本發(fā)明涉及一種五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)。

背景技術(shù)：

零件拋光一直是一個(gè)消耗大量勞動(dòng)力的工序，而且由于勞動(dòng)強(qiáng)度大，粉塵濃度高，嚴(yán)重影響操作人員的身體健康，所以一直以來(lái)，產(chǎn)業(yè)界都在尋求用機(jī)器拋光代替人工拋光的方案。但是由于大多數(shù)需要拋光的零件都具有不規(guī)則的外形，機(jī)械拋光方法難以實(shí)現(xiàn)拋光動(dòng)作，而且在拋光質(zhì)量上機(jī)械拋光也難以滿足要求，最重要的是機(jī)械拋光效率比較低，有時(shí)是制約生產(chǎn)率的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)，該拋光機(jī)加工效率高，經(jīng)其拋光后的產(chǎn)品表面光潔度和耐蝕性能都得到顯著提高。

本發(fā)明的主要技術(shù)方案有：

一種五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)，包括拋光主軸、工作臺(tái)、工作水箱和電解電源，所述拋光主軸安裝在五軸聯(lián)動(dòng)的主機(jī)架上，所述工作臺(tái)水平置于所述工作水箱內(nèi)，所述拋光主軸上安裝有拋光頭，所述拋光頭包括導(dǎo)體金屬芯和非導(dǎo)體磨料表層，所述電解電源的正極與所述工作臺(tái)電連接，所述電解電源的負(fù)極與所述拋光頭的導(dǎo)體金屬芯電連接，所述工作臺(tái)與所述拋光頭之間絕緣。

所述五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)還包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)可以包括電解液箱、過(guò)濾泵和供液泵，所述電解液箱設(shè)有相互分隔的第一分區(qū)、第二分區(qū)和第三分區(qū)，所述第一分區(qū)的上面設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，所述工作水箱設(shè)有出水管道，所述出水管道的末端伸向所述第一分區(qū)且位于所述過(guò)濾網(wǎng)的上方，所述第一分區(qū)和第二分區(qū)之間通過(guò)豎向隔板分隔，所述豎向隔板的高度低于所述電解液箱箱壁的高度，所述過(guò)濾泵設(shè)置在由所述第二分區(qū)向所述第三分區(qū)排水的管道上，該管道上所述過(guò)濾泵的下游設(shè)有精過(guò)濾器，所述供液泵設(shè)置在所述工作水箱的供水管道上，所述供水管道的進(jìn)口端與所述第三分區(qū)相通。

所述拋光頭的形狀可以為球形或圓柱形，所述拋光頭通過(guò)彈性?shī)A頭與所述拋光主軸連接。

所述五軸可以包括依次串聯(lián)的X軸、Y軸、Z軸、A軸和B軸，所述X軸、Y軸和Z軸是移動(dòng)軸，其方向兩兩垂直，所述A軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線與Y軸平行，所述B軸為擺動(dòng)軸，擺動(dòng)中心軸線與X軸平行。

所述主機(jī)架可以包括主機(jī)架底座、第一支架、第二支架和機(jī)頭裝置，所述第一支架安裝在所述主機(jī)架底座的上面并與所述主機(jī)架底座沿水平X向滑動(dòng)連接，所述第二支架安裝在所述第一支架的上面并與所述第一支架沿水平Y(jié)向滑動(dòng)連接，所述機(jī)頭裝置安裝在所述第二支架的鉛直的安裝面上并與所述第二支架鉛直Z向滑動(dòng)連接，所述X向、Y向和Z向分別平行于所述X軸、Y軸和Z軸的方向，所述機(jī)頭裝置包括旋轉(zhuǎn)軸A組件和擺動(dòng)軸B組件，所述旋轉(zhuǎn)軸A組件可以包括旋轉(zhuǎn)軸A伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸和旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱，所述旋轉(zhuǎn)軸A伺服電機(jī)通過(guò)同步帶系統(tǒng)帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述同步帶系統(tǒng)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)軸A伺服電機(jī)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱座的背面，所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸從所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱蓋的正面穿出，所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸沿所述A軸的方向延伸，所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱座的背面作為所述機(jī)頭裝置的安裝底面，所述擺動(dòng)軸B組件可以包括擺動(dòng)軸B支架、擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)、擺動(dòng)軸B輸出軸和擺動(dòng)軸B同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)，所述擺動(dòng)軸B支架與所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸固定連接，所述擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)安裝在所述擺動(dòng)軸B支架上，所述擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)通過(guò)擺動(dòng)軸B同步帶系統(tǒng)帶動(dòng)所述擺動(dòng)軸B輸出軸擺動(dòng)，所述擺動(dòng)軸B輸出軸沿所述B軸的方向延伸，并與所述擺動(dòng)軸B支架旋轉(zhuǎn)連接，所述擺動(dòng)軸B輸出軸上固定連接有拋光主軸座，且二者軸線方向相垂直，所述拋光主軸的上端安裝在所述拋光主軸座中，所述拋光主軸座的頂部安裝有拋光主軸電機(jī)，所述工作臺(tái)與機(jī)頭裝置之間絕緣。

所述拋光主軸電機(jī)外優(yōu)選設(shè)有封閉的不銹鋼外殼。

所述主機(jī)架分別通過(guò)X向伺服組件、Y向伺服組件和Z向伺服組件實(shí)現(xiàn)所述X向滑動(dòng)連接、Y向滑動(dòng)連接和Z向滑動(dòng)連接，各個(gè)方向的伺服組件均優(yōu)選包括滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌和伺服電機(jī)。

各個(gè)方向的伺服組件還可以各自包括兩個(gè)限位光電開(kāi)關(guān)和一個(gè)參考點(diǎn)定位光電開(kāi)關(guān)。

所述五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)還設(shè)有控制系統(tǒng)，所述電解電源的開(kāi)關(guān)和各個(gè)電機(jī)均由所述控制系統(tǒng)控制，所述控制系統(tǒng)接收所述光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)，所述主機(jī)架底座優(yōu)選為中空框架式結(jié)構(gòu)，所述電解電源和控制系統(tǒng)可以安裝在所述主機(jī)架底座中。

所述五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)還優(yōu)選包括與所述拋光頭同等大小的金屬頭，所述金屬頭能夠通過(guò)彈性?shī)A頭與所述拋光主軸連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將電解微切削和機(jī)械微切削有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，因此同時(shí)具備機(jī)械拋光和電解拋光的優(yōu)點(diǎn)，不僅如此，機(jī)械拋光的存在，使得本發(fā)明不僅能夠拋光表面較為粗糙的零件，而且即使加工這樣的零件也能獲得較高的拋光效率，明顯擴(kuò)展了傳統(tǒng)電解拋光的適用范圍。

由于采用五軸聯(lián)動(dòng)，即使對(duì)于形狀復(fù)雜工件或異形工件，也能夠應(yīng)用機(jī)械拋光達(dá)到相應(yīng)的加工要求，由此發(fā)揮機(jī)械拋光的優(yōu)勢(shì)，并且，對(duì)于電解拋光，由于能夠嚴(yán)格保證拋光頭與工件加工表面的實(shí)時(shí)垂直或盡量垂直，以及保持拋光頭與工件加工表面間合適的相對(duì)距離，使電力分布易于控制，總能保持趨于合理，這至少克服了部分工藝參數(shù)難于控制的不足，從而顯著提升電解拋光的工藝可控性以及拋光質(zhì)量。

由于結(jié)合了電解拋光，使之能夠代替人工操作，無(wú)論對(duì)于多不規(guī)則外形的工件都可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器拋光，拋光無(wú)死角，且拋光表面粗糙度顯著降低、清潔度顯著提高，表面污跡非常易于清除，以及能夠明顯提高拋光后工件表面的耐腐蝕性，降低工件銹蝕風(fēng)險(xiǎn)，且充分發(fā)揮了電解拋光效率高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的立體圖；

圖3是旋轉(zhuǎn)軸A組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是擺動(dòng)軸B組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有旋轉(zhuǎn)拋光頭的五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)，如圖1-4所示，包括拋光主軸16、工作臺(tái)、工作水箱1和電解電源，所述拋光主軸安裝在五軸聯(lián)動(dòng)的主機(jī)架上，所述工作臺(tái)水平置于所述工作水箱內(nèi)，所述拋光主軸上安裝有拋光頭，所述拋光頭包括導(dǎo)體金屬芯和非導(dǎo)體磨料表層。所述電解電源的正極與所述工作臺(tái)電連接，所述電解電源的負(fù)極與所述拋光頭的導(dǎo)體金屬芯電連接，所述工作臺(tái)與所述拋光頭之間絕緣。電解拋光加工時(shí)，工作水箱內(nèi)裝電解液，工件固定在工作臺(tái)上，工件及拋光頭浸在電解液中。導(dǎo)體金屬芯用于電解拋光，主要起到拋光去除材料的作用，非導(dǎo)體磨料表層用于機(jī)械拋光，主要起到去掉鈍化層并拋光的作用。

所述五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)還包括電解液循環(huán)系統(tǒng)7，所述電解液循環(huán)系統(tǒng)可以包括電解液箱、過(guò)濾泵和供液泵，所述電解液箱設(shè)有相互分隔的第一分區(qū)、第二分區(qū)和第三分區(qū)，所述第一分區(qū)相當(dāng)于一個(gè)自然沉淀池，所述第一分區(qū)的上面設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，所述工作水箱設(shè)有出水管道，所述出水管道的末端伸向所述第一分區(qū)且位于所述過(guò)濾網(wǎng)的上方，所述第一分區(qū)和第二分區(qū)之間通過(guò)豎向隔板分隔，所述豎向隔板的高度低于所述電解液箱箱壁的高度，電解液在第一分區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)自然沉淀后，相對(duì)清潔的電解液從所述豎向隔板的上方流進(jìn)第二分區(qū)。所述過(guò)濾泵設(shè)置在由所述第二分區(qū)向所述第三分區(qū)排水的管道上，該管道上所述過(guò)濾泵的下游設(shè)有精過(guò)濾器，所述過(guò)濾網(wǎng)和過(guò)濾泵的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制過(guò)濾。所述供液泵設(shè)置在所述工作水箱的供水管道上，所述供水管道的進(jìn)口端與所述第三分區(qū)相通，將經(jīng)過(guò)多步凈化后符合要求的電解液送往電解工作區(qū)，可以通過(guò)采用變量泵或者在供水管道上設(shè)置節(jié)流或調(diào)壓裝置按需調(diào)節(jié)送往電解工作區(qū)的電解液的壓力和流速。

所述拋光頭的形狀可以為球形或圓柱形，所述拋光頭通過(guò)彈性?shī)A頭與所述拋光主軸的下端連接。

所述五軸可以包括依次串聯(lián)的X軸、Y軸、Z軸、A軸和B軸，所述X軸、Y軸和Z軸是移動(dòng)軸，其方向兩兩垂直，所述A軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線與Y軸平行，所述B軸為擺動(dòng)軸，擺動(dòng)中心軸線與X軸平行。通過(guò)五軸聯(lián)動(dòng)，可以容易地控制實(shí)現(xiàn)拋光頭端部的各種運(yùn)動(dòng)軌跡，從而滿足各種形狀包括不規(guī)則形狀的工件的拋光加工需要。

所述主機(jī)架可以包括主機(jī)架底座9、第一支架、第二支架和機(jī)頭裝置，所述第一支架安裝在所述主機(jī)架底座的上面并與所述主機(jī)架底座沿水平X向滑動(dòng)連接，所述第二支架安裝在所述第一支架的上面并與所述第一支架沿水平Y(jié)向滑動(dòng)連接，所述機(jī)頭裝置安裝(直接安裝或經(jīng)由中間固定板間接安裝)在所述第二支架的鉛直的安裝面上并與所述第二支架鉛直Z向滑動(dòng)連接，所述X向、Y向和Z向分別平行于所述X軸、Y軸和Z軸的方向。

所述機(jī)頭裝置包括旋轉(zhuǎn)軸A組件3和擺動(dòng)軸B組件2，所述旋轉(zhuǎn)軸A組件可以包括旋轉(zhuǎn)軸A伺服電機(jī)13、旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸11和旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱，所述旋轉(zhuǎn)軸A伺服電機(jī)通過(guò)同步帶系統(tǒng)帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述同步帶系統(tǒng)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)軸A伺服電機(jī)安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱座12的背面，所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸旋轉(zhuǎn)支撐在所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱蓋上且軸端從所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱蓋10的正面穿出，所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸沿所述A軸的方向延伸，所述旋轉(zhuǎn)軸A傳動(dòng)箱的箱座的背面作為所述機(jī)頭裝置的安裝底面。所述旋轉(zhuǎn)軸A組件構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服軸。

所述擺動(dòng)軸B組件可以包括擺動(dòng)軸B支架18、擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)14、擺動(dòng)軸B輸出軸20和擺動(dòng)軸B同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)15，所述擺動(dòng)軸B支架與所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸固定連接，所述擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)安裝在所述擺動(dòng)軸B支架上，所述擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)通過(guò)擺動(dòng)軸B同步帶系統(tǒng)帶動(dòng)所述擺動(dòng)軸B輸出軸擺動(dòng)(圖示為上下擺動(dòng))，所述擺動(dòng)軸B輸出軸沿所述B軸的方向延伸，并與所述擺動(dòng)軸B支架旋轉(zhuǎn)連接，所述擺動(dòng)軸B輸出軸的最大擺動(dòng)角度可以是+/-85度。所述擺動(dòng)軸B組件構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)擺動(dòng)伺服軸。如圖4所示，所述擺動(dòng)軸B支架可以呈U形，U形的底部安裝到所述旋轉(zhuǎn)軸A輸出軸上，并與該軸垂直。所述擺動(dòng)軸B輸出軸可以旋轉(zhuǎn)連接在U形的兩個(gè)側(cè)壁上并與U形的底平行。擺動(dòng)軸B同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)位于U形的一個(gè)側(cè)壁的外側(cè)，在相平行的擺動(dòng)軸B伺服電機(jī)主軸和擺動(dòng)軸B輸出軸之間進(jìn)行同步傳動(dòng)。

所述擺動(dòng)軸B輸出軸上固定連接有拋光主軸座17，且二者軸線方向相垂直，所述拋光主軸的上端安裝在所述拋光主軸座中，所述拋光主軸座的頂部安裝有拋光主軸電機(jī)19，優(yōu)選為調(diào)速主軸電機(jī)。所述工作臺(tái)與機(jī)頭裝置之間絕緣。所述拋光主軸電機(jī)帶動(dòng)拋光主軸旋轉(zhuǎn)，拋光主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再帶動(dòng)拋光頭進(jìn)行機(jī)械拋光。

所述拋光主軸電機(jī)外優(yōu)選設(shè)有封閉的不銹鋼外殼，以防止電解液進(jìn)入損壞拋光主軸電機(jī)系統(tǒng)。

所述主機(jī)架分別通過(guò)X向伺服組件6、Y向伺服組件5和Z向伺服組件4實(shí)現(xiàn)所述X向滑動(dòng)連接、Y向滑動(dòng)連接和Z向滑動(dòng)連接，各個(gè)方向的伺服組件均優(yōu)選包括滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌和伺服電機(jī)。所述X向伺服組件、Y向伺服組件和Z向伺服組件構(gòu)成了本發(fā)明的三軸直線運(yùn)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)。

各個(gè)方向的伺服組件還可以各自包括兩個(gè)限位光電開(kāi)關(guān)和一個(gè)參考點(diǎn)定位光電開(kāi)關(guān)，前者用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的限位，后者用于實(shí)現(xiàn)參考點(diǎn)定位。

所述五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)還設(shè)有控制系統(tǒng)，所述電解電源的開(kāi)關(guān)和各個(gè)電機(jī)均由所述控制系統(tǒng)控制，當(dāng)拋光工作時(shí)所述電解電源的開(kāi)關(guān)開(kāi)，拋光工作結(jié)束后所述電解電源的開(kāi)關(guān)關(guān)。所述控制系統(tǒng)接收所述光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)，所述主機(jī)架底座優(yōu)選為中空框架式結(jié)構(gòu)，所述電解電源和控制系統(tǒng)8可以安裝在所述主機(jī)架底座中。五軸聯(lián)動(dòng)配合控制系統(tǒng)能夠控制拋光頭總保持與工件待加工表面的垂直或近似垂直，從而確保拋光表面得到均衡一致的拋光效果，還使得拋光頭與工件待加工表面間能夠?qū)崟r(shí)保持合適的距離，使電力分布易于掌控，從而提高電解拋光的工藝可控性以及拋光質(zhì)量。

所述五軸聯(lián)動(dòng)電解機(jī)械復(fù)合曲面拋光機(jī)還優(yōu)選包括與所述拋光頭同等大小的金屬頭，所述金屬頭能夠通過(guò)彈性?shī)A頭與所述拋光主軸連接。加工之前，先在拋光主軸上安裝一個(gè)與將使用的拋光頭一樣大小的金屬頭，通過(guò)金屬頭和電源、控制系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)位置確定，分別確定5個(gè)軸的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)加工軌跡起點(diǎn)定位。

本發(fā)明的工作過(guò)程可以包括如下步驟：1、拋光頭安裝；2、工件夾持；3、工件位置確定；4、拋光頭五軸聯(lián)動(dòng)；5、電解液循環(huán)。

1、拋光頭安裝：拋光頭夾持桿規(guī)格有多種，有3mm、6mm和12mm等，以適應(yīng)大小不同的拋光工件。一種規(guī)格的拋光頭夾持桿也有多種拋光頭規(guī)格相對(duì)應(yīng)，拋光頭形狀可以是球形和圓柱形。拋光頭選好后，通過(guò)一個(gè)彈性?shī)A頭將拋光頭與主軸連接起來(lái)。

2、工件夾持：將工件夾持在工作臺(tái)上，工作臺(tái)與機(jī)頭裝置是絕緣狀態(tài)，工作臺(tái)經(jīng)過(guò)調(diào)整與Z軸是垂直的，工件夾持時(shí)通過(guò)找正，如果是異形工件可以通過(guò)夾具找正，找正以后用壓板系統(tǒng)壓在工作臺(tái)上。

3、工件位置確定：在加工之前需要確定拋光頭與工件的相對(duì)位置，在主軸上先換上一個(gè)與拋光頭一樣大小的金屬頭。通過(guò)金屬頭和電源、數(shù)控系統(tǒng)(即所述控制系統(tǒng))就可以實(shí)現(xiàn)位置確定，分別確定5個(gè)軸的相對(duì)位置。

4、拋光頭五軸聯(lián)動(dòng)：先將工件的三維模型輸入自動(dòng)編程系統(tǒng)，自動(dòng)編程系統(tǒng)根據(jù)所確定的位置和工件形狀進(jìn)行編程產(chǎn)生拋光頭的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后將程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)，啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，拋光頭就能按照所編軌跡實(shí)現(xiàn)拋光加工。

5、電解液循環(huán)：干凈的電解液泵出流向拋光頭，加工后的帶有蝕除物的電解液通過(guò)出水管道流回到電解液箱，電解液箱上面有一個(gè)粗過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)將雜物清理掉；流回到電解液箱里面的電解液在第一分區(qū)里進(jìn)行初步自然沉淀和自然過(guò)濾再流向第二分區(qū)，過(guò)濾泵從第二分區(qū)里泵出廢電解液經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器后，出來(lái)的干凈電解液流向第三分區(qū)，供液泵再?gòu)牡谌謪^(qū)里將電解液送到電解工作區(qū)。

傳統(tǒng)的電解拋光如果沒(méi)有機(jī)械輔助效率也比較低，可以說(shuō)本發(fā)明同時(shí)克服了機(jī)械和電解拋光的不足，提高了單純的機(jī)械拋光或電解拋光的拋光效率和質(zhì)量。

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。