾收集器组成，用于产品移栽过程的油污滴漏防护和回收的油污回用系统(6)，所述油污回用系统(6)主要由溢流槽、回流槽、收集器和油泵组成，用于设备机构动作执行的自动化机械执行系统(7)，所述自动化机械执行系统(7)主要由三轴行架式机械手组成，用于控制设备机构工作及工艺设定的自动化电气控制系统(8)，所述自动化电气控制系统(8)包括：平移磁力研磨PLC控制系统、自动化机械手PLC控制系统、控制过滤的PLC控制系统、控制冷却的PLC控制系统、控制风切的PLC控制系统、电气控制柜、液晶显示面板。2.根据权利要求1所述的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，所述平移式磁力研磨机内等间距设有至少4组永磁磁盘；所述研磨槽为整体PP板材焊接组件，在平移式磁力研磨机上方线性均匀布置至少7个独立空间研磨槽工作位，研磨槽整体的几何中心和平移式磁力研磨机工作平面几何中心重合。3.根据权利要求1所述的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，所述研磨油过滤系统(2)中的前置滤网采用的是一级+80目滤网，所述4组过滤器分别为：三级袋式过滤器、二级石英过滤器、一级棒式过滤器和一级纳米陶瓷膜过滤。4.根据权利要求1所述的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，磁力研磨系统(1)所用的磨料为不锈钢针混合磨料，所述混合磨料满足直径比例D0.3:D0.5:D0.8＝1:2:3和长度比例L5:L8:L10＝1:1:1的要求。5.根据权利要求1所述的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，磁力研磨系统(1)所用的研磨油的运动粘度≤3mm2/s，闪点≥120℃。6.根据权利要求1所述的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，还包括全自动真空清洗烘干系统，所述全自动真空清洗烘干系统包括清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备、全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统。7.根据权利要求6所述的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，所述清洗设备包括超声清洗设备和喷淋清洗设备，所述脱脂设备包括集成气相喷射脱脂设备、溶剂浸熔脱脂设备、超声爆破脱脂设备。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，郭鹏，徐永力，孙广林，马瑞妮，李鹏，王小军，刘凯，张石松，师晓云，
申请(专利权)人：陕西斯瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：