一种喷丸-磨抛一体化加工末端执行器及其控制方法技术

本发明专利技术涉加工设备技术领域，提供一种喷丸

【技术实现步骤摘要】
一种喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及加工设备
，尤其涉及一种喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器及其控制方法。

技术介绍

[0002]在实际生产应用中，所使用材料在热处理、剪裁、加工成型这一过程中，会造成被加工材料内部应力分布不均、表面粗糙等缺陷。应力分布不均会降低材料使用寿命，表面粗糙也会在降低材料表面寿命的同时也使材料更易被腐蚀。上述缺陷会影响所制造产品的质量，并为后续相关生产和使用埋下安全隐患，因此，工件表面延寿加工与光整加工是实际生产中重要的一环。
[0003]为减少上述缺陷造成的不良影响，在实际制造过程中通过喷丸工艺在材料内部制造残余压应力、细化材料内部组织，达到提升材料力学性能与疲劳寿命的效果；同时也会使用磨抛工艺降低材料表面粗糙度，提升材料表面光整度提高材料的使用寿命和耐腐蚀性。在加工过程中可将上述两种工艺关联使用，提升加工效果。
[0004]喷丸、磨抛两种工艺分别在工件延寿和表面光整加工过程中得到广泛应用，但上述工艺分别在不同工序中进行，分工序加工会增加生产成本，降低生产效率。同时，由于实际加工过程中环境、前序工艺加工效果等因素影响，会导致在生产过程中需要两种工艺的交替进行。使用分工序或生产线的加工方式不能根据生产需要进行加工方法上的切换，造成工件需要反复拆装并延长生产周期、降低身缠效率。
[0005]在专利一种金属表面处理用喷丸强化设备(CN 214088585 U)中，所述机构采用电机驱动螺杆，通过螺杆与齿轮啮合作用使转动齿轮以转动轴为轴心转动，带动丸料发生器旋转，从而改变喷嘴的角度，改变喷嘴角度的同时，滑动块和滑轨配合使工件水平位置根据喷嘴角度改变，达到快速对工件表面进行喷丸强化处理。在专利一种喷丸专用固定旋转装置(CN 103624693 A)中，所述装置使用转台结构，将喷丸装置固定在转台上的，通过转轴装置使转台进行角度调整，达到减少工人劳动强度，提升生产效率和产品质量的目的。上述机构需要精密的齿轮、螺杆精密配合，且需要大量零件进行装配才能实现上述执行动作与功能，导致机械结构复杂维护困难，且实现功能单一。
[0006]在专利一种用于自动喷砂用机械臂(CN 106670982 A)中，所述机构在竖直方向采用电机、螺杆、滑动座结构，在水平方向采用气缸、滑动座、固定杆等结构，实现喷砂装置在水平和竖直方向的位置调节，从而达到喷砂装置和被加工试件见距离自动调节、提升喷砂效果的目的。在专利一体化加工系统(CN208528852U)中，所述系统包括冲压设备、喷丸设备和两组机械手，在冲压加工中机械手用于坯料抓取，在喷丸加工中机械手分别用于坯料反转和进行喷丸加工，达到对零部件坯料集中进行热冲压和喷丸作业，节省喷丸过程中人工翻转作业需要，提高了生产效率。上述机构与加工系统中所涉及机械臂与机械手的使用，在一定程度上减少了机构装配的复杂程度和精密程度，实现了角度与位置的有效控制，但并未能有效解决不同工艺间根据实际需要进行随时切换的问题，且整体设备体积较大占用工
作空间相对较多。
[0007]在专利一种管材高质量一体化加工设备(CN 106514497 A)中采用喷丸、喷漆加工工艺分处理室处理，加工按照喷丸
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喷漆的顺序进行，完成喷丸加工后，使用支撑轮进行管材的输送与工艺切换，通过上述结构与方法实现管材表面一体化处理工作，保证管材质量。在专利一种铣磨抛一体化装备及其加工方法(CN113263327A)中在加工舱内安装换刀器、链式刀库装有加工所需的铣刀与磨抛头，刀具安装位中分别安装有铣削所需的各类铣刀、磨削所需的各类磨轮以及抛光所需的各类抛光轮，加工过程中根据需要进行刀具和工艺切换，避免了加工过程中的二次装夹，不同工艺加工时具有相同的走刀路径，能提高加工后零件的形位精度。在专利抛丸镜面研磨机(CN 208788341 U)中，通过将喷丸装置与研磨盘相结合安装，实现了特殊镜面研磨加工工艺，上述专利均通过不同方式实现了不同工艺的相互融合，但上述设备结构复杂，安装完成后整体占用空间较大，且存在加工工艺不能逆向执行的问题，一体化设计的相关设备柔性较差，仅能针对某一种情况或加工对象进行加工；针对一体化加工设备的设计主要集中在表面强化与喷漆处理、或单纯表面光整加工，缺少将表面延寿与光整加工相结合的机构设计。

技术实现思路

[0008]本专利技术主要解决现有技术的设备结构复杂，安装完成后整体占用空间较大，仅能针对某一种情况或加工对象进行加工等技术问题，提出一种喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器及其控制方法，该末端执行器可在现有工作台安装使用，将喷丸工艺和磨抛工艺相结合，实现单次装夹完成两种工艺的生产加工，在提升加工效率、降低生产成本的同时，提升被加工工件的表面质量、改变工件表面应力分布，提升所制造产品的可靠性与安全性。
[0009]本专利技术提供了一种喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器，包括：角度调整机构、切换机构、磨削机构、喷丸机构和控制机构；
[0010]所述角度调整机构包括：中心齿轮、内齿圈、底盖、行星齿轮、支架、端盖和角度调整伺服电机；
[0011]所述角度调整伺服电机设置在支架的一端，所述角度调整伺服电机的输出轴从支架的端部伸出；所述角度调整伺服电机输出轴伸出部分的外周设置端盖，所述端盖固定在支架端部外侧；所述底盖与端盖配合设置，所述底盖用于安装在工作台上；
[0012]所述底盖的中心设置中心齿轮，所述中心齿轮的中心孔与角度调整伺服电机的输出轴连接；所述中心齿轮的外周分布三组行星齿轮；三组行星齿轮与内齿圈啮合，所述内齿圈设置在底盖上；
[0013]所述切换机构包括：换相伺服电机和换相机械手；
[0014]所述换相伺服电机设置在支架上远离角度调整伺服电机的一端；所述换相伺服电机的输出轴与换相机械手连接；所述换相机械手上一端设置磨削机构，另一端设置喷丸机构；
[0015]所述磨削机构包括：加工电机、加工电机架和磨抛头；所述加工电机通过加工电机架安装在换相机械手上，所述加工电机的输出轴连接磨抛头；
[0016]所述喷丸机构包括：喷嘴和喷嘴固定螺母；所述喷嘴通过喷嘴固定螺母安装在换相机械手上，所述喷嘴外接喷丸设备；
[0017]所述角度调整伺服电机、换相伺服电机、加工电机分别与控制机构电连接。
[0018]优选的，所述内齿圈与底盖之间设置减摩垫圈。
[0019]优选的，所述角度调整伺服电机的输出轴上设置第一平键，所述第一平键与中心齿轮的中心孔配合。
[0020]优选的，所述换相伺服电机的输出轴上设置第二平键，所述第二平键与换相机械手的中心孔配合。
[0021]优选的，所述支架上且在换相伺服电机的上方设置锁止气缸；
[0022]所述换相机械手上对称设置两个锁止孔。
[0023]对应的，本专利技术还提供一种喷丸
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磨抛一体化加工设备，包括：工作台以及本专利技术任意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器，其特征在于，包括：角度调整机构(1)、切换机构(2)、磨削机构(3)、喷丸机构(4)和控制机构；所述角度调整机构包括：中心齿轮(101)、内齿圈(103)、底盖(104)、行星齿轮(106)、支架(108)、端盖(110)和角度调整伺服电机(113)；所述角度调整伺服电机(113)设置在支架(108)的一端，所述角度调整伺服电机(113)的输出轴从支架(108)的端部伸出；所述角度调整伺服电机(113)输出轴伸出部分的外周设置端盖(110)，所述端盖(110)固定在支架(108)端部外侧；所述底盖(104)与端盖(110)配合设置，所述底盖(104)用于安装在工作台上；所述底盖(104)的中心设置中心齿轮(101)，所述中心齿轮(101)的中心孔与角度调整伺服电机(113)的输出轴连接；所述中心齿轮(101)的外周分布三组行星齿轮(106)；三组行星齿轮(106)与内齿圈(103)啮合，所述内齿圈(103)设置在底盖(104)上；所述切换机构包括：换相伺服电机(203)和换相机械手(204)；所述换相伺服电机(203)设置在支架(108)上远离角度调整伺服电机(113)的一端；所述换相伺服电机(203)的输出轴与换相机械手(204)连接；所述换相机械手(204)上一端设置磨削机构(3)，另一端设置喷丸机构(4)；所述磨削机构(3)包括：加工电机(302)、加工电机架(305)和磨抛头(303)；所述加工电机(302)通过加工电机架(305)安装在换相机械手(204)上，所述加工电机(302)的输出轴连接磨抛头(303)；所述喷丸机构(4)包括：喷嘴(401)和喷嘴固定螺母(402)；所述喷嘴(401)通过喷嘴固定螺母(402)安装在换相机械手(204)上，所述喷嘴(401)外接喷丸设备；所述角度调整伺服电机(113)、换相伺服电机(203)、加工电机(302)分别与控制机构电连接。2.根据权利要求1所述的喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器，其特征在于，所述内齿圈(103)与底盖(104)之间设置减摩垫圈(105)。3.根据权利要求1所述的喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器，其特征在于，所述角度调整伺服电机(113)的输出轴上设置第一平键(111)，所述第一平键(111)与中心齿轮(101)的中心孔配合。4.根据权利要求1所述的喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器，其特征在于，所述换相伺服电机(203)的输出轴上设置第二平键(202)，所述第二平键(202)与换相机械手(204)的中心孔配合。5.根据权利要求1或4所述的喷丸
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磨抛一体化加工末端执行器，其特征在于，所述支架(108)上且在换相伺服电机(203)的上方设置锁止气缸(207)；所述换相机械手(204)上对称设置两个锁止孔。6.一种喷丸...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷智毅，张生芳，刘宇，刘海涛，尹剑，谷红涛，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：