CN111906699B - 一种硬质合金刀具钝化装置及工作方法 - Google Patents

一种硬质合金刀具钝化装置及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硬质合金刀具钝化装置及工作方法，包括外壳，外壳连接有多个防护门驱动件，防护门驱动件均连接与防护门，能够驱动防护门的竖向运动，将外壳内空间分隔为多个区域，外壳内还设有能够转动的转盘，转盘设有多个能够绕自身轴线转动的刀具固定件，转盘能够带动刀具固定件在不同区域切换，设定的区域内设有喷枪，喷枪与磨料回流机构及气源连接，本发明的钝化装置安全性好，避免了磨料和水资源的浪费，加工质量好。

Description

一种硬质合金刀具钝化装置及工作方法
技术领域
本发明涉及表面光整加工设备技术领域，具体涉及一种硬质合金刀具钝化装置及工作方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
目前硬质合金喷砂刃口处理采用的设备为喷砂机，喷砂机由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，喷砂又可以分为干喷砂和湿喷砂。湿式喷砂以磨液泵为磨液供给动力，以压缩空气为喷砂加速动力，把混合均匀的磨料液体经喷嘴形成射流，高速喷射到零件表面，通过高速混合磨料射流的冲蚀磨削作用，实现对工件表面强化、清洗、喷涂和改性等工艺目的。
发明人发现，目前的湿式喷砂机具有以下缺陷：喷砂区域没有设置安全防护装置，磨液会溅到设备外部，会对环境造成污染，还会造成磨料和水资源浪费，还对工作人员存在一定的安全隐患，喷砂的喷头运动自由度受限，会造成喷砂面积不均匀，喷砂覆盖面积小，工件各表面处理效果不一致。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种硬质合金刀具钝化装置，自动化程度高，能够避免磨液的飞溅，使用时安全性好。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了一种硬质合金刀具钝化装置，包括外壳，外壳连接有多个防护门驱动件，防护门驱动件均连接与防护门，能够驱动防护门的竖向运动，将外壳内空间分隔为多个区域，外壳内还设有能够转动的转盘，转盘设有多个能够绕自身轴线转动的刀具固定件，转盘的转动能够带动刀具固定件在不同区域切换，设定的区域内设有喷枪，喷枪与磨料回流机构及气源连接，磨料回流机构具有设置在外壳底部的收集斗，收集斗通过供料机构与喷枪连接。
结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述喷枪通过连接组件与安装在外壳顶部的二轴联动机构连接，二轴联动机构能够驱动喷枪在设定的竖向平面内运动。
第二方面，本发明的实施例提供了第一方面所述的硬质合金刀具钝化装置的工作方法：防护门驱动件驱动防护门下降，防护门将外壳内空间分隔为多个区域，供料机构将收集斗内的磨料送入喷枪，喷枪对其所在区域内的刀具固定件上的刀具进行喷砂，喷砂完成后，防护门驱动件驱动防护门运动至刀具固定组件的上方，转盘转动，喷砂完成的刀具随刀具固定件离开喷枪所在的区域，喷砂过程中喷射出的磨料进入收集斗，重新由供料机构送入喷枪进行循环利用。本发明的有益效果：
本发明的钝化装置，设有能够在隔离驱动件作用下做升降运动的防护门，能够将外壳内空间分隔为多个区域，喷枪在其所在区域进行喷砂时，由于防护门的阻挡作用，能够避免磨料的飞溅至外壳外部，且能够重新进入收集斗进行循环利用，避免了磨料和水资源的浪费，保证了周围工作人员的安全，避免了污染环境；喷枪与二轴联动机构连接，喷枪可以进行四个方向的移动，增加喷砂范围，喷砂均匀，保证了工件各表面处理效果一致。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构轴测图；
图2为本发明实施例1外壳轴测图一；
图3为本发明实施例1外壳轴测图二；
图4为本发明实施例1集线管安装方式局部剖视图；
图5为本发明实施例1光栅传感器组件轴测图；
图6为本发明实施例1光栅传感器组件主视图；
图7为本发明图6中的A向截面示意图；
图8为本发明实施例1防护门装置轴测图；
图9为本发明实施例1防护门装置主视图；
图10为本发明实施例1防护门装置侧视图；
图11为本发明图10的B向截面示意图；
图12为本发明图10的C向截面示意图；
图13为本发明实施例1电机支架轴测图；
图14为本发明实施例1转盘机构轴测图；
图15为本发明实施例1动力组件轴测图；
图16为本发明实施例1刀具固定组件轴测图；
图17为本发明实施例1刀具固定组件局部剖视图；
图18为本发明图16的ⅰ处局部放大图；
图19为本发明图16的ⅱ处局部放大图；
图20为本发明图16的ⅲ处局部放大图；
图21为本发明图16的ⅳ处局部放大图；
图22为本发明实施例1大转盘组件轴测图；
图23为本发明实施例1大转盘组件局部剖视图；
图24为本发明实施例1喷枪机构轴测图；
图25为本发明实施例1喷枪组件轴测图；
图26为本发明实施例1喷枪剖视图；
图27为本发明实施例1喷枪上下运动组件轴测图；
图28为本发明实施例1喷枪上下运动组件局部剖视图；
图29为本发明实施例1喷枪移动速度关系图；
图30为本发明实施例1喷砂轨迹图；
图31为本发明实施例1磨料回流机构轴测图；
图32为本发明实施例1旋风分离装置轴测图；
图33为本发明实施例1出砂管组件轴测图；
图34为本发明实施例1除尘装置轴测图；
图35为本发明实施例1收集斗轴测图；
图36为本发明实施例1收集斗俯视图；
图37为本发明实施例1收集斗半剖视图；
图38为本发明实施例1过滤箱轴测图；
图39为本发明实施例1过滤箱半剖视图；
图40为本发明实施例1磨液泵承重支座轴测图；
图41为本发明实施例1刀具脆性材料去除原理图；
图42为本发明实施例1刀具塑性材料去除原理图；
其中，I外壳，II转盘机构，III喷枪机构，IV磨料回流机构；
I-01挡板，I-02光栅传感器组件，I-03气源处理器，I-04气压表，I-05防护门装置，I-06电控柜，I-07集线管，I-08电机支架，I-09控制面板，I-10光电传感器；
I-0201光栅传感器，I-0202安装角码，I-0203安装卡板；
I-0501防护门，I-0502气缸安装槽钢，I-0503气缸，I-0504圆形接头；
I-0801电机安装板，I-0802电机安装架；
II-01动力组件，II-02刀具固定组件，II-03步进电机，II-04大转盘组件；
II-0101减速器，II-0102万向节，II-0103减速皮带，II-0104传动杆，II-0105传动皮带，II-0106固定皮带轮，II-0107减速皮带轮，II-0108传动电机；
II-0201平键，II-0202皮带轮，II-0203皮带轮轴，II-0204端盖，II-0205上托盘，II-0206第二转盘轴，II-0207上顶盘，II-0208下顶盘，II-0209装刀片杆，II-0210内六角螺钉，II-0211下托盘，II-0212联轴器，II-0213轴承套，II-0214轴端挡圈；
II-0401第二带轮组件，II-0402第一转盘轴，II-0403转盘；
III-01喷枪组件，III-02喷枪上下运动组件，III-03喷枪前后运动组件；
III-0101大号杆夹，III-0102横向杆，III-0103纵向杆，III-0104中号杆夹，III-0105喷枪，III-0106连接杆，III-0107小号杆夹；
III-010501进气接头，III-010502进砂接头，III-010503喷枪座，III-010504垫圈，III-010505喷嘴，III-010506喷嘴护套，III-010507进气嘴护套；
III-0201伺服电机，III-0202同步带，III-0203同步带安装架，III-0204滑轨，III-0205同步带轮，III-0206移动台，III-0207纵向杆安装座，III-0208滑块；
IV-01放水管，IV-02蝶阀，IV-03抽砂管，IV-04磨液泵，IV-05旋风分离装置，IV-06球阀，IV-07出砂管组件，IV-08除尘装置，IV-09收集斗，IV-10电磁阀，IV-11溢流管，IV-12过滤箱，IV-13磨液泵承重支座；
IV-0501排砂管，IV-0502旋风分离器，IV-0503弯通，IV-0504排水管，IV-0505出水管，IV-0506排砂球阀；
IV-0701管箍，IV-0702出砂管，IV-0703活接头，IV-0704喷砂管；
IV-0801快速接头，IV-0802除尘分离器，IV-0803排风扇，IV-0804除尘球阀，IV-0805除尘软管；
IV-0901固定带轮安装座，IV-0902轴孔，IV-0903溢流口，IV-0904放水管安装法兰，IV-0905磨液泵安装法兰；
IV-1201水箱，IV-1202过滤槽；
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、字样，仅表示与附图本身的上、下、方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有的湿喷砂式喷砂机工作时安全性差，磨料和水资源会造成浪费，而且加工表面不均匀，针对上述问题，本申请提出了一种硬质合金刀具钝化装置。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1所示，一种硬质合金刀具钝化装置，包括外壳I，转盘机构II，喷枪机构III，磨料回流机构IV四部分构成，其中外壳I主要作为其他部件的安装架，另外还起防护及防尘作用；转盘机构II安装在外壳I中，可在外壳I中转动，转盘机构能够安装待钝化的刀具，能够其转动能够实现刀具在不同工位之间的切换；喷枪机构III安装在外壳I的上部，用于向刀具喷射磨料，对刀具进行喷砂，磨料回流机构IV安装在外壳I的一侧，用于向喷枪机构提供磨料。
如图2所示，所述外壳由挡板I-01，光栅传感器组件I-02，气源处理器I-03，气压表I-04，防护门装置I-05，电控柜I-06，集线管I-07，电机支架I-08，控制面板I-09，光电传感器I-10组成。所述外壳包括四根竖向设置的立柱，所述立柱采用角钢制作而成，立柱顶端利用连接板连接，且连接板之间焊接固定有顶板。所述立柱底部焊接固定有电机支架。
所述立柱底部安装有挡板I-01，用于对电机支架上的电机及减速机进行保护。外壳位于上下料一侧(即外壳的前侧)的两根立柱均通过螺钉安装有光栅传感器组件I-02，光栅传感器组件I-02通过发射红外线，产生保护光幕，当有工作人员靠近外壳、光幕被遮挡时，装置发出遮光信号，转盘机构停止工作，避免发生安全事故。
气源处理器I-03与气压表I-04安装在前侧的挡板I-01的上方的连接板上，主要作用是将压缩空气的弹性能量转换为动能控制防护门装置I-05，防护门装置I-05通过螺钉安装在外壳I的顶部的顶板，起到防尘的功能。电控柜I-06安装在外壳I的侧面的控制柜安装板上，线路和控制器安装在里面，用来控制电机及气缸等装置；电机支架I-08安装在外壳I底部，其主要功能是保护转盘机构II的动力组件；光电传感器I-10安装在外壳I的侧门及后门的上方，侧门和后门分别设置在外壳的侧部和后部，其中在侧门和后门上安装有挡块，当侧门和后门关闭时，挡块会遮挡光电传感器I-10，喷砂工作正常进行；当两扇门打开时，安全起见，光电传感器I-10没有遮挡便会发出信号给控制器，控制器控制外壳内部的喷枪机构喷砂工作停止，保证了工作人员的人身安全。
集线管I-07通过螺钉与外壳I和控制面板I-09连接，为便于工人操作机器，集线管I-07与控制面板I-09倾斜设定角度安装在外壳I上，控制面板用于向控制器发送指令，控制器能够控制转盘机构、喷枪机构等元件的工作。
如图4、图5、图6所示，光栅传感器组件I-02由光栅传感器I-0201，安装角码I-0202，安装卡板I-0203组成；光栅传感器I-0201侧面有T型的滑槽，安装角码I-0202截面为L型，包括相互垂直的第一角码部和第二角码部，第一角码部设有一个通孔，安装卡板I-0203一侧端面的的滑台可以穿过安装角码I-0202的通孔然后嵌入光栅传感器I-0201的滑槽；安装角码I-0202与安装卡板I-0203通过四颗螺钉连接；光栅传感器组件I-02通过安装角码I-0202的第二角码及孔用螺钉安装到外壳I前侧的立柱上；光栅传感器I-0201可以通过与安装角码I-0202及滑台的摩擦力作用固定，光栅传感器I-0201还可以通过滑槽调节高度。
如图7所示，防护门装置I-05由防护门I-0501，气缸安装槽钢I-0502，防护门驱动件，，圆形接头I-0504组成；所述防护门驱动件采用气缸I-0503，本实施例中，顶板安装四个防护门装置，防护门装置I-05通过气缸安装槽钢I-0502下方的孔由螺栓安装到外壳I的顶板上，防护门I-0501与圆形接头I-0504位于外壳内部，气缸安装槽钢I-0502与气缸I-0503位于机器外部；如图8，图9，图10，图11所示，防护门I-0501与圆形接头I-0504通过螺栓固连，圆形接头I-0504与气缸I-0503的活塞杆通过螺纹连接；气缸I-0503的耳环与气缸安装槽钢I-0502上方的孔通过螺栓连接；气缸I-0503中的活塞杆动作可以带动圆形接头I-0504动作进而带动防护门I-0501动作，防护门关闭，从而将外壳内的空间分隔为上下料区域、喷砂等待区域、喷砂区域及上下料等待区域
本实施例中，所述外壳及其内部的导向梁上设置有滑槽，所述防护门的边缘与滑槽滑动连接，防护门与滑槽之间设有胶条，以保证防护门关闭时的密封性，喷砂区域内设置有喷枪机构，喷枪机构进行喷砂时，能够利用防护门避免磨料的飞溅，避免了磨料和水资源的浪费，保证了工作人员的安全。
气缸I-0503通过气路与外部压缩空气源连接，所述气源处理器及气压表安装在气缸与外部压缩空气源之间的气路上，气压表用于检测气压。
如图12所示，电机支架I-08由电机安装板I-0801与电机安装架I-0802组成；电机安装架I-0802焊接在外壳I的底部，电机安装板I-0801安装在电机安装架I-0802上，电机安装板用于安装转盘机构的动力组件。
如图13所示，转盘机构II由动力组件II-01，刀具固定组件II-02，转盘驱动件，大转盘组件II-04组成；所述转盘驱动件采用步进电机II-03，刀具固定组件II-02设置四个，沿圆周均匀安装在大转盘组件II-04上，大转盘组件II-04与步进电机II-03通过联轴器连接；步进电机II-03通过螺栓安装在外壳I的顶板上，步进电机II-03能带动大转盘组件II-04转动，大转盘组件II-04可带动多个刀具固定组件II-02公转，同时动力组件II-01可带动刀具固定组件II-02自转。
如图13所示，动力组件采用皮带传动机构，动力组件II-01中的皮带轮直径相等，传动比为1。减速器II-0101输出角速度为ω1，则刀具固定组件II-02角速度为ω1，刀片距刀具固定组件II-02轴线距离为r1，则刀片沿在刀具固定组件II-02轴线转动时线速度v1为：
v1＝ω1r1 (1)
如图14所示，动力组件II-01由减速器II-0101，万向节II-0102，减速皮带II-0103，传动杆II-0104，传动皮带II-0105，四个固定皮带轮II-0106，减速皮带轮II-0107，传动电机II-0108组成；减速器II-0101与传动电机II-0108通过螺栓安装到电机安装板I-0801上，减速器II-0101输入轴与减速皮带轮II-0107通过键连接，传动电机II-0108输出轴与减速皮带轮II-0107通过键连接，减速皮带轮II-0107分别通过传动电机II-0108的输出轴与减速器II-0101的输入轴的轴肩和轴端挡圈进行轴向定位；传动电机II-0108通过减速皮带轮II-0107与减速皮带II-0103将动力传递给减速器II-0101，减速器II-0101输出轴与传动杆II-0104通过万向节II-0102连接，动力再经万向节II-0102传递给传动杆II-0104；传动杆II-0104与其中一个固定皮带轮II-0106通过键链接，传动杆II-0104转动会带动固定皮带轮II-0106上转动，多个固定皮带轮II-0106之间通过两根传动皮带II-0105传递动力；固定皮带轮II-0106通过螺栓安装到磨料回流机构的收集斗IV-09上，可以通过调整两个固定皮带轮II-0106之间的距离来调整传动皮带II-0105的张紧度。
如图15、图16所示，刀具固定组件II-02有第一带轮组件和刀具固定件，第一带轮组件包括皮带轮II-0202、皮带轮轴II-0203、平键II-0201、端盖II-0204、轴端挡圈II-0214、轴承套II-0213、角接触球轴承。
所述刀具固定件包括上托盘II-0205，第二转盘轴II-0206，上顶盘II-0207，下顶盘II-0208，装刀片杆II-0209。
皮带轮II-0202与皮带轮轴II-0203之间通过平键II-0201连接传动，皮带轮II-0202周向定位靠平键II-0201实现，轴向定位靠轴端挡圈II-0214实现，轴端挡圈II-0214通过螺钉与皮带轮轴II-0203连接；端盖II-0204与轴承套II-0213通过螺钉连接；轴承套固定在大转盘组件的转盘II-0403边缘位置的上表面，轴承套II-0213中对称放置有两角接触球轴承，角接触球轴承的定位分别靠皮带轮轴II-0203的轴肩、轴承套II-0213与轴端挡圈II-0214实现；
皮带轮轴II-0203与第二转盘轴II-0206通过联轴器II-0212连接；上托盘II-0205、上顶盘II-0207、下顶盘II-0208、下托盘II-0211的中间都有圆孔，可套在第二转盘轴II-0206上；上托盘II-0205与下托盘II-0211通过内六角螺钉II-0210连接，下托盘II-0211通过第二转盘轴II-0206下方的轴肩定位；第二转盘轴II-0206的上方轴端有螺纹段，上顶盘II-0207与下顶盘II-0208通过螺母与第二转盘轴II-0206上端的螺纹段连接，靠第二转盘轴II-0206上部的轴肩定位；上托盘与下托盘构成托盘组件，上顶盘与下顶盘构成顶盘组件。
装刀片杆设置在托盘组件和顶盘组件之间，装刀片杆II-0209下方有圆孔，与内六角螺钉II-0210间隙配合，下顶盘II-0208边缘有小孔，与装刀片杆II-0209间隙配合；皮带轮II-0202转动时可经平键II-0201将动力传递给皮带轮轴II-0203，皮带轮轴II-0203经联轴器II-0212带动第二转盘轴II-0206转动，第二转盘轴II-0206即可带动上托盘II-0205、下托盘II-0211、上顶盘II-0207与下顶盘II-0208转动。
如图21，图22所示，大转盘组件II-04由第二带轮组件II-0401、第一转盘轴II-0402与转盘II-0403组成；第一转盘轴II-0402底端穿过转盘II-0403中间的孔，第一转盘轴II-0402下方的圆板与转盘II-0403通过螺栓连接；第一转盘轴顶端与步进电机II-03的输出轴连接，步进电机能够通过第一转盘轴带动转盘的转动，第二带轮组件II-0401安装在转盘II-0403边缘位置，且与第一带轮组件交替沿圆周均匀设置，第二带轮组件II-0401与第一带轮组件结构相同，在此不进行重复叙述；第一转盘轴II-0402在保证强度的条件下设置为带圆孔的板。
本实施例中，动力组件中的传动皮带能够与第一带轮组件和第二带轮组件的皮带轮接触，传动电机能够带动固定皮带轮转动，固定皮带轮带动传动皮带运动，传动皮带能够带动第一带轮组件和第二带轮组件中的皮带轮转动，进而实现了第二转盘轴的转动，从而实现了刀具固定件的自转，步进电机能够带动转盘转动，实现了多个刀具固定件的公转，同时，转盘的转动能够使得不同的第一带轮组件和第二带轮组件中的皮带轮与传动皮带接触，从而可以使得部分刀具固定件转动，部分刀具固定件静止不动，静止不动的刀具固定件方便上下料，转动的刀具固定件能够进行喷砂操作，优化刀具的钝化效果。
所述喷枪机构包括二轴联动机构和喷枪组件III-01，所述喷枪组件设置在喷砂区域内，二轴联动机构安装在顶板上，所述二轴联动机构与喷枪组件连接，能够驱动喷枪组件在设定的竖向平面内运动。
所述二轴联动机构由喷枪上下运动组件III-02与喷枪前后运动组件III-03组成，其中喷枪上下运动组件III-02通过螺钉安装在喷枪前后运动组件III-03上方，喷枪III-01与喷枪上下运动组件III-02固连；喷枪前后运动组件III-03可以带动喷枪上下运动组件III-02与喷枪组件III-01前后运动，喷枪上下运动组件III-02可以带动喷枪组件III-01上下运动。
如图24所示，喷枪组件III-01由大号杆夹III-0101，横向杆III-0102，纵向杆III-0103，中号杆夹III-0104，喷枪III-0105，连接杆III-0106，小号杆夹III-0107组成；
其中纵向杆III-0103与横向杆III-0102靠大号杆夹III-0101连接，具体的，纵向杆底端利用大号杆夹夹紧固定，大号杆夹与横向杆固定连接。
中号杆夹III-0104由连接杆III-0106连接到一起，其中，连接杆的中部和两端均设置有中号杆夹，连接杆III-0106与横向杆III-0102同样靠中号杆夹III-0104连接到一起，具体的，连接杆的一端与大号杆夹固定连接，另一端与设置在连接杆中部的中号杆夹固定连接。
喷枪III-0105利用小号杆夹III-0107固定到中号杆夹III-0104上，具体的，位于连接杆两端的中号杆夹设有连接轴，小号杆夹与连接轴固定连接，喷枪与小号杆夹固定连接。小号夹杆松开后可以绕连接轴转动，进而调节喷枪的喷射角度,本实施例中，大、中、小只是相对概念并不对杆夹尺寸进行限定。
本实施中，连接杆两端的喷枪的喷射方向与连接杆的轴线呈夹角设置，且连接杆两端的喷枪喷射方向相对于连接杆中心对称设置，连接杆两端的喷枪中，两个喷枪磨料出口之间的距离大于两个喷枪另一端的距离，能够确保加工到刀片的各个角落。
如图25所示，喷枪III-0105由进气接头III-010501，进砂接头III-010502，喷枪座III-010503，垫圈III-010504，喷嘴III-010505，喷嘴护套III-010506，进气嘴护套III-010507组成；进砂接头III-010502与喷枪座III-010503通过螺纹连接；进砂接头与磨料回流机构连接，喷嘴护套III-010506与喷枪座III-010503通过螺纹连接；进气接头III-010501与喷枪座III-010503固连，且与气源连接，进气接头III-010501前端装有进气嘴护套III-010507，进气嘴护套III-010507用于保护进气接头III-010501，防止进气接头III-010501被砂料磨穿导致进气接头III-010501损坏；喷嘴III-010505外有喷嘴护套III-010506；垫圈III-010504设置在喷嘴护套与喷枪座之间，起密封作用；高压气体从进气接头III-010501进入喷枪座I-010503，砂水混合物从进砂接头III-010502中进入喷枪座III-010503，在砂水混合物高压气体的带动下经喷嘴III-010505高速喷出。
如图26，图27所示，喷枪上下运动组件III-02由伺服电机III-0201，同步带III-0202，同步带安装架III-0203，滑轨III-0204，同步带轮，移动台III-0206，纵向杆安装座III-0207组成；伺服电机III-0201与一个同步带轮III-0205通过键连接，并且伺服电机固定在同步带安装架上，另一个同步带轮转动连接在同步带安装架上，同步带III-0202与同步带轮之间通过齿啮合，纵向杆安装座III-0207，滑块III-0208通过螺钉与移动台III-0206固连；滑轨III-0204通过螺钉与同步带安装架III-0203固连；滑块III-0208与滑轨III-0204滑动连接，可在滑轨上滑动；当伺服电机III-0201转动时，通过键将动力传递给同步带轮；同步带轮与同步带III-0202啮合带动同步带III-0202运动；同步带III-0202与移动台III-0206固连，同步带III-0202运动可以带动移动台III-0206及其上零件一起上下运动；通过滑块III-0208在III-04上滑动起到保持移动台III-0206等部件的稳定性的作用；
所述喷枪前后运动组件的结构与喷枪上下运动组件的结构相同，喷枪前后运动组件水平设置，其移动台与喷枪上下运动组件的同步带安装架固定连接。其具体结构在此不进行重复叙述。
如图26所示，伺服电机III-0201输出角速度为ω2，同步带轮III-0205半径为r2，则喷枪III-0105上下移动速度v2为：
v2＝ω2r2 (2)
如图29所示，可以将刀具固定组件II-02上串有刀具部分简化为一个圆柱体，刀片在圆柱表面，将圆柱展开，喷枪III-0105在刀具固定组件II-02喷砂轨迹可简化为。
如图28所示，喷枪III-0105相对在刀具固定组件II-02的移动速度v为：
Figure BDA0002646751430000101
喷枪III-0105上下移动一个来回为一个周期，将喷砂作用面的区域看做一个圆，直径为φ，为提高钝化的效率，减少时间上的浪费，喷砂作用面积应尽量减少重复，因此相邻两条喷枪III-0105移动轨迹之间的距离应与喷砂作用直径相等。
如图29所示，图中阴影圆为喷枪III-0105作用区域的面积，直径为φ，虚线之间为喷枪III-0105扫过面积，直线为喷砂作用时某一条喷砂移动轨迹，点划线为与之相邻的另外两条喷枪III-0105移动轨迹，之间的距离为φ，刀具固定组件II-02高度为H，展开长度为L，喷枪III-0105相对在刀具固定组件II-02的移动速度v与水平面夹角为α。
L＝2πr1 (4)
若刀具固定组件II-02旋转周期与喷枪III-0105移动周期相同，则喷枪III-0105移动轨迹重叠，部分刀具无法受到磨料的钝化作用。首先假设喷枪III-0105移动周期比刀具固定组件II-02略快，如图29所示。喷枪III-0105沿刀具固定组件II-02移动一周轨迹结束的高度即为下一轨迹的起始高度h。
由几何关系得：
Figure BDA0002646751430000111
即：
Figure BDA0002646751430000112
令刀具固定组件II-02旋转一个周期时间为t，则：
Figure BDA0002646751430000113
即：
Figure BDA0002646751430000114
由式(6)、(8)得：
Figure BDA0002646751430000115
即：
Figure BDA0002646751430000121
由式(1)、(2)、(4)得：
Figure BDA0002646751430000122
可以得出如果要提高刀具钝化效率，使每次喷枪III-0105移动轨迹间的喷砂区域面积减少重叠，则减速器II-0101输出角速度ω1、刀片距工装轴线距离为r1、伺服电机III-0201输出角速度为ω2、同步带轮III-0205半径为r2、喷砂区域直径为φ、刀具固定组件II-02高度为H之间的关系应满足上式。
如图30所示，磨料供给机构IV包括收集斗IV-09及供料机构，供料机构由放水管IV-01，蝶阀IV-02，抽砂管IV-03，磨液泵IV-04，旋风分离装置IV-05，球阀IV-06，出砂管组件IV-07，除尘装置IV-08，，电磁阀IV-10，溢流管IV-11，过滤箱IV-12，磨液泵承重支座IV-13组成；放水管IV-01与蝶阀IV-02通过法兰连接，蝶阀IV-02与收集斗IV-09通过放水管安装法兰IV-0904处的法兰连接，当需要排空IV-09中的砂水混合物时，蝶阀IV-02打开，砂水混合物经放水管IV-01流到指定的收集位置；抽砂管IV-03与磨液泵IV-04的出口通过法兰连接，磨液泵的进口与放水管连接，磨液泵与放水管连接位置处支撑在磨液泵承重支座上，磨液泵承重支座IV-13对磨液泵IV-04起支撑作用，承受重力作用下磨液泵IV-04产生的主要载荷，减缓磨液泵IV-04在工作时产生的震动；所述磨料回流机构还包括分离机构，所述分离机构采用旋风分离装置，旋风分离装置IV-05通过螺纹与球阀IV-06固连，旋风分离装置IV-05可以实现砂水分离；球阀IV-06与抽砂管IV-03固连；出砂管组件IV-07与抽砂管IV-03通过法兰连接，除尘装置IV-08通过螺钉安装到外壳的外壁上，可以实现除尘；电磁阀IV-10通过法兰与收集斗IV-09和溢流管IV-11连接，溢流管一端与收集斗连接，另一端设置在过滤箱上方，当收集斗IV-09中的水位超过最高限位时，电磁阀IV-10打开将多余的水排入过滤箱IV-12，过滤箱IV-12可以将砂水混合物中的砂和水分离；
如图31所示，所述旋风分离装置包括排砂管IV-0501，排砂球阀IV-0506，旋风分离器IV-0502的出液口与出水管IV-0505通过螺纹连接，出水管IV-0505与弯通IV-0503之间通过螺纹连接，弯通IV-0503与伸入外壳内的排水管IV-0504之间通过螺纹连接，旋风分离器底部螺纹连接有排砂管，排砂管上安装有排砂球阀，打开排砂球阀，旋风分离器内分离出的砂可通过排砂管排出。
如图32所示，出砂管组件IV-07由管箍IV-0701，出砂管IV-0702，活接头IV-0703，喷砂管IV-0704组成；出砂管IV-0702与多个活接头IV-0703通过螺纹连接，且出砂管与抽砂管连接，喷砂管IV-0704直径略大于活接头IV-0703，喷砂管IV-0704套在活接头IV-0703上，由管箍IV-0701固定；所述喷砂管与喷枪的进砂接头连接，在磨液泵的作用下，收集都内的磨料能够通过抽砂管进入出砂管，再通过活接头进入喷砂管，再进入喷枪喷出。
如图33所示，除尘装置IV-08由快速接头IV-0801，除尘分离器IV-0802，排风扇IV-0803，除尘球阀IV-0804，除尘软管IV-0805组成；快速接头IV-0801与除尘软管IV-0805连接，且快速接头与外壳连接，使得除尘软管与喷砂区域相连通，除尘软管IV-0805与除尘球阀IV-0804连接；除尘球阀与除尘分离器IV-0802通过螺纹连接；排风扇IV-0803通过螺钉安装到除尘分离器IV-0802上，除尘分离器通过螺钉固定在外壳上，喷砂时产生的待尘气体能够在排风扇的作用下通过除尘软管进入除尘分离器，除尘分离器对灰尘进行分离后，将洁净的空气通过排风扇排出。
如图34所示，图35，图36所示，所述收集斗固定在外壳底部，所述收集斗内设有固定带轮安装座，固定带轮安装座IV-0901用于安装固定皮带轮II-0106，固定带轮安装座上的安装孔设置成长条状是为了能够通过调节固定皮带轮II-0106的安装位置来调节传动皮带II-0105的松紧程度；收集斗内还设有安装块，安装块上设有轴孔，轴孔IV-0902同样用于安装固定皮带轮II-0106，其中传动杆II-0104穿过轴孔IV-0902；所述收集斗的侧壁上还设有溢流口IV-0903，溢流口处安装溢流管，溢流管上安装电磁阀IV-10，收集斗底部放水管上的磨液泵安装法兰IV-0905安装磨液泵IV-04，放水管安装法兰IV-0904安装蝶阀IV-02。
如图37，图38所示，过滤箱IV-12由水箱IV-1201与过滤槽IV-1202组成；过滤槽IV-1202的上部外缘设有放置台，同时水箱IV-1201中间有凸台，因此过滤槽IV-1202可以通过凸台放置在水箱IV-1201上，用来过滤溢流管排出的磨料的砂尘；
如图39所示，磨液泵承重支座IV-13的主要作用就是承载磨液泵IV-04，以减少磨液泵的振动对管道产生的力矩。
为便于喷砂工作正常进行以及优化钝化效果，在收集斗IV-09中应安装有搅拌器，将水和砂料混合均匀；
对于硬质合金刀片，材料的去除既包括因冲击力产生的裂纹扩展引起的脆性材料去除，也包括磨料剪切力造成的材料塑性去除；
如图40所示，对于脆性材料去除，根据单颗磨料材料去除模型。
单颗磨料去除材料的体积δV1为：
δV1＝c1v19/6ra 11/3ρa 19/12KIC -4/3H-1/4 (12)
式中，v为磨料速率(m/s)，ra为磨粒半径(mm)，ρa为磨料密度(kg/m3)，KIC为工件材料断裂韧性(MPa·m1/2)，H为工件材料硬度(GPa)。
如图41所示，对于塑性剪切去除，根据材料塑性去除模型。
单颗磨粒去除材料的体积δV2为：
Figure BDA0002646751430000141
式中，v为磨料速率(m/s)，α为磨粒冲击角度(°)，m为磨粒质量(kg)，p为冲击时产生流动应力(GPa)。
在磨料对刀具进行钝化时，单位时间喷出磨粒数量是；
Figure BDA0002646751430000142
式中，ma为单位时间喷出磨料质量(Kg/s)。
由于磨料中仅有部分磨料进行材料的去除，引入有效因子ka，同时为区分参与脆性材料去除与塑性材料去除的磨粒，引入类别因子kb。因此单位时间刀具材料去除体积Va为：
Figure BDA0002646751430000143
式中，V1为脆性去除材料体积mm3，V2为塑性去除材料体积mm3。
另外在钝化过程中，因磨粒的冲击角度不同，在引入角度因子kc，单位时间刀具材料去除体积Va即为：
Figure BDA0002646751430000144
实施例2：
本实施例公开了实施例1所述的硬质合金刀具钝化装置的工作方法：
收集斗内盛放磨料，磨料可采用加入植物磨料，如核桃砂等软性磨料，可以提高刃口钝化效果，在进行钝化工作时，安装在收集斗IV-09中的搅拌器开始工作，将砂水混合物搅拌均匀，磨液泵IV-04启动，将收集斗IV-09中的砂水混合物沿抽砂管IV-03运送到出砂管组件IV-07，砂水混合物，进入出砂管IV-0702，出砂管IV-0702有四个出口，砂水混合物经出砂管IV-0702进入喷砂管IV-0704以后一路被输送到进砂接头III-010502，进入喷枪座III-010503；与此同时，空气压缩机将高压气体经进气接头III-010501输送到喷枪座III-010503，气体在喷枪座III-010503内产气负压将砂水混合物吸进喷枪座III-010503内然后被气体带动冲出喷嘴III-010505；为了，防止进气接头III-010501与喷嘴III-010505在砂料的冲蚀作用下被磨穿，延长喷枪III-0105的使用寿命，分别在进气接头III-010501与喷嘴III-010505外加装进气嘴护套III-010507与喷嘴护套III-010506；
在钝化过程中，传动电机II-0108一直工作，经减速皮带轮II-0107与减速皮带II-0103将动力传递给减速器II-0101，传动电机II-0108输出的动力经减速器II-0101减速后由减速器II-0101的输出轴将动力由万向节II-0102传递给传动杆II-0104，同时传动杆II-0104在键的作用下带动与其连接的固定皮带轮II-0106转动，同时一个固定皮带轮II-0106通过传动皮带II-0105带动另外三个固定皮带轮II-0106转动。传动皮带II-0105同时与第一带轮组件和第二带轮组件的皮带轮接触形成一定度数的包角，这样在传动皮带II-0105运动时就可以带动第一带轮组件和第二带轮组件的皮带轮转动。在皮带轮II-0202转动时，可以经过平键II-0201将动力传递给皮带轮轴II-0203从而带动其转动，在皮带轮轴II-0203转动时可以经平键II-0201将动力传递给第二转盘轴II-0206，进而第二转盘轴II-0206可以带动下托盘II-0211、上托盘II-0205、下顶盘II-0208、上顶盘II-0207与装刀片杆II-0209同步转动。其中可转位刀片安装在装刀片杆II-0209上，安装方式为装刀片杆II-0209穿过可转位刀片中间的圆孔，且装刀片杆的直径小于可转为刀片圆孔的直径，每根装刀片杆II-0209上都可串有一定数量的可转位刀片，同时为了钝化效果的最优化，每两个可转位刀片之间隔有一颗孔径稍大于装刀片杆II-0209细杆的圆珠或其他较小物体，可以同时进行大批量刀具的钝化工作，同时刀片在磨液冲击作用下可以转动，使钝化更均匀。
在钝化过程中气缸I-0503为伸出状态，即防护门I-0501为关闭状态，四个防护门装置I-05将I的内部隔绝出四个独立空间，后方有喷枪的空间为喷砂区域，在此区域进行主要的喷砂工作；前方未封闭的空间为上下料区域，在此区域主要进行工件的上下料；左右两侧的空间为等待区域，其中一侧为等待下料区，另一侧为等待喷砂区；当一套刀具固定组件II-02加工完毕后，喷枪III-0105停止喷砂，同时气缸I-0503切换为收缩状态，防护门I-0501打开。防护门I-0501打开后步进电机II-03动作，转动一定角度，带动转盘转动90度，将刀具固定组件II-02上刚加工过的工件移动到等待下料区，等待下料区的工件移动到上下料区，上下料区的工件移动到等待喷砂区，等待喷砂区的工件进入到喷砂区。然后气缸I-0105的活塞杆变为伸出状态，防护门I-0501关闭，喷枪III-0105继续工作。在喷砂过程中，为达到最好喷砂效果，位于喷砂区的刀具固定组件II-02为一直保持转动状态，同时喷枪III-0105会缓慢上下及前后移动。具体动作过程为伺服电机III-0201转动可带动同步带轮转动进而带动同步带III-0202转动，在同步带III-0202转动时会带动固连在其上的移动台III-0206上下移动，为保持移动台III-0206移动过程中的平稳性，移动台III-0206上安装有滑块III-0208，移动台III-0206在上下运动时滑块III-0208在滑轨III-0204上滑动；同时移动台III-0206上固连有纵向杆安装座III-0207，纵向杆安装座III-0207又与喷枪组件III-01固连。因此喷枪组件III-01上的喷枪III-0105便可上下运动，同理喷枪上下运动组件III-02安装在喷枪前后运动组件III-03上，当喷枪前后运动组件III-03的电机转动时可以带动喷枪上下运动组件III-02前后运动，同时喷枪III-0105可前后移动，至此喷枪III-0105可以完成在钝化过程中的上下及前后移动，另外喷枪III-0105可以根据钝化效果调整倾斜角度，增加了喷砂范围，喷砂均匀，保证了加工表面处理效果的一致性。
当砂料需要更换时，打开球阀IV-06，磨液泵IV-04启动，砂水混合物被输送至旋风分离装置IV-05，砂水混合物由旋风分离器IV-0502的侧面入口以切线方向高速进入，再离心力的作用下，大部分砂料下沉，而水则一步步经过出水管IV-0505，弯通IV-0503，排水管IV-0504进入外壳I中，经多次循环可将砂料排除，而水则可以循环利用；为保护工人工作环境，减少粉尘的扩散，外壳I中的粉尘可经除尘分离器IV-0802的侧面入口进入，净化后的空气经排风扇IV-0803排出，工件表面材料及砂料破碎后产生的粉尘被除尘分离器IV-0802收集起来；
喷出的磨料再次回到收集斗内，实现了磨料的循环利用，减少了磨料和水资源的浪费。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，包括外壳，外壳连接有多个防护门驱动件，防护门驱动件均连接与防护门，能够驱动防护门的竖向运动，将外壳内空间分隔为多个区域，外壳内还设有能够转动的转盘，转盘设有多个能够绕自身轴线转动的刀具固定件，设定的区域内设有喷枪，喷枪与磨料回流机构及气源连接，磨料回流机构具有设置在外壳底部的收集斗，收集斗通过供料机构与喷枪连接；
所述供料机构包括与收集斗连通的放水管，放水管与磨液泵的进口连接，磨液泵的出口通过抽砂管与出砂管组件连接，出砂管组件与喷枪连接；
所述出砂管组件还与分离机构连接，分离机构的液体出口与伸入外壳内的出水管组件连接，分离机构的砂出口与排砂管连接；
所述分离机构采用旋风分离装置，砂水混合物由旋风分离器的侧面入口以切线方向高速进入，可以实现砂水分离；
所述外壳的侧部和后部分别设置侧门和后门，并在侧门和后门上安装有挡块，在侧门和后门的上方设置光电传感器。
2.如权利要求1所述的一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，所述外壳的侧部安装有光栅传感组件，能够产生光幕，用于检测是否有人员靠近外壳。
3.如权利要求1所述的一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，所述转盘与第一转盘轴的底端固定连接，第一转盘轴的顶端与设置在外壳顶部的转盘驱动件连接。
4.如权利要求1所述的一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，所述转盘的边缘处设有多个交替沿圆周设置的第一带轮组件和第二带轮组件，第一带轮组件连接有刀具固定件，第一带轮组件及第二带轮组件均能够与安装在外壳内的皮带传动机构的传动带贴紧接触。
5.如权利要求1所述的一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，所述刀具固定件包括能够转动的第二转盘轴，第二转盘轴固定有上、下平行设置的顶盘组件和托盘组件，顶盘组件和托盘组件设有多个装刀片杆。
6.如权利要求1所述的一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，所述喷枪通过连接组件与安装在外壳顶部的二轴联动机构连接，二轴联动机构能够驱动喷枪在设定的竖向平面内运动。
7.如权利要求1所述的一种硬质合金刀具钝化装置，其特征在于，所述收集斗的侧壁还连接有溢流管，用于对收集斗内磨料进行溢流，所述溢流管一端与收集斗连接，另一端正下方设有过滤箱，过滤箱用于对溢流管流出的磨料过滤砂尘。
8.一种权利要求1-7任一项所述的硬质合金刀具钝化装置的工作方法，其特征在于，防护门驱动件驱动防护门下降，防护门将外壳内空间分隔为多个区域，供料机构将收集斗内的磨料送入喷枪，喷枪对其所在区域内的刀具固定件上的刀具进行喷砂，喷砂完成后，防护门驱动件驱动防护门运动至刀具固定组件的上方，转盘转动，喷砂完成的刀具随刀具固定件离开喷枪所在的区域，喷砂过程中喷射出的磨料进入收集斗，重新由供料机构送入喷枪进行循环利用。
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