CN109202685A - 一种五轴数控机及采用该五轴数控机的研磨工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种五轴数控机及研磨工艺，其中，五轴数控机的机体上端设置有XY治具平台，所述XY治具平台上均匀设置有多个治具底板，所述机体中位于治具底板的前后两侧处，一侧设置有纯水喷头、另一侧通过Z轴立柱安装有Z轴打磨装置，所述纯水喷头安装在XY治具平台上，所述纯水喷头的数量至少与治具底板的数量相等，所述纯水喷头可通过连接管与纯水机连接，通过纯水喷头向打磨中的工件喷淋纯水，实现了湿式打磨，通过纯水将工件打磨过程中产生的粉尘带走，避免了打磨过程中产生粉尘。该镁铝合金研磨工艺中，打磨完成的工件完全被浸没在纯水中，从而将工件与空气隔绝，避免了工件因放置在空气中而出现的氧化现象。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种五轴数控机及采用该五轴数控机的研磨工艺，属于镁铝合金研磨技术领域。
背景技术
镁铝合金（如5052，6061，AZ91D，ADC12等）以其优异的强度、刚性和尺寸稳定性，在笔记本电脑、手机等产品上应用广泛。目前，在镁铝合金研磨中，一般采用的研磨工艺存在以下缺点：（1）打磨过程为开放式干式打磨，粉尘量大，存在安全隐患；（2）镁铝合金工件在干式打磨后，①如果在干燥空气中放置，金属与氧气会发生氧化反应：4M+nO2⇌2M2On(M为金属，n为金属化合价)；②如果在潮湿空气中放置，金属、水与氧气会发生吸氧反应，其反应本质为形成原电池，反应方程式如下：负极：M-ne-=Mn+(M为金属，n为金属化合价)；正极：O2+2H2O+4e-=4OH-，上述两种存放方式都容易使工件氧化，这就是现有技术所存在的不足之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种五轴数控机及采用该五轴数控机的研磨工艺，该五轴数控机实现了封闭空间内纯水喷淋湿式打磨，该研磨工艺可以保证打磨后的工件不会被氧化。
本方案是通过如下技术措施来实现的：该五轴数控机包括机体，所述机体的上端设置有由动力装置驱动可沿X向和Y向移动的XY治具平台，所述XY治具平台上均匀设置有多个治具底板，所述机体中位于治具底板的前后两侧处，一侧设置有纯水喷头、另一侧通过Z轴立柱安装有Z轴打磨装置，所述纯水喷头安装在XY治具平台上，所述纯水喷头的数量至少与治具底板的数量相等，所述纯水喷头可通过连接管与纯水机连接，所述Z轴打磨装置包括开口朝向治具底板的U形安装架，所述U形安装架的两侧面之间安装有由电动机驱动的转动轴，所述转动轴的外侧固连有方形罩壳，所述方形罩壳的至少两个外侧面上均匀设置有多组打磨头，打磨头的数量与治具底板的数量相等、位置对应。
优选地，所述打磨头包括圆形打磨头和/或气动偏心打磨头，且位于方形罩壳中同一侧面的打磨头均为圆形打磨头或气动偏心打磨头。
优选地，所述圆形打磨头包括打磨轴，所述打磨轴的一端固连有从动锥齿轮、另一端固连有圆形打磨盘，圆形打磨盘上粘贴有打磨砂布，所述转动轴上固连有与从动锥齿轮配合的主动锥齿轮。
优选地，所述方形罩壳的侧面固连有偏心轮夹具，所述偏心轮夹具内设置有与气动偏心打磨头配合的安装缺口，所述气动偏心打磨头的打磨端粘贴有打磨砂布，气动偏心打磨头通过管道与气源连接。
优选地，所述纯水喷头中的纯水为工业纯水，且该工业纯水在25℃时的电阻率为1-10MΩ•cm。
优选地，所述连接管包括供水管和送水管，所述供水管设置在XY治具平台沿治具底板排列方向的一侧，所述送水管的一端与供水管连接、另一端与纯水机连接，且供水管的长度大于位于XY治具平台两端的两治具底板之间的中心距。
优选地，所述纯水喷头包括挠性管和与挠性管的出水端固连的喷嘴，挠性管的下端安装在供水管的上端并与供水管内腔连通，所述喷嘴的中心线与工件表面之间呈45°-60°的夹角。
优选地，所述供水管的上端固连有与挠性管数量和位置对应的接口，挠性管的下端与接口连接，且挠性管与接口的连接处设置有球阀开关。
优选地，所述机体的周边固连有密封壳体，所述密封壳体上设置有密封门，所述喷嘴的中心线与工件表面之间呈50°或55°的夹角，所述供水管、送水管均为刚性管，且送水管通过软管与纯水机连接。
本发明还提供了一种采用上述五轴数控机的镁铝合金研磨工艺，它包括如下步骤：
（1）将工件固定在治具底板上方；
（2）纯水喷头持续向工件表面和打磨砂布表面喷淋工业纯水，且在工件表面和打磨砂布表面的接触处，纯水喷淋到打磨砂布上；
（3）开始研磨；
（4）研磨完成后，取下工件，工件从治具底板上取下后，在60秒以内将该工件放置在装有工业纯水的箱体内，且纯水的水面高于工件的上表面，工件在该箱体内浸泡0-2小时。
本发明的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该五轴数控机中，通过纯水喷头向打磨中的工件喷淋纯水，实现了湿式打磨，通过纯水将工件打磨过程中产生的粉尘带走，避免了打磨过程中产生粉尘，加工过程环保、无安全隐患。采用该镁铝合金研磨工艺后，打磨完成的工件完全被浸没在纯水中，从而将工件与空气隔绝，避免了工件因放置在空气中而出现的氧化现象。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明中五轴数控机的结构示意图。
图2为本发明中五轴数控机中机体上半部的侧视结构示意图。
图3为的XY治具平台与Z轴打磨装置的位置示意图。
图4为Z轴打磨装置中气动偏心打磨头采用2寸气动打磨头时的结构示意图。
图5为图4的立体结构示意图。
图6为气动偏心打磨头与偏心轮夹具的装配结构示意图一。
图7为气动偏心打磨头与偏心轮夹具的装配结构示意图二。
图8为Z轴打磨装置中气动偏心打磨头采用5寸气动打磨头时的结构示意图。
图9为电动机、转动轴及方形罩壳的装配结构示意图。
图10为方形罩壳的四个侧面上的打磨头均为圆形打磨头时转动轴及主动锥齿轮和从动锥齿轮的装配结构示意图。
图11为本发明中镁铝合金研磨工艺的工艺流程图。
图中，1-密封壳体，2-密封门，3-机体，4-接口，5-球阀开关，6-治具底板，7-喷嘴，8-挠性管，9-送水管，10-供水管，11-XY治具平台，12-Z轴立柱，13-Z轴打磨装置，14-软管，15-纯水机，16-方形罩壳，17- U形安装架，18-打磨头，19-转动轴，20-圆形打磨头，21-气动偏心打磨头，22-偏心轮夹具，23-安装缺口，24-连接板，25-电动机，26-圆形打磨盘，27-打磨轴，28-主动锥齿轮，29-从动锥齿轮。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
一种五轴数控机，如图所示，它包括机体3，所述机体3的上端设置有由动力装置驱动可沿X向和Y向移动的XY治具平台11，所述XY治具平台11上均匀设置有多个治具底板6，待打磨的工件放置在治具底板6上，所述机体3中位于治具底板6的前后（基于相应视图中所显示的方向，面向观察者的一侧为前，背向观察者的一侧为后）两侧处，一侧设置有纯水喷头、另一侧通过Z轴立柱12安装有Z轴打磨装置13，Z轴打磨装置13可沿Z轴立柱12上下移动进行调节，所述纯水喷头安装在XY治具平台11上，所述纯水喷头的数量至少与治具底板6的数量相等，以保证每个治具底板6都有与之对应的纯水喷头，使每个治具底板6上的工件在打磨过程中都会被纯水充分的喷淋，从而将打磨时产生的粉尘都通过纯水带走，当然，为了进一步增强去粉尘的效果，也可以在相邻两治具底板6之间设置纯水喷头。所述纯水喷头可通过连接管与纯水机15连接，所述纯水喷头中的纯水为工业纯水，且该工业纯水在25℃时的电阻率为1-10MΩ•cm，纯水是用原水（符合饮用条件的水）经过反渗透，蒸馏等方法获取，纯水的电阻率一般在10 MΩ•cm以下，纯水的最高标准为18.25MΩ•cm，10-18MΩ•cm的纯水称为高纯水，18-18.25MΩ•cm的纯水称为超纯水。高纯水和超纯水的获取难度很大，一般工艺很难达到，通常是采用微滤或超滤技术、反渗透技术、EDI技术、离子交换技术中两种以上的技术，通过合理的工艺设计、设备选型才能获得，因此获取成本很高，不利于降低生产成本，而小于1 MΩ•cm的水，水中导电离子增加，水的导电性增强，工件放在这样的纯水中，会发生化学反应，不利于防氧化。
所述纯水喷头包括挠性管8和与挠性管8的出水端固连的喷嘴7，挠性管8的下端安装在供水管10的上端并与供水管10内腔连通，所述喷嘴7的中心线与工件表面之间呈45°-60°的夹角，优选喷嘴7的中心线与工件表面之间呈50°或55°的夹角，使喷嘴7位于治具底板6的斜上方，这样可以使纯水能够更充分均匀的喷淋在工件上。所述连接管包括供水管10和送水管9，所述供水管10设置在XY治具平台11沿治具底板6排列方向的一侧，所述送水管9的一端与供水管10连接、另一端与纯水机15连接，优选送水管9通过软管14与纯水机15连接，纯水机15采用南方泵业CHL2-40LSESC & CDLS2-11LSESC纯水机，且供水管10的长度大于位于XY治具平台11两端的两治具底板6之间的中心距，这样可以满足与XY治具平台11两端的两治具底板6对应的两纯水喷头的安装及供水需求，所述供水管10、送水管9均为刚性管，这样可以保证供水管10、送水管9的稳定性，从而保证纯水喷头供水的稳定性。所述供水管10的上端固连有与挠性管8数量和位置对应的接口4，挠性管8的下端与接口4连接，且挠性管8与接口4的连接处设置有球阀开关5，通过球阀开关5控制挠性管8水流量的大小，挠性管8具有耐燃、耐腐蚀、耐水、耐老化、挠性良好、结构牢固、工作可靠。
采用这种结构形式后，打磨时，纯水机15制造的纯水通过软管14输送至送水管9，再通过送水管9输送至供水管10，供水管10储存足够的纯水能保证通过挠性管8连续供给喷嘴7所需要的纯水，喷嘴7的喷淋量大小可以通过球阀开关5进行调节，喷嘴7在工件打磨时连续的向工件上喷淋纯水，使工件打磨过程中产生的粉尘被纯水带走，既避免了粉尘外泄污染环境，也避免了由此带来的安全隐患。
所述Z轴打磨装置13包括开口朝向治具底板6的U形安装架17，所述U形安装架17的两侧面之间安装有由电动机25驱动的转动轴19，转动轴19的一端与电动机25的输出轴连接、另一端通过轴承转动安装在U形安装架17的侧面，所述转动轴19的外侧固连有方形罩壳16，所述方形罩壳16的至少两个外侧面上均匀设置有多组打磨头18，打磨头18的数量与治具底板6的数量相等、位置对应，这样就实现了打磨头18与治具底板6的一一对应，保证每个治具底板6上的工件都可以被打磨到。所述打磨头18包括圆形打磨头20和/或气动偏心打磨头21，且位于方形罩壳16中同一侧面的打磨头18均为圆形打磨头20或气动偏心打磨头21。具体来说，打磨头18在方形罩壳16的四个侧面的设置方式可以为：方形罩壳16的四个侧面上的打磨头18均为圆形打磨头20，或者方形罩壳16的三个侧面上设置有圆形打磨头20，另外一个侧面上设置有气动偏心打磨头21，或者方形罩壳16的相邻两个侧面上设置有圆形打磨头20，另两个相邻侧面上设置有气动偏心打磨头21，或者方形罩壳16的相对两侧面上设置有圆形打磨头20，另两个相对侧面上设置有气动偏心打磨头21，或者方形罩壳16的一个侧面上设置有圆形打磨头20，另外三个侧面上设置有气动偏心打磨头21，或者方形罩壳16的四个侧面上的打磨头均为气动偏心打磨头21，可以根据加工产品的形状来选择打磨头18，具体来说，圆形打磨头20的切削力大，用于打磨，气动偏心打磨头21的切削力小，用于抛光。方形罩壳16的四个侧面上打磨头18所粘贴的打磨砂布的粒度不同，可以根据待打磨的产品的具体要求进行选择。
所述圆形打磨头20包括打磨轴27，所述打磨轴27的一端固连有从动锥齿轮29、另一端固连有圆形打磨盘26，圆形打磨盘26上粘贴有打磨砂布，所述转动轴19上固连有与从动锥齿轮29配合的主动锥齿轮28。电动机25驱动转动轴19转动，转动轴19转动时带动各个主动锥齿轮28同步转动，主动锥齿轮28带动与之啮合的从动锥齿轮29同步转动，这样就实现了通过转动轴19的转动，带动位于方形罩壳16同一侧面的各个圆形打磨头20同时转动进行打磨，且可方便更换打磨砂布。这种结构形式结构紧凑，而且可以保证对相同产品的打磨精度的统一控制。
所述方形罩壳16的侧面固连有偏心轮夹具22，所述偏心轮夹具22内设置有与气动偏心打磨头21配合的安装缺口23，所述气动偏心打磨头21的打磨端粘贴有打磨砂布，气动偏心打磨头21通过管道与气源连接，保证对气动偏心打磨头21的气体供给，气动偏心打磨头21的结构采用现有技术，如博士DR-942（2寸或3寸）气动打磨头，米特5寸气动打磨头，爵士-115或爵士-216气动打磨头，可以根据需要选择，当打磨位置无结构干涉时，优选采用5寸打磨头，当打磨位置附近有结构干涉时，优选采用2寸打磨头。采用气动偏心打磨头21打磨后纱痕均匀，可避免因打磨后纱痕明显造成的阳极或涂装不良较高的现象，且气动偏心打磨头21的硬度适中，转速可达到10000RPM以上，尤其是打磨笔记本电脑产品的打磨效果较好。
所述机体3的周边固连有密封壳体1，所述密封壳体1上设置有密封门2。密封壳体1的设置实现了整个打磨过程在封闭空间内完成，粉尘不会流向密封壳体1外侧，实现了开放环境无粉尘，安全、环保。
本发明还提供了一种采用上述五轴数控机的镁铝合金研磨工艺，它包括如下步骤：
（1）将工件固定在治具底板6上方；
（2）纯水喷头持续向工件表面和打磨砂布表面喷淋工业纯水，且在工件表面和打磨砂布表面的接触处，纯水喷淋到打磨砂布上；
（3）开始研磨；
（4）研磨完成后，取下工件，工件从治具底板6上取下后，在60秒以内将该工件放置在装有工业纯水的箱体内，且纯水的水面高于工件的上表面，使工业纯水完全浸没该工件，工件在该箱体内浸泡0-2小时。打磨完的工件放入纯水中是为了物料周转过程中不接触空气，即在A工序完成到B工序开始的这段时间内，将工件放入纯水中防止工件氧化。纯水内的导电离子较少，能较好的保护工件不被氧化，但是如果工件在纯水中放置时间过长，空气中的二氧化碳会不断融入水中，与水发生反应生成碳酸，碳酸呈弱酸性，会增强纯水的导电性，工件在这样的环境中，不利于防氧化。
该工艺中，工件打磨完成后被迅速放置在装有纯水的箱体内，并使纯水完全浸没该工件，实现了工件与空气的隔绝，纯水为中性，H2O⇌H++OH-，金属浸没在纯水中，不会发生任何化学反应，这样就避免了工件因放置在空气中而出现的氧化现象。
本发明中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种五轴数控机，它包括机体，其特征是：所述机体的上端设置有由动力装置驱动可沿X向和Y向移动的XY治具平台，所述XY治具平台上均匀设置有多个治具底板，所述机体中位于治具底板的前后两侧处，一侧设置有纯水喷头、另一侧通过Z轴立柱安装有Z轴打磨装置，所述纯水喷头安装在XY治具平台上，所述纯水喷头的数量至少与治具底板的数量相等，所述纯水喷头可通过连接管与纯水机连接，所述Z轴打磨装置包括开口朝向治具底板的U形安装架，所述U形安装架的两侧面之间安装有由电动机驱动的转动轴，所述转动轴的外侧固连有方形罩壳，所述方形罩壳的至少两个外侧面上均匀设置有多组打磨头，打磨头的数量与治具底板的数量相等、位置对应。
2.根据权利要求1所述的五轴数控机，其特征是：所述打磨头包括圆形打磨头和/或气动偏心打磨头，且位于方形罩壳中同一侧面的打磨头均为圆形打磨头或气动偏心打磨头。
3.根据权利要求2所述的五轴数控机，其特征是：所述圆形打磨头包括打磨轴，所述打磨轴的一端固连有从动锥齿轮、另一端固连有圆形打磨盘，圆形打磨盘上粘贴有打磨砂布，所述转动轴上固连有与从动锥齿轮配合的主动锥齿轮。
4.根据权利要求2所述的五轴数控机，其特征是：所述方形罩壳的侧面固连有偏心轮夹具，所述偏心轮夹具内设置有与气动偏心打磨头配合的安装缺口，所述气动偏心打磨头的打磨端粘贴有打磨砂布，气动偏心打磨头通过管道与气源连接。
5.根据权利要求1或2所述的五轴数控机，其特征是：所述纯水喷头中的纯水为工业纯水，且该工业纯水在25℃时的电阻率为1-10MΩ•cm。
6.根据权利要求1或2所述的五轴数控机，其特征是：所述连接管包括供水管和送水管，所述供水管设置在XY治具平台沿治具底板排列方向的一侧，所述送水管的一端与供水管连接、另一端与纯水机连接，且供水管的长度大于位于XY治具平台两端的两治具底板之间的中心距。
7.根据权利要求6所述的五轴数控机，其特征是：所述纯水喷头包括挠性管和与挠性管的出水端固连的喷嘴，挠性管的下端安装在供水管的上端并与供水管内腔连通，所述喷嘴的中心线与工件表面之间呈45°-60°的夹角。
8.根据权利要求7所述的五轴数控机，其特征是：所述供水管的上端固连有与挠性管数量和位置对应的接口，挠性管的下端与接口连接，且挠性管与接口的连接处设置有球阀开关。
9.根据权利要求7所述的五轴数控机，其特征是：所述机体的周边固连有密封壳体，所述密封壳体上设置有密封门，所述喷嘴的中心线与工件表面之间呈50°或55°的夹角，所述供水管、送水管均为刚性管，且送水管通过软管与纯水机连接。
10.一种采用权利要求1-9任一权利要求所述的五轴数控机的镁铝合金研磨工艺，其特征是：它包括如下步骤：
（1）将工件固定在治具底板上方；
（2）纯水喷头持续向工件表面和打磨砂布表面喷淋工业纯水，且在工件表面和打磨砂布表面的接触处，纯水喷淋到打磨砂布上；
（3）开始研磨；
（4）研磨完成后，取下工件，工件从治具底板上取下后，在60秒以内将该工件放置在装有工业纯水的箱体内，且纯水的水面高于工件的上表面，工件在该箱体内浸泡0-2小时。
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