CN109897950B - 一种自动持续加工的轴承强化研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动持续加工的轴承强化研磨机，包括机箱，均安装在机箱上的进料机构、加工机构、出料管道、研磨料存输机构，净化机构，高压气罐，喷头；其特征在于：该轴承强化研磨机还包括用于将轴承从进料机构输送到加工机构的送料机构；送料机构包括固定在机箱上的气缸、与气缸输出端连接的第一舵机、与第一舵机输出端固定连接的连接杆、固定在连接杆上的第二舵机和固定管、安装在固定管上的抓取组件和转轴；第二舵机输出端与转轴连接，抓取组件包括固定在固定管圆周侧面上的定位管、安装在定位管上的弹簧和夹爪、拉绳；驱动夹爪向固定管相靠近的转轴安装在固定管上。本发明可以实现自动持续地对轴承进行强化加工。

Description

一种自动持续加工的轴承强化研磨机

技术领域

本发明涉及轴承强化研磨机的技术领域，尤其涉及一种自动持续加工的轴承强化研磨机。

背景技术

为了改善传统机械加工中产生的残余拉应力，目前所使用的表面强化技术包括：表面改性、表面机械强化和表面涂覆等技术；通过这些方法都能获得较高的硬度，然后再经过研磨加工来降低表面粗糙度。但是这种方法耗费大量的人力和时间，不易实现自动化。

近年来，广州大学刘晓初教授提出了集表面强化和研磨微切削为一体的强化研磨加工新方法，通过高压气体将钢珠、研磨粉和研磨液组成的研磨料喷射在轴承套圈表面，能够获得机械性能较好的表面强化层；但现有设备在实际加工过程中存在研磨料喷射不连续的情况，导致实际加工效率和自动化程度较低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种自动持续加工的轴承强化研磨机，该轴承强化研磨机结构精巧，各个机构分工合理，成本较低，可以对轴承进行自动持续强化加工，确保轴承强化效率和效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动持续加工的轴承强化研磨机，包括机箱，均安装在机箱上的进料机构、加工机构、出料管道、研磨料存输机构，高压气罐，净化机构，喷头；高压气罐的出气口和研磨料存输机构的出料口均与喷头相通，加工机构位于喷头的出口处和出料管道的入口处，轴承强化研磨机还包括用于将轴承从进料机构输送到加工机构的送料机构；在进料机构和加工机构之间来回摆动的送料机构安装在机箱上，送料机构包括固定在机箱上的气缸、与气缸输出端连接的第一舵机、与第一舵机输出端固定连接的连接杆、固定在连接杆上的第二舵机和固定管、安装在固定管上的抓取组件和转轴；第二舵机输出端与转轴连接，抓取组件包括固定在固定管圆周侧面上的定位管、安装在定位管上的弹簧和夹爪、拉绳；夹爪滑动式安装在定位管上，弹簧位于定位管内，弹簧的一端固定在固定管上，弹簧的一端与夹爪接触，拉绳一端缠绕在转轴上，拉绳的另一端穿过弹簧与夹爪连接，驱动夹爪向固定管相靠近的转轴安装在固定管上，转轴的轴线与固定管的轴线重合，抓取组件至少有两个，抓取组件沿着固定管的圆周中心均匀分布，送料机构将轴承送到加工机构上进行强化，强化研磨加工完成后轴承从出料管道出料，磨料存输机构、高压气罐、喷头将研磨料输送到轴承上实现自动强化。

进一步的是：轴承强化研磨机还包括固定在机箱上的推料机构；推料机构包括固定在机箱上的推料电机、与推料电机输出端固定连接的转动圆盘、铰接在转动圆盘上的推杆、铰接在推杆上的推块、设有落料口的下料管道、滑杆；推杆的一端铰接在转动圆盘的端面上，推杆的另一端铰接在推块上，出料管道的出口与下料管道的落料口相通，将轴承推至下料管道出口处的推块滑动式安装在下料管道内，滑杆的一端位于下料管道的出口处并穿过轴承的内圈，滑杆的另一端倾斜设置。推料机构将加工好的轴承推出，轴承沿滑杆滑至流水线上，以便工人装取。

进一步的是：进料机构包括进料管道、安装在进料管道上的第一电磁推杆和第二电磁推杆；进料管道倾斜安装在机箱上，第一电磁推杆和第二电磁推杆沿着轴承的行进方向依次设置，第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆均从进料管道外伸入进料管道内，第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆之间仅能容纳一个轴承，进料管道的出口处设有用于固定轴承的凸块，保证每次进来的轴承只有一个，便于送料机构的抓取。

进一步的是：加工机构包括固定在机箱上的驱动电机、与驱动电机输出端固定连接的驱动主轴、与驱动主轴固定连接的电磁无心夹具；电磁无心夹具上设有用于固定轴承的支承座，用于装夹轴承并带动轴承转动，使得研磨料均匀喷射在轴承上，实现轴承的强化。

进一步的是：研磨料存输机构包括漏斗、存料罐、送料泵和输送管；漏斗位于加工机构的下方，漏斗与存料罐相通，输送管的一端与存料罐连接，输送管的另一端与喷头连接，送料泵安装在输送管上，实现研磨料的自动持续输送。

进一步的是：轴承强化研磨机还包括研磨料补给机构；研磨料补给机构包括补给罐和补给管；补给管的一端与补给罐连接，补给管的另一端位于漏斗的上方，补给管上设有调节阀，能够自动进行研磨料的补给，保证了加工的持续性。

进一步的是：轴承强化研磨机还包括输气管；输气管的一端与高压气罐连接，输气管的另一端与喷头连接，输气管上设有调压阀，高压气罐输送高压气体，高压气体将研磨料高速喷射在待加工轴承的表面。

进一步的是：机箱包括加工室和净化室；加工机构位于加工室内，净化室设有净化机构，净化机构包括净化箱、吸气管和排气管；净化箱的吸气口通过吸气管与加工室相连通，净化箱的排气口通过排气管与机箱外相连通，加工室产生的难闻气体会通过净化机构净化后排到机箱外，避免空气污染。

进一步的是：吸气管与加工室连接处设有第一抽风机，净化箱内设有第二抽风机、二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层，沿着气体流通路径，加工室内气体依次经过第一抽风机、吸气管、二氧化硅气凝胶层、活性炭纤维层、第二抽风机、排气管，加快难闻气体的净化。

进一步的是：二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层均三层，使得净化更加彻底。

总的说来，本发明具有如下优点：

自动持续加工的轴承强化研磨机，通过研磨料存输机构将研磨料运送到喷头，再经高压气罐产生的高压气体将研磨料从喷头喷出，使得喷头喷射在轴承表面的研磨料更加地持续均匀，不会出现仅喷出气体的情况；另外本发明的送料机构结构简单，能在复杂的条件下工作，首先能实现自动持续送料工作，其次在加工轴承时，抓取组件是位于起始工位(进料管道的出口处)，减少了高速喷出的研磨料对抓取组件的影响。同时，推料装置将加工好的轴承从出料管道推送至流水线上，方便了工人收集轴承的工作。最后本发明附加的净化机构也起着很大的作用，研磨料高速喷射在轴承的表面，研磨料中的改性液发生摩擦化学作用，产生难闻气体，净化机构能够对其进行净化，由于机箱是密封的，高压气罐不断往机箱的加工室内喷射高压气体，机箱内的气压不断趋于饱和，净化机构也起着卸压的作用，保证了加工的安全性。

附图说明

图1是自动持续加工的轴承强化研磨机的主视图。

图2是自动持续加工的轴承强化研磨机的左视图。

图3是送料机构的结构示意图。

图4是送料机构的摆动示意图。

图5是进料机构的结构示意图。

图6是推料机构的俯视图。

图7是推料机构的工作示意图。

图8是净化机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为机箱，2为进料机构，3为加工机构，4为出料管道，5为研磨料存输机构，6为高压气罐，7为喷头，8为送料机构，9为研磨料补给机构，10为气缸，11为第一舵机，12为连接杆，13为第二舵机，14为固定管，15为抓取组件，16为转轴，17为定位管，18为弹簧，19为夹爪，20为拉绳，21为推料电机，22为转动圆盘，23为推杆，24为推块，25为下料管道，26为滑杆，27为进料管道，28为第一电磁推杆，29为第二电磁推杆，30为凸块，31为驱动电机，32为驱动主轴，33为电磁无心夹具，34为支承座，35为漏斗，36为存料罐，37为输送管，38为送料泵，39为补给罐，40为补给管，41为调节阀，42为输气管，43为调压阀，44为加工室，45为净化室，46为净化机构，47为净化箱，48为吸气管，49为排气管，50为第一抽风机，51为第二抽风机，52为二氧化硅气凝胶层，53为活性炭纤维层。

结合图1、图2、图3、图4、图5所示，一种自动持续加工的轴承强化研磨机，包括机箱，均安装在机箱上的进料机构、加工机构、出料管道、研磨料存输机构，净化机构，高压气罐，喷头；高压气罐的出气口和研磨料存输机构的出料口均与喷头相通，送料泵将研磨料沿着输送管送至喷头，高压气罐将高压气体沿着输气管送至喷头，喷头内的高压气体将研磨料从喷头喷出到加工机构上。加工机构位于喷头的出口处和出料管道的入口处，加工机构用于装夹轴承，喷头将研磨料喷到轴承上。高速喷射在轴承表面的研磨料对轴承表面进行强化和研磨微切削，强化完成后的轴承会从出料管道的入口处进入出料管道。轴承强化研磨机还包括用于将轴承从进料机构输送到加工机构的送料机构；在进料机构和加工机构之间来回摆动的送料机构安装在机箱上，送料机构包括固定在机箱上的气缸、与气缸输出端连接的第一舵机、与第一舵机输出端固定连接的连接杆、固定在连接杆上的第二舵机和固定管、安装在固定管上的抓取组件和转轴；如图2所示，气缸驱动第一舵机做往复直线运动，从而带动连接杆移动，最后带动抓取组件沿着电磁无心夹具的轴线方向靠近或远离电磁无心夹具。工作的时候，抓取组件靠近电磁无心夹具后将轴承放置在电磁无心夹具上，电磁无心夹具将轴承夹紧。

第二舵机输出端与转轴连接，抓取组件包括固定在固定管圆周侧面上的定位管、安装在定位管上的弹簧和夹爪、拉绳；第一舵机驱动连接杆在进料机构和加工机构之间来回摆动，从而使得抓取组件在进料机构和加工机构之间来回摆动。定位管是中空的，夹爪滑动式安装在定位管上，夹爪沿着定位管的轴线方向上下滑动。弹簧位于定位管内，弹簧的一端固定在固定管的圆周侧面上，弹簧的一端与夹爪接触，夹爪向固定管靠近的时候会压缩弹簧。拉绳一端缠绕在转轴上，拉绳的另一端穿过弹簧与夹爪连接，驱动夹爪向固定管相靠近的转轴安装在固定管上，转轴的轴线与固定管的轴线重合，第二舵机驱动转轴转动，转轴会将缠绕在转轴的拉绳卷起来，最后拉绳拉动夹爪在定位管上滑动并压缩弹簧，此时夹爪靠近固定管并夹住轴承，实现抓取轴承。当第二舵机反向转动的时候，弹簧的复位力驱动夹爪远离固定管，实现将轴承松开。抓取组件至少有两个，抓取组件沿着固定管的圆周中心均匀分布，本实施例中抓取组件有三个，三个抓取组件有利于更加稳固地抓取轴承，第二舵机间接驱动夹爪向固定管的轴线靠近(即三个夹爪合拢)，最后把轴承抓取，三个夹爪分开的时候会松开轴承。

进料机构包括进料管道、安装在进料管道上的第一电磁推杆和第二电磁推杆；进料管道倾斜安装在机箱上，第一电磁推杆和第二电磁推杆沿着轴承的行进方向依次设置，第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆均从进料管道外伸入进料管道内，第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆之间仅能容纳一个轴承。进料管道是倾斜的，进料管道进料口的一端高于进料管道出料口的一端，在重力的作用下，轴承沿着进料管道向下滚动并依次经过第一电磁推杆和第二电磁推杆。刚开始的时候第一电磁推杆的活塞杆处于收缩状态，第二电磁推杆的活塞杆处于伸出状态，第二电磁推杆的活塞杆即挡住轴承使轴承不能向下滚动，轴承被第二电磁推杆的活塞杆挡住。然后第一电磁推杆的活塞杆伸出，此时第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆之间容纳了一个轴承。紧接着第二电磁推杆收缩，位于第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆之间的轴承就会下落至进料管道的出口处，接着第二电磁推杆的活塞杆伸出后，第一电磁推杆的活塞杆收缩，最后重复上述过程，实现每次都只有一个轴承下落至进料管道的出口处，实现轴承自动进料。进料管道的出口处设有用于固定轴承的凸块，轴承下落至进料管道的出口处的时候，通过凸块的定位使得轴承不会从进料管道掉落，同时也便于送料机构的抓取。

加工机构包括固定在机箱上的驱动电机、与驱动电机输出端固定连接的驱动主轴、与驱动主轴固定连接的电磁无心夹具；电磁无心夹具可以夹紧轴承，驱动电机间接带动电磁无心夹具转动，从而带动轴承转动，使得在强化过程中研磨料可以均匀喷射在轴承的圆周侧面上。电磁无心夹具上设有用于固定轴承的支承座，当送料机构夹取轴承来到加工机构的时候，送料机构松开，轴承往下掉落并落在支承座上，然后电磁无心夹具夹紧轴承。

研磨料存输机构包括漏斗、存料罐、送料泵和输送管；漏斗位于加工机构的下方，漏斗与存料罐相通，输送管的一端与存料罐连接，输送管的另一端与喷头连接，送料泵安装在输送管上。送料泵将研磨料沿着输送管送到喷头，最后喷头将研磨料喷出，研磨料对轴承进行强化加工。最后加工过程中从喷头喷射出的研磨料掉落至漏斗并回到存料罐内，回到存料罐内的研磨料可以再次循环使用，节约了轴承强化加工的成本。

轴承强化研磨机还包括研磨料补给机构；研磨料补给机构包括补给罐和补给管；补给管的一端与补给罐连接，补给管的另一端位于漏斗的上方，补给管上设有调节阀。当存料罐的研磨料不够的时候，通过调节阀，可以使得补给罐内研磨料的沿着补给管落入漏斗，最后到达存料罐内，使得轴承强化的过程能持续更久。

轴承强化研磨机还包括输气管；输气管的一端与高压气罐连接，输气管的另一端与喷头连接，输气管上设有调压阀。高压气罐可以输送高压气体，调压阀可以调节高压气体的压力。高压气体沿着输气管到达喷头，然后将研磨料高速喷射在加工轴承的表面，提高轴承强化的效率和质量。

结合图1、图6、图7所示，轴承强化研磨机还包括固定在机箱上的推料机构；推料机构包括固定在机箱上的推料电机、与推料电机输出端固定连接的转动圆盘、铰接在转动圆盘上的推杆、铰接在推杆上的推块、设有落料口的下料管、滑杆；推料机构相当于一个曲柄滑块，利用转动圆盘的转动将旋转运动转变成推块的直线运动。推杆的一端铰接在转动圆盘的端面上，推杆的另一端铰接在推块上，在推杆的带动下，推块在下料管道内做往复直线运动。出料管道的出口与下料管道的落料口相通，轴承沿着出料管道滚到下料管内。将轴承推至下料管出口处的推块滑动式安装在下料管道内，每当有一个轴承落入下料管道内，推块就会将轴承推到下料管道出口处，将轴承推到下料管道出口处后推块会回到原来的位置准备下一次的推送。滑杆的一端位于下料管道的出口处并穿过轴承的内圈，滑杆的另一端(向下)倾斜设置，轴承沿滑杆向下滑至流水线上，以便工人装取。

结合图1、图8所示，机箱是密封的，机箱包括加工室和净化室；加工机构位于加工室内，净化室设有净化机构，净化机构包括净化箱、吸气管和排气管；净化箱的吸气口通过吸气管与加工室相连通，净化箱的排气口通过排气管与机箱外相连通。加工机构内的气体可以经过吸气管进入净化箱，然后经过净化箱净化后从排气管排到机箱外。吸气管与加工室连接处设有第一抽风机，净化箱内设有第二抽风机、二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层，沿着气体流通路径，加工室内气体依次经过第一抽风机、吸气管、二氧化硅气凝胶层、活性炭纤维层、第二抽风机、排气管。第一抽风机将加工室内的气体抽向净化箱内，第二抽风机将净化后气体排到机箱外。净化箱内的气体先经过疏水性的二氧化硅气凝胶层，吸附掉细小研磨粉颗粒和一些较大的气体颗粒分子，气体中的水分则不会通过二氧化硅气凝胶层；气体经过三层二氧化硅气凝胶层后，再经过活性炭纤维层祛除气体中的难闻气味。研磨料高速喷射在轴承的表面，轴承表面温度瞬间升高，研磨料中的改性液发生摩擦化学作用，产生难闻气体，净化机构能够对其进行净化，第一抽风机、第二抽风机可以加速气体流通，使得净化效率更高。同时，由于机箱是密封的，高压气罐不断往机箱的加工室内喷射高压气体，机箱内的气压不断趋于饱和，净化机构也起着卸压的作用，保证了加工的安全性。

二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层均可以设置若干层，本实施例中，二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层均有三层。若干层二氧化硅气凝胶层和若干层活性炭纤维层会使得难闻气体的净化效率更高的同时也可以净化得更加彻底。

本自动持续加工的轴承强化研磨机的工作原理：送料泵将研磨料沿着输送管送至喷头，高压气罐将高压气体沿着输气管送至喷头，喷头内的高压气体将研磨料从喷头高速喷射到位于加工机构上的轴承表面，送料机构将进料机构上的轴承送至加工机构上，高速喷射在轴承表面的研磨料对轴承表面进行强化和研磨微切削，最终加工出具有表面强化层的轴承。送料机构将进料通道出口处的轴承送到加工机构上后会自动回到进料机构处抓取下一个轴承，等加工机构上轴承强化加工完成后，送料机构将加一个轴承送至加工机构的同时正好将已强化加工好的轴承推向出料管道的入口处，轴承沿出料管道滚下，最后推料机构将轴承推送至流水线上，整个强化加工过程可自动持续进行。在加工室内，由于研磨料中的改性液与轴承发生摩擦化学反应过程中会产生难闻的气体，净化机构可以将难闻气体净化，同时净化机构也起着卸压的作用。研磨料存输机构中的研磨料不足时，研磨料补给机构可以实现研磨料的补给，使得加工的持续性更强。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动持续加工的轴承强化研磨机，包括机箱，均安装在机箱上的进料机构、加工机构、出料管道、研磨料存输机构，净化机构，高压气罐，喷头；高压气罐的出气口和研磨料存输机构的出料口均与喷头相通，加工机构位于喷头的出口处和出料管道的入口处，其特征在于：轴承强化研磨机还包括用于将轴承从进料机构输送到加工机构的送料机构；在进料机构和加工机构之间来回摆动的送料机构安装在机箱上，送料机构包括固定在机箱上的气缸、与气缸输出端连接的第一舵机、与第一舵机输出端固定连接的连接杆、固定在连接杆上的第二舵机和固定管、安装在固定管上的抓取组件和转轴；第二舵机输出端与转轴连接，抓取组件包括固定在固定管圆周侧面上的定位管、安装在定位管上的弹簧和夹爪、拉绳；夹爪滑动式安装在定位管上，弹簧位于定位管内，弹簧的一端固定在固定管上，弹簧的一端与夹爪接触，拉绳一端缠绕在转轴上，拉绳的另一端穿过弹簧与夹爪连接，驱动夹爪向固定管相靠近的转轴安装在固定管上，转轴的轴线与固定管的轴线重合，抓取组件至少有两个，抓取组件沿着固定管的圆周中心均匀分布。

2.按照权利要求1所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：轴承强化研磨机还包括固定在机箱上的推料机构；推料机构包括固定在机箱上的推料电机、与推料电机输出端固定连接的转动圆盘、铰接在转动圆盘上的推杆、铰接在推杆上的推块、设有落料口的下料管道、滑杆；推杆的一端铰接在转动圆盘的端面上，推杆的另一端铰接在推块上，出料管道的出口与下料管道的落料口相通，将轴承推至下料管道出口处的推块滑动式安装在下料管道内，滑杆的一端位于下料管道的出口处并穿过轴承的内圈，滑杆的另一端倾斜设置。

3.按照权利要求1所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：进料机构包括进料管道、安装在进料管道上的第一电磁推杆和第二电磁推杆；进料管道倾斜安装在机箱上，第一电磁推杆和第二电磁推杆沿着轴承的行进方向依次设置，第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆均从进料管道外伸入进料管道内，第一电磁推杆的活塞杆和第二电磁推杆的活塞杆之间仅能容纳一个轴承，进料管道的出口处设有用于固定轴承的凸块。

4.按照权利要求1所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：加工机构包括固定在机箱上的驱动电机、与驱动电机输出端固定连接的驱动主轴、与驱动主轴固定连接的电磁无心夹具；电磁无心夹具上设有用于固定轴承的支承座。

5.按照权利要求1所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：研磨料存输机构包括漏斗、存料罐、送料泵和输送管；漏斗位于加工机构的下方，漏斗与存料罐相通，输送管的一端与存料罐连接，输送管的另一端与喷头连接，送料泵安装在输送管上。

6.按照权利要求5所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：轴承强化研磨机还包括研磨料补给机构；研磨料补给机构包括补给罐和补给管；补给管的一端与补给罐连接，补给管的另一端位于漏斗的上方，补给管上设有调节阀。

7.按照权利要求1所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：轴承强化研磨机还包括输气管；输气管的一端与高压气罐连接，输气管的另一端与喷头连接，输气管上设有调压阀。

8.按照权利要求1所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：机箱包括加工室和净化室；加工机构位于加工室内，净化室设有净化机构，净化机构包括净化箱、吸气管和排气管；净化箱的吸气口通过吸气管与加工室相连通，净化箱的排气口通过排气管与机箱外相连通。

9.按照权利要求8所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：吸气管与加工室连接处设有第一抽风机，净化箱内设有第二抽风机、二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层，沿着气体流通路径，加工室内气体依次经过第一抽风机、吸气管、二氧化硅气凝胶层、活性炭纤维层、第二抽风机、排气管。

10.按照权利要求9所述的一种自动持续加工的轴承强化研磨机，其特征在于：二氧化硅气凝胶层和活性炭纤维层均三层。

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