CN105171426B - 微小零件的复合加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小零件的复合加工设备，包括铣磨加工装置、磨料射流加工装置、机罩和吸尘装置，机罩内设置有用于夹持待加工零件的工作台和与该工作台相对设置的安装座，铣磨加工装置包括铣磨刀具，磨料射流加工装置包括射流喷头，吸尘装置包括吸嘴。这样，夹装在工作台上的微小零件可以通过铣磨刀具完成铣削或磨削的一次加工，并且在不进行二次夹装的情况下，通过射流喷头去除一次加工产生的毛刺和翻边，以及对类似槽底等工件表面施行类似喷丸强化等的二次加工。因此，可以既可以消除微毛刺对微小型零件精度的影响，又能避免了二次装夹产生的加工误差，有效提升了微小零件的加工精度和效率。

Description

微小零件的复合加工设备

技术领域

本发明涉及微小零件的加工领域，具体地，涉及一种微小零件的复合加工设备。

背景技术

随着科技的发展，对微小零件的需求越来越多，对微小型零件的加工精度要求也越来越高。其中，通常微小零件是指宏观尺寸在厘米级，部分零件尺寸特征精度在微米级的零件，由于尺寸较小且加工难度较大，加工精度和效率难以保证。

经发明人研究，出现这一问题的一个重要原因在于：由于缺乏针对微小型零件的专用加工设备，完成一个微小型零件的加工依循常规尺度零件的加工工艺，通常采用多个工艺步骤完成零件的多种加工形状和尺寸精度要求，这就需要对微小零件采用多种设备进行多次夹装和拆卸，这种工艺步骤增加了加工中的装夹误差，加之毛刺对于微小型零件的影响较常规尺度零件更大，毛刺会影响到微小型零件的装配，甚至造成零件报废，上述一系列问题造成了现有工艺和设备加工微小零件时的精度较差，且加工效率较低。例如同一微小型零件，首先需要用微小型加工中心对其进行切削或磨削等一次加工，然后再手工或者采用专用去毛刺设备完成去毛刺、翻边、加工强化等二次加工。而完成上述加工工艺需要对该微小型零件采用多种设备，进行多次夹装，从而造成微小型零件的加工精度不能保证，成品率低、加工效率低等问题。因此，提供一种能够避免多次夹装带来的加工精度和效率低下的针对微小型零件的复合加工设备具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种微小零件的复合加工设备，该设备能够提高微小零件的加工精度和加工效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种微小零件的复合加工设备，该复合加工设备包括铣磨加工装置、磨料射流加工装置、机罩和吸尘装置，所述机罩内设置有用于夹持待加工零件的工作台和与该工作台相对设置的安装座，所述铣磨加工装置包括铣磨刀具，所述磨料射流加工装置包括射流喷头，所述吸尘装置包括吸嘴，所述铣磨刀具、所述射流喷头和所述吸嘴分别安装在所述安装座上并分别朝向所述工作台延伸。

优选地，所述铣磨刀具可转动地安装在所述安装座的中心，所述射流喷头和所述吸嘴分别角度可调节地设置在所述安装座的周缘上。

优选地，所述射流喷头和所述吸嘴相反地分别设置在所述安装座两侧的周缘上。

优选地，所述安装座包括定子和可转动地套设在该定子外的转台，所述铣磨刀具安装在所述定子的中心，所述射流喷头和所述吸嘴分别安装在所述转台上。

优选地，所述射流喷头通过销轴铰接在所述转台的周缘上，所述吸嘴通过球窝关节铰接在所述转台的周缘上。

优选地，所述射流喷头为多个并且沿周向间隔布置。

优选地，所述磨料射流加工装置还包括与所述射流喷头可断开地连通的可控氛围装置，该可控氛围装置内充有氮气。

优选地，所述磨料射流加工装置包括与所述射流喷头连通的高压气源，该高压气源与所述射流喷头之间还设置有储能器。

优选地，所述吸尘装置包括与所述吸嘴连通的抽吸源，该抽吸源与所述吸嘴之间还设置有气固分离装置，所述气固分离装置的固体出口连通有净化液池。

优选地，所述吸尘装置包括抽吸源和与该抽吸源连通的抽吸总管，所述机罩上形成有开口，所述抽吸总管通过该开口连接在该机罩上并与该机罩的内部连通，所述吸嘴连接有抽气歧管，所述抽气歧管插入所述开口中并且部分地占据该开口的流通截面。

通过上述技术方案，夹装在工作台上的微小零件可以通过铣磨刀具完成铣削或磨削的一次加工，并且在不进行二次夹装的情况下，通过射流喷头去除一次加工产生的毛刺和翻边，以及对类似槽底等零件表面施行类似喷丸强化等的二次加工。因此，可以既可以消除微毛刺对微小型零件精度的影响，又能避免了二次装夹产生的加工误差，有效提升了微小零件的加工精度和效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明优选实施方式提供的复合加工设备的结构示意图；

图2是本发明一实施方式提供的射流喷头、磨削刀具和吸嘴的布置方式结构图；

图3是本发明是另一实施方式提供的射流喷头的布置方式结构图；

图4是本发明优选实施方式提供的吸尘装置的局部结构示意图。

附图标记说明

1 铣磨加工装置 2 磨料射流加工装置

3 机罩 4 吸尘装置

5 工作台 6 安装座

7 立柱 8 横梁

9 机座

11 铣磨刀具 21 射流喷头

23 高压气源

24 储能器 31 机罩本体

32 滑移门 41 吸嘴

42 抽吸源 43 气固分离装置

44 净化液池 61 定子

62 转台 63 销轴

64 球窝关节

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是在本发明提供的复合加工设备正常使用的情况下定义的，具体地可参考图1所示的图面反向，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

如图1至图4所示，本发明提供一种微小零件的复合加工设备，由于微小零件的几何尺寸较小，本发明通过采用一体化加工的方式，避免了多次装夹对其加工精度和效率的影响。具体地，该复合加工设备包括铣磨加工装置1、磨料射流加工装置2、机罩3和吸尘装置4，机罩3内设置有用于夹持待加工零件的工作台5和与该工作台5相对设置的安装座6，铣磨加工装置1包括铣磨刀具11，磨料射流加工装置2包括射流喷头21，吸尘装置4包括吸嘴41，铣磨刀具11、射流喷头21和吸嘴41分别安装在安装座6上并分别朝向工作台5延伸。

这样，铣磨加工装置可以通过铣磨刀具11，例如铣刀对夹装在工作台5上的微小零件进行成型的一次加工，例如铣槽。并且，磨料射流加工装置2可以通过射流喷头21对该微小零件进行去除翻边、毛刺以及对零件表面施行类似喷丸强化等的二次加工，该二次加工可以在一次加工完成之后依次进行，也可以在一次加工进行时同步进行。在这个过程中，不需将一次加工完成后的微小零件从工作台上拆卸再另行夹装到其他二次加工设备中，从而保证了加工精度和加工效率。另外磨料射流本身的去毛刺工艺也能够进一步提升微小零件的加工精度。

在本发明的上述技术方案中，发明人首先根据微小零件的特性深入地研究了微小零件加工精度和效率较低的原因，并且发现其与去除加工毛刺或喷丸等加工工艺需要多次夹装有较大关系。因此，出于对这一技术问题的考虑，创造性地提出了将磨料射流加工技术引入常用加工设备中的技术手段，从而通过磨料射流加工技术在同一加工设备中完成对微小零件的多次加工，而不需更换微小零件的加工位置，从而产生了提升微小零件的加工精度和效率的有益效果。

并且为了保证磨料射流加工的正常完成并且避免污染环境危害工人健康，机罩3的主要作用在于将加工作业点密封包围起来，并且由吸尘装置4通过吸嘴41对机罩3内由磨料射流加工产生的灰尘、金属屑和废磨料进行吸除，其中抽吸所用负压由与吸嘴41连通的抽吸源42，如风机提供。从而保证工作的正常进行。并且在机罩的保护下，不会污染环境。实用性更强。其中为了正常进行加工，机罩3包括机罩本体31和开闭该机罩本体31的滑移门32，滑移门32可以为了两个并且对开设置，从而能够在作业开始前后实现零件的夹装和拆卸取出。

其中，本发明中使用的磨料射流加工技术为本领域内公知技术，通过与射流喷头21连通的高压气源23提供高压气流，例如气泵。并在气流中混合磨料而对待加工零件进行符合要求的加工。所涉及的磨料种类、占比、射流压力、流量等参数可以根据所加工零件的材质和加工类型等因素选择，对此本发明不做限制。

另外，本发明中提供的铣磨加工装置1可以对微小零件进行铣削或磨削等加工，所涉及的铣磨刀具11可以为铣刀等铣削刀具或砂轮等磨具，这根据加工类型而定。例如在本发明的优选实施方式中，铣磨刀具11为铣刀。其中本发明提供的复合加工设备可以为在现有的磨削机床上加装磨料射流加工设备2和吸尘装置4等设备而形成改进型设备，也可以为重新将个装置进行生产组装的新设备，对此本发明不做限制。

为了方便完成上述的两次加工过程中，铣磨刀具11可转动地安装在安装座6的中心，射流喷头21和吸嘴41分别活动安装在机罩3中，以便于完成对微小零件的二次加工。具体地，射流喷头21和吸嘴41分别角度可调节地设置在安装座6的周缘上。这样，在铣磨刀具11可以通过转动完成铣削或磨削加工，而后通过调节射流喷头21的角度可以有效地完成对待加工零件的磨料射流加工，此时配合吸嘴41的角度调节，可以针对性地对磨料射流加工的加工点位置进行吸尘，效果更好。

如图2所示，在本发明的一种实施方式中，射流喷头21和吸嘴41对称地设置在安装座6相反两侧的周缘上。这样，吸嘴41可以更好地应对射流喷头21的工作位置，并且二者不易发生相互干涉。进一步地，安装座6包括定子61和可转动地套设在该定子61外的转台62，铣磨刀具11安装在定子61的中心，射流喷头21和吸嘴41分别安装在转台62上。其中定子61可以形成为中空结构，其内部设置有电机以驱动铣磨刀具转动。转台62为可以为环状结构，通过滑动配合与定子61的外周套装，这样转台62可以围绕铣磨刀具11转动，从而使得射流喷头21和吸嘴41的覆盖角度极大增加，配合射流喷头21和吸嘴41本身的角度可调节能够实现作业范围的全覆盖，实用性大大提升。

在另一实施方式中，还可以设计射流喷头21为多个并且沿周向间隔布置。这样不论是否配置转台62，都能够更大地覆盖作业区域。

回到射流喷头21和吸嘴41的角度调节结构上，本发明采用铰接安装结构实现，其中射流喷头21通过销轴63铰接在转台62的周缘上，即射流喷头21可以绕销轴63转动，从而实现角度调节，具体地销轴63水平布置，可以使得射流喷头21在竖直面上进行角度调节，配合转台62的转动，能够实现360°全方位的作业区域覆盖。另外，由于吸尘装置的吸嘴41在转台62确定后还需要适应较多的吸尘位置，因此，设计吸嘴41通过球窝关节64铰接在转台64的周缘上。球窝关节64通过球头和窝槽的配合可以实现任意角度的旋转，因此使得吸尘的角度最大化，在射流喷头21的工作位置之后，可以通过调整吸嘴41的位置需找最佳的吸尘位置，吸尘效果更佳。在其他可能的实施方式中，射流喷头21和吸嘴41的角度可调节方式可以互换或者相同，或者为其他铰接结构，对于此类变形均应落在本发明的保护范围中。

另外，转台62以及射流喷头21、吸嘴41的转动可以通过手动调节也可以通过自动控制方式进行调节，在自动控制方式中，需要配置各自的执行元件，例如微型电机，然后由数控系统进行控制，以实现射流喷头21精确的作业角度调节。此外还可以实现半自动控制方式，即该半自动控制系统可以包括位于机罩内的内部摄像头等监控设备以对机罩内的工况进行监控，并据此来提示操作人员，操作人员可以通过操作手柄等操作件调节射流喷头21或吸嘴41的角度和位置，以完成对零件的精确加工。对于此类方式也应落在本发明的保护范围中。

为了更好地实现磨料射流加工，优选地，磨料射流加工装置2还包括与射流喷头21可断开地连通的可控氛围装置，该可控氛围装置内充有氮气，通过在气流中加入氮气可达到在磨料射流加工过程中的冷却目的，从而控制环境温度，保证加工精度，使磨料气射流能够稳定加工。这种对气氛的控制，可以对应有特殊要求如加工温度控制要求的超精密微小型零件，通过可控气氛装置进行加工环境的控制，达到所需的加工条件，保证零件加工精度。此外，在本发明的优选实施方式中，为了增加磨料射流工作的气流稳定，优选地，高压气源23与射流喷头21之间还设置有储能器24。这样，高压气源23提供的高压气体可以在储能器24中暂存并在可以再次加压，并且在工作时有储能器24稳定地释放，能够避免脉冲式的气流对磨料射流加工的影响，使得磨料射流加工更加平顺稳定，效果更好。

另外为了更好地处理磨料射流加工产生的废料，优选地，抽吸源42与吸嘴41之间还设置有气固分离装置43，例如采用旋风分离器对密度不同的气体和废磨料或金属屑进行分离，从而排出的气体为干净空气，不会污染周边环境，保证生产工人的身体健康不受磨料射流加工的影响。更进一步地，气固分离装置43的固体出口连通有净化液池44。这样被分离而出的固体废物可以自行沉淀进入净化液中得到净化，避免对环境的污染，实用性更强，其中净化液44的种类可以为根据磨料和金属屑的种类而定，能够实现净化的各种液体均可。

在本发明的优选实施方式中，如图4所示，为了更有效率地实现对机罩3的吸尘，优选地，吸尘装置与抽吸源42连通的抽吸总管45，机罩3上形成有开口47，抽吸总管45通过该开口47连接在该机罩3上并与该机罩3的内部连通，而吸嘴41连接有抽气歧管46，抽气歧管46插入开口47中并且部分地占据该开口47的流通截面。这样，抽吸源42产生的负压会同时作用在开口47和吸嘴41上，在吸嘴41主要对磨料射流加工点的吸尘的同时，开口47不被抽气歧管46占据的流体截面可以对整体机罩3内的空间进行抽吸，从而有效提升了对磨料射流加工过程中产生的灰尘、金属屑和废磨料，吸尘效果更强。

本发明上述优选实施方式提供的复合加工设备的工作过程如下：

当待加工零件夹装到工作台5上完毕后，关上滑移门32，机罩本体31内便成为一个密闭的空间，然后铣磨刀具11开始对待加工零件进行一次加工，如铣槽成型，同时，高压气源23提供高压气体进入储能器24后进一步加压，并加入或不加入一定量的磨料，然后压入射流喷头21，气体与磨料经过该射流喷头21喷出后可以消除铣磨刀具11加工后残留在槽两侧的翻遍和毛刺，以及对槽底施行类似喷丸强化等的二次加工，达到一体化加工的目标。与此同时，吸尘装置4的抽吸源42开始工作形成负压，机罩本体32内的金属粉尘通过抽气歧管46和开口47被吸入作为气固分离装置43的旋风分离器中，由于金属和空气的密度不同，金属粉尘在旋风分离器内的离心风力的作用下甩至旋风分离器内壁并沉降至装有液体的净化液池44中，而抽吸源42内排出干净空气。

另外，在本发明构思的启发下，本领域技术人员可以再加入其它的表面强化处理设备如渗碳渗氮、喷强化涂层等以对微小零件完成表面处理，使得本发明提供的复合加工设备的加工效果更好。

综上，本发明提供的复合加工设备能够有效提升微小零件的加工精度和效率，具有较高的实用性和推广价值。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种微小零件的复合加工设备，其特征在于，该复合加工设备包括铣磨加工装置(1)、磨料射流加工装置(2)、机罩(3)和吸尘装置(4)，所述机罩(3)内设置有用于夹持待加工零件的工作台(5)和与该工作台(5)相对设置的安装座(6)，所述铣磨加工装置(1)包括铣磨刀具(11)，所述磨料射流加工装置(2)包括射流喷头(21)，所述吸尘装置(4)包括吸嘴(41)，所述铣磨刀具(11)、所述射流喷头(21)和所述吸嘴(41)分别安装在所述安装座(6)上并分别朝向所述工作台(5)延伸，所述安装座(6)包括定子(61)和可转动地套设在该定子(61)外的转台(62)，所述铣磨刀具(11)安装在所述定子(61)的中心，所述射流喷头(21)和所述吸嘴(41)分别安装在所述转台(62)上。

2.根据权利要求1所述的复合加工设备，其特征在于，所述铣磨刀具(11)可转动地安装在所述安装座(6)的中心，所述射流喷头(21)和所述吸嘴(41)分别角度可调节地设置在所述安装座(6)的周缘上。

3.根据权利要求2所述的复合加工设备，其特征在于，所述射流喷头(21)和所述吸嘴(41)相反地分别设置在所述安装座(6)两侧的周缘上。

4.根据权利要求1所述的复合加工设备，其特征在于，所述射流喷头(21)通过销轴(63)铰接在所述转台(62)的周缘上，所述吸嘴(41)通过球窝关节(64)铰接在所述转台(62)的周缘上。

5.根据权利要求1或2所述的复合加工设备，其特征在于，所述射流喷头(21)为多个并且沿周向间隔布置。

6.根据权利要求1所述的复合加工设备，其特征在于，所述磨料射流加工装置(2)还包括与所述射流喷头(21)可断开地连通的可控氛围装置，该可控氛围装置内充有氮气。

7.根据权利要求1所述的复合加工设备，其特征在于，所述磨料射流加工装置(2)包括与所述射流喷头(21)连通的高压气源(23)，该高压气源(23)与所述射流喷头(21)之间还设置有储能器(24)。

8.根据权利要求1所述的复合加工设备，其特征在于，所述吸尘装置(4)包括与所述吸嘴(41)连通的抽吸源(42)，该抽吸源(42)与所述吸嘴(41)之间还设置有气固分离装置(43)，所述气固分离装置(43)的固体出口连通有净化液池(44)。

9.根据权利要求1所述的复合加工设备，其特征在于，所述吸尘装置包括抽吸源(42)和与该抽吸源(42)连通的抽吸总管(45)，所述机罩(3)上形成有开口(47)，所述抽吸总管(45)通过该开口(47)连接在该机罩(3)上并与该机罩(3)的内部连通，所述吸嘴(41)连接有抽气歧管(46)，所述抽气歧管(46)插入所述开口(47)中并且部分地占据该开口的流通截面。