專利名稱：全自動軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪精密加工領域。
背景技術(shù)：
軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪，指的是一個由橡膠基體構(gòu)成的空心半球，并在其表面通過高分子粘結(jié)劑軟固結(jié)一層有一定厚度磨粒(可以克服現(xiàn)有氣囊拋光中采用游離磨粒切削能力較弱的缺點)，其表面的柔性可以通過空心半球內(nèi)部氣壓在線控制，并可方便地與機器 人配合使用。在面向高硬度自由曲面光整過程中，軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪以其高效的切削效果和良好的自適應特性，正被廣泛應用于各類模具表面光整技術(shù)中。但目前針對軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪的制備缺乏有效手段，其中存在的問題尚無深入的研究。難點1，在半球形砂輪表面難以形成一層粘結(jié)劑薄層，其區(qū)域厚度不一容易造成磨粒固結(jié)效果不理想；難點2，對半球形表面難以進行磨粒均勻固化，即便在粘結(jié)劑層處于理想的環(huán)境下，也會造成磨粒密度不均的情況，從而影響切削力的控制，破壞加工表面面型精度；難點3，現(xiàn)有的制備方案，主要都采用手動的制備方式，容易造成生產(chǎn)效率低，合格率低，手動操作誤差較大等問題。綜上所述，鑒于軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪在拋光過程中扮演的重要角色，為了保證其砂輪制備質(zhì)量和提高制備效率，設計和開發(fā)全自動軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪的制備裝置是一項有意義和深度的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)無法在半球形或者球冠形氣壓砂輪表面通過高聚物粘結(jié)劑固結(jié)一層厚度均勻、粘結(jié)性能穩(wěn)定的磨粒群、效率低、差異大的缺陷，提供一種能夠通過計算機實現(xiàn)全自動化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置。全自動化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺，其特征在于所述的磨粒固化平臺的底部由四角支架支撐，在所述的磨粒固化平臺中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個滾動機構(gòu)，并由第一伺服電機控制其轉(zhuǎn)動；所述的磨粒固化平臺左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導軌，所述的兩側(cè)導軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導軌內(nèi)的上下運動受第二伺服電機驅(qū)動；所述的連桿上設有橫向?qū)к墸煌磕z裝置和噴砂裝置均設置于連接架上的半環(huán)形導軌上，第四伺服電機驅(qū)動所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導軌上移動，所述的連接架設置于所述的橫向?qū)к壣希谌欧姍C驅(qū)動所述的連接架橫向移動；所述的涂膠裝置具有控制涂膠過程的第一電磁閥和液壓元件；所述的噴砂裝置具有控制噴砂過程的第二電磁閥和氣動元件；所述的第一電磁閥和液壓元件、第二電磁閥和氣動元件、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機均受控于計算機。本發(fā)明通過計算機實現(xiàn)對整個磨粒固結(jié)過程控制，其中包括人機交互界面使得操作人員可對計算機進行編程，從而控制軟固結(jié)氣壓砂輪每一個制備過程的實現(xiàn)。計算機通過一塊電機驅(qū)動系統(tǒng)控制四個伺服電機，從而實現(xiàn)對氣壓砂輪在涂膠或噴砂過程中的位置控制。除此之外計算機通過電磁閥配合液壓元件控制涂膠裝置的運行，實現(xiàn)流量可調(diào)和均勻出膠。通過電磁閥配合氣動元件控制噴砂裝置的運行，將磨粒與空氣的混合物等量勻速噴出，實現(xiàn)在砂輪表面的磨粒固結(jié)。由于氣壓砂輪具有半球形的外表，為了能使其表面均勻的粘附一層磨粒層，這里設計了一個連接架，一方面通過連接架使得涂膠噴砂裝置能夠依據(jù)連桿實現(xiàn)左右運動，而另一方面在連接架內(nèi)側(cè)設計了半環(huán)形軌道， 通過第四伺服電機控制使得噴砂涂膠裝置能夠在氣壓砂輪表面擁有圓弧形運動軌跡。所述涂膠裝置主要用于涂覆液態(tài)可流動性膠體，其涂膠噴頭口徑可根據(jù)砂輪大小而定，在加工過程中應盡量使其保持在同一平面上運動。膠筒固定在連接架上，可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整姿勢。導管將外部粘結(jié)劑輸入至膠筒當中，并配合電磁閥和液壓元件控制涂膠過程進行。所述噴砂裝置同樣被固定在連接架上，也可做旋轉(zhuǎn)運動，內(nèi)部主要為磨粒與空氣的混合物，由外部導管輸入，通過氣缸提供氣壓，其植砂噴頭置于砂輪上方，通過旋轉(zhuǎn)和移動，可對球面任一位置進行噴砂。計算機通過電磁閥和氣動元件控制噴砂過程。根據(jù)設計需求以及砂輪尺寸大小，操作人員通過人機交互界面，將自動運行程序?qū)胗嬎銠C當中。將氣壓砂輪安裝在支架上，要求半球形彈性砂輪表面無擠壓褶皺，并通過夾板將支架固定在環(huán)形膠帶上，這一過程將準確地限定氣壓砂輪在計算機中的位置數(shù)據(jù)。將液態(tài)粘結(jié)劑裝入膠筒，打開噴頭蓋，通過手動操作觀察噴頭是否通暢，若存在閉塞則需要疏通。將磨粒裝入噴砂裝置，檢查是否漏氣，打開蓋頭通過手動操作觀察氣固混合物出口時的速率與磨粒噴射量，并將其調(diào)整至設計需求標準。通過手動操作，通過滾輪電機調(diào)整砂輪支架至初始位置，將涂膠裝置調(diào)整至左上第一個砂輪的最左上方，建立系統(tǒng)的工作坐標系。并將砂輪支架的固定間距、高度等位置數(shù)據(jù)輸入計算機當中。并將噴頭調(diào)整至恰當位置準備加工。當數(shù)據(jù)輸入就緒時，啟動程序，涂膠噴頭首先通過連桿移至砂輪上方，系統(tǒng)控制電磁閥控制涂膠噴頭出膠，通過旋轉(zhuǎn)移動電機與上下移動電機的配合，涂膠噴頭在砂輪表面做弧形軌跡。由于液態(tài)粘結(jié)劑在砂輪表面具有流動性，所以需要將砂輪涂膠的過程分區(qū)域和分階段來實現(xiàn)。當區(qū)域一涂膠完畢后，通過滾輪電機將噴頭移至區(qū)域二，并由計算機控制涂膠動作。當一個砂輪涂膠過程完畢后，再將涂膠噴頭移至下一個砂輪表面，進行下一個涂膠過程，直至所有氣壓砂輪都已涂膠完畢。進行噴砂過程。在先前的涂膠過程中，由于砂輪各個點的位置數(shù)據(jù)都已存儲完畢，而植砂噴頭與涂膠噴頭保持相對位置不變，因此其軌跡設計可參照涂膠軌跡設定。當植砂噴頭至于砂輪表面上方時，計算機通過電磁閥控制氣動元件，將磨粒與空氣的混合物噴入砂輪表面，并在其上方固化一層磨粒層。當所有的砂輪制備完畢后，關閉系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點是針對球面形表面難以進行磨粒均勻固化，手動制備存在效率低，誤差大的問題，給出了一種全自動軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備方法。通過計算機內(nèi)設定的程序，使伺服電機能夠精確地控制氣壓砂輪在磨粒固結(jié)過程中的位置。對涂膠和噴砂裝置進行自動控制，使得粘結(jié)劑和磨粒的流量和流速能夠保持均衡，從而可使磨粒密度獲得保證。批量化的設計也使磨粒固化效率獲得大幅度提高。該方法能夠為軟固結(jié)磨粒群氣壓砂輪的高效加工提供了工藝保障；為該拋光技術(shù)在模具拋光領域發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢和應用潛力奠定
重要基礎。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明系統(tǒng)控制示意圖。
具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖I和圖2。全自動化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺，所述的磨粒固化平臺的底部由四角支架支撐，在所述的磨粒固化平臺中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個滾動機構(gòu)，并由第一伺服電機控制其轉(zhuǎn)動；所述的磨粒固化平臺左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導軌，所述的兩側(cè)導軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導軌內(nèi)的上下運動受第二伺服電機驅(qū)動；所述的連桿上設有橫向?qū)к墸煌磕z裝置和噴砂裝置均設置于連接架上的半環(huán)形導軌上，第四伺服電機驅(qū)動所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導軌上移動，所述的連接架設置于所述的橫向?qū)к壣希谌欧姍C驅(qū)動所述的連接架橫向移動；所述的涂膠裝置具有控制涂膠過程的第一電磁閥和液壓元件；所述的噴砂裝置具有控制噴砂過程的第二電磁閥和氣動元件；所述的第一電磁閥和液壓元件、第二電磁閥和氣動元件、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機均受控于計算機。如附圖2所示，主控系統(tǒng)2通過計算機101實現(xiàn)對整個磨粒固結(jié)過程控制，其中包括人機交互界面119和120使得操作人員可對計算機101進行編程，從而控制軟固結(jié)氣壓砂輪每一個制備過程的實現(xiàn)，計算機101通過一塊電機驅(qū)動系統(tǒng)21控制四個伺服電機，從而實現(xiàn)對氣壓砂輪在涂膠或噴砂過程中的位置控制。除此之外計算機通過第一電磁閥配合液壓元件控制涂膠裝置104的運行，實現(xiàn)流量可調(diào)和均勻出膠。通過第二電磁閥配合氣動元件控制噴砂裝置105的運行，將磨粒與空氣的混合物等量勻速噴出，實現(xiàn)在砂輪表面的磨粒固結(jié)。所述磨粒固化平臺底部由四角支架113支撐，在平臺中間安裝滾筒115，各滾筒間通過環(huán)形膠帶114構(gòu)成一個滾動機構(gòu)，并由第一伺服電機117控制其轉(zhuǎn)動，需要說明的是，環(huán)形膠帶上方通過夾板116固定一批氣壓砂輪支架112，環(huán)形膠帶114在旋轉(zhuǎn)過程中由第一伺服電機控制，使其上方砂輪支架112則無法轉(zhuǎn)至下方，夾板116可手動拆卸，并在環(huán)形膠帶114每次安裝時位置固定不變。磨粒固化平臺左右兩側(cè)有支架，其主要作用為支持上層機構(gòu)，并在其內(nèi)側(cè)裝有導軌，上層機構(gòu)通過導軌可實現(xiàn)上下運動，其運動行為主要由計算機101通過第二伺服電機25控制。上層機構(gòu)主要由一條連桿107與左右兩側(cè)導軌相連，連桿內(nèi)側(cè)裝有導軌108，計算機通過第三伺服電機24控制涂膠裝置104和噴砂裝置105左右移動。由于氣壓砂輪具有半球形的外表，為了能使其表面均勻的粘附一層磨粒層，這里設計了一個連接架106，一方面通過連接架使得涂膠裝置104和噴砂裝置105能夠依據(jù)連桿實現(xiàn)左右運動，而另一方面在連接架106內(nèi)側(cè)設計了半環(huán)形軌道109，通過第四伺服電機110控制使得噴砂裝置105和涂膠裝置104能夠在氣壓砂輪表面擁有圓弧形運動軌跡。所述涂膠裝置104主要用于涂覆液態(tài)可流動性膠體，其涂膠噴頭118 口徑可根據(jù)砂輪大小而定，在加工過程中應盡量使其保持在同一平面上運動。膠筒104固定在連接架上，可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整姿勢。導管102將外部粘結(jié)劑輸入至膠筒當中，并配合第一電磁閥和液壓元件控制涂膠過程進行。所述噴砂裝置105同樣被固定在連接架109上，也可做旋轉(zhuǎn)運動，內(nèi)部主要為磨粒與空氣的混合物，由外部導管103輸入，通過氣缸提供氣壓，其植砂噴頭111置于砂輪上方，通過旋轉(zhuǎn)和移動，可對球面任一位置進行噴砂。計算機101通過第二電磁閥和氣動元件控制噴砂過程。
本發(fā)明的工作過程為根據(jù)設計需求以及砂輪尺寸大小，操作人員通過人機交互界面119，將自動運行程序?qū)胗嬎銠C101當中。將氣壓砂輪安裝在支架112上，要求半球形彈性砂輪表面無擠壓褶皺，并通過夾板116將支架固定在環(huán)形膠帶114上，這一過程將準確的限定氣壓砂輪在計算機中101的位置數(shù)據(jù)。進一步，將液態(tài)粘結(jié)劑裝入膠筒104，打開噴頭蓋，通過手動操作觀察噴頭是否通暢，若存在閉塞則需要疏通。將磨粒裝入噴砂裝置105，檢查是否漏氣，打開蓋頭通過手動操作觀察氣固混合物出口時的速率與磨粒噴射量，并將其調(diào)整至設計需求標準。進一步，通過手動操作，通過滾輪電機117調(diào)整砂輪支架112至初始位置，將涂膠裝置104調(diào)整至左上第一個砂輪的最左上方，建立系統(tǒng)的工作坐標系。并將砂輪支架的固定間距、高度等位置數(shù)據(jù)輸入計算機101當中。并將噴頭調(diào)整至(0，0)位置準備加工。當數(shù)據(jù)輸入就緒時，啟動程序，涂膠噴頭118首先通過連桿107移至砂輪上方，系統(tǒng)通過電磁閥控制涂膠噴頭118出膠，通過旋轉(zhuǎn)移動電機110與上下移動電機26的配合，涂膠噴頭118在砂輪表面做弧形軌跡。由于液態(tài)粘結(jié)劑在砂輪表面具有流動性，所以需要將砂輪涂膠的過程分區(qū)域和分階段來實現(xiàn)。當區(qū)域一涂膠完畢后，通過滾輪電機117將噴頭118移至區(qū)域二，并由計算機101控制涂膠動作。當一個砂輪涂膠過程完畢后，再將涂膠噴頭118移至下一個砂輪表面，進行下一個涂膠過程，直至所有氣壓砂輪都已涂膠完畢。再進一步，進行噴砂過程。在先前的涂膠過程中，由于砂輪各個點的位置數(shù)據(jù)都已存儲完畢，而植砂噴頭111與涂膠噴頭118保持相對位置不變，因此其軌跡設計可參照涂膠軌跡設定。當植砂噴頭111至于砂輪表面上方時，計算機101通過電磁閥控制氣動元件，將磨粒與空氣的混合物噴入砂輪表面，并在其上方固化一層磨粒層。當所有的砂輪制備完畢后，關閉系統(tǒng)。本說明書實施例所述內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思所實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當僅局限于實施上例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍及于本領域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所能想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.全自動化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺，其特征在于所述的磨粒固化平臺的底部由四角支架支撐，在所述的磨粒固化平臺中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個滾動機構(gòu)，并由第一伺服電機控制其轉(zhuǎn)動； 所述的磨粒固化平臺左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導軌，所述的兩側(cè)導軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導軌內(nèi)的上下運動受第二伺服電機驅(qū)動；所述的連桿上設有橫向?qū)к墸煌磕z裝置和噴砂裝置均設置于連接架上的半環(huán)形導軌上，第四伺服電機驅(qū)動所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導軌上移動，所述的連接架設置于所述的橫向?qū)к壣希谌欧姍C驅(qū)動所述的連接架橫向移動； 所述的涂膠裝置具有控制涂膠過程的第一電磁閥和液壓元件；所述的噴砂裝置具有控制噴砂過程的第二電磁閥和氣動元件； 所述的第一電磁閥和液壓兀件、第二電磁閥和氣動兀件、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機均受控于計算機。
全文摘要
全自動化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺，由四角支架支撐，在平臺中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個滾動機構(gòu)，并由第一伺服電機控制其轉(zhuǎn)動；平臺左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導軌，所述的兩側(cè)導軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導軌內(nèi)的上下運動受第二伺服電機驅(qū)動；所述的連桿上設有橫向?qū)к墸煌磕z裝置和噴砂裝置均設置于連接架上的半環(huán)形導軌上，第四伺服電機驅(qū)動所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導軌上移動，所述的連接架設置于所述的橫向?qū)к壣希谌欧姍C驅(qū)動所述的連接架橫向移動；涂膠裝置具有第一電磁閥和液壓元件；噴砂裝置具有第二電磁閥和氣動元件。
文檔編號B24D18/00GK102729162SQ20121011684
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者曾晰, 蔡姚杰, 計時鳴, 金明生 申請人:浙江工業(yè)大學