CN113927467B - 一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，包括磁力研磨系统、研磨油过滤系统、研磨油冷却系统、辅助风切除污系统、油雾收集系统、油污回用系统、自动化机械执行系统以及自动化电气控制系统。通过本发明的自动化加工单元能够很好解决铜铬电触头材料加工制造环节中的表面清洁程度、表面结构状态、边缘状态、表面氧化等不良缺陷，可生产出高质量一致性性铜铬触头材料，从而降低或消除铜铬电触头材料在真空灭弧室中发生上述失效的概率。且基于该自动化单元的加工工艺，工艺流程短、流程衔接紧凑、自动化水平高，具有高效、环保、经济的应用价值，可应用于批量化工业生产。

Description

一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元

技术领域

本发明涉及铜铬电触头材料表面处理技术领域，具体是涉及一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元。

背景技术

铜铬电触头材料是目前被认为综合性能最为优异的高压开关用电触头材料，并得到广泛的应用。铜铬电触头材料作为真空灭弧室的“心脏”部件，在真空灭弧室装管制造、性能测试及服役过程中，铜铬电触头的表面清洁程度、表面结构状态、边缘状态、表面氧化状态等，对其是否可靠装管、是否可靠通过性能测试、是否能持续稳定服役，起着至关重要的作用。高表面质量、高一致性的触头材料，能有效降低或消除真空灭弧室常见的失效形式，如真空灭弧室触头组件焊接不良，真空灭弧室温升大、回路电阻高，真空灭弧室放电、漏电流大，真空灭弧室焊接后管内真空度偏低，真空灭弧室动、静端粘连。因此，触头材料的表面质量越来越被重视，并成为衡量铜铬电触头材料的重要性能指标。

铜铬电触头材料在真空灭弧室中常见的失效形式有：真空灭弧室触头组件焊接不良，真空灭弧室温升大、回路电阻高，真空灭弧室放电、漏电流大，真空灭弧室焊接后管内真空度偏低，真空灭弧室动、静端粘连。研究表明这些失效形式通常与触头材料表面清洁程度(如洁净度、抛光残留)、表面结构状态(如微观不平整度、粗糙度、加工切削残余等表面缺陷)、非确定或未定的外边缘状态(如棱边毛刺大小、过渡尖角尖边)、触头材料表面氧化不良等因素有着密切的关系。

获得高表面质量、高质量一致性的铜铬电触头材料，其结构设计和制造工艺设计起到举足轻重的作用。从结构设计上，满足功能的前提下，充分考虑产品表面结构状态、边缘形态状态的合理性、制造工艺的可行性，考虑避免尖边、尖角、毛刺这些制造环节容易产生、又难以很好解决的边缘状态不良。从制造工艺设计上，不但要考虑基本的产品可获得良好的边缘状态和表面结构状态的加工工艺装备的选择和加工工艺设计，更要考虑适用的金属加工辅助处理工艺的结合，同时还要考虑铜铬触头材料毛刺易产生难去除、容易氧化等制造特点。近年来，铜铬电触头加工制造工艺设计技术创新及工艺设计要求的提高，拉动产生了一批新一代小型化双主轴、双刀座、双Y轴、双通道的车铣复合自动化加工设备单元，并得到成功应用。这些先进的加工设备，极大的提高了触头材料的加工能力，满足了机内去毛刺的工艺集成要求，减少了人的参与氧化风险。磁力研磨工艺作为触头材料的表面处理和去毛刺的金属辅助加工工艺，近年来也逐渐被应用于触头材料的加工制造。磁力研磨工艺的创新应用，为进一步缩短触头材料工艺流程和提高产品质量，作出了重大贡献。经调研查证，目前所应用的磁力研磨设备，自动化水平不高，工艺保障能力存在一定的技术缺陷。

关于毛刺问题。有研究表明，机内倒角法与磁力研磨法的综合去毛刺加工方法，是行之有效的。依靠机内去毛和产品在机加时同步机内倒角去毛刺这种途径方法，是解决毛刺问题的关键。在不单独设置人工去毛刺工序环节的情况下，可以说机内去毛刺的去除程度，直接影响了后续设备抛光去毛刺的良率。追求并实现设备加工完后直接做抛光处理来满足触头材料边缘状态、表面结构状态的符合性，是触头材料加工制造工艺技术发展的一个方向。

关于氧化问题。研究表明湿度、温度、时间是影响产品表面氧化的三大因素，湿度是最核心的内因且最为关键，其中常温(20℃)时铜及铜合金的发生氧化的临界湿度为50％RH，当温度升高或者产品表面发生其它尘埃颗粒物污染时，临界条件会降低，触头发生氧化倾向就越大。随着温度的升高，产品的氧化会加速显现；随着时间的推移，产品的氧化也逐渐显现。产品发生氧化是一个由隐性向显性变化的过程，起初被污染的表面已经有了潜在的氧化倾向，但是观察不到。随着时间的推移，或给予一定的较高温度条件，这些潜在的氧化就会显现出来。可见，表面氧化缺陷的检测是很困难的，不能依靠即时检验来发现并杜绝氧化产品的流出。所以，避免产品发生氧化，根本上是要确保制造环节产品不被污染，暴露在空气中的时间要短，这就要求对于加工环境有温湿度要求，对工艺流程应尽可能紧凑。有的制造企业已经实现恒温恒湿、甚至洁净环境，有的制造企业则要求产品加工必须在6-8小时内加工完毕真空包装。北方气候大环境下，普遍制造过程产品年平均氧化不良在10％左右，高温高湿季节不良比例远比干冷季节要高。氧化问题如果不能很好的解决，就会导致产品一次良率较低，产品需要多次返修处理。产品氧化的反复返修，是一大难点，也是影响产品一次合格率和内耗的关键因素。由于触头材料毛刺和氧化特性和现有加工制造技术水平的限制，目前尚没有一种连贯的、紧凑的、系统的制造工艺来实现触头材料的一次直通率，触头材料批量规模化生产的制造商，不得不在加工制造工艺上单独设定了一些“补丁”工艺来专门应对毛刺和氧化问题。应对毛刺，不得不设置人工去毛刺，去除不干净的得反复返修去除；应对氧化；传统方法是机械抛砂法、或金属弱酸法等，也存在氧化问题反反复复，多次返修。这种“补丁”工艺，一方面降低了触头材料的制造难度和增大了制造成本，另一方面反复的人工参很难保障产品的一次合格率。因此，研究自动化水平高、无人化作业等先进触头加工制造工艺装备及工艺流程短、工艺衔接紧凑的快速高效制造工艺流程技术，已成为制造高表面质量、高质量一致性的铜铬电触头材料一项迫切任务。

现有技术中，如公开号为CN112518434A的中国发明专利申请公开了一种CuCr触头物理法去毛刺的金属辅助加工工艺，提供了机内倒角法与磁力研磨法的综合去毛刺加工方法，通过该方法规避了人工去毛刺的质量不确定性和传统干式抛光产生的粉尘污染风险。公开号为CN112454013A的中国发明专利申请公开了一种CuCr触头表面处理加工的辅助金属加工工艺，提供了此方法低耗、环保、高效，有效规避了抛光环节的氧化风险，此方法生产的CuCr触头外观品质极佳，产品表面外观呈固有的金属光泽，具有高度的外观一致性。但以上两个专利的共同不足之处在于：①仅提到磁力研磨应用，并未给出磁力研磨自动化水平程度的影响，若是单机手工作业形式，工艺过程人接触产品的频次会较高；②后工序处理繁琐、工序链的连贯、紧凑性不足，产品在空气中暴露的时间较长；③所采用的研磨冷却润油黏度大，研磨结束后产品及载具附带油及磨料脏污较多，导致后工序处理工艺复杂；④后工序脱脂及清洗处理，产品表面有一定的非油脂类污染不良风险，因为脱脂及清洗只能解决研磨油这类油脂类污染，并不能很好解决研磨磨料、金属粉末脏污的污染。

公开号为CN112496484A的中国发明专利申请公开了一种铜合金触头等离子去毛刺的金属辅助加工工艺，具体包括：专用抛光剂的制备；等离子体去毛刺处理：将制备的专用抛光剂置于设备电解槽内加热；然后将待去毛刺的铜合金触头件夹持在夹具上；将夹具挂装在设备电解槽内进行等离子体去毛刺；后续处理：去毛刺结束后，将夹具取出，在纯净水中冲洗，去除干净表面残余物，再采用无水乙醇进行脱水处理，烘干。该专利的不足之处在于：①其方法是一种电化学去除法；②专用抛光剂的制备对于不同材质需要有所区别，普适性差；③等离子体去毛刺处理步骤中，产品需要一个一个被放置到挂具并被夹持，量产的操作方便性不足；④后处理工序需要使用水、乙醇等多种化学试剂；⑤存在废液处理、排放问题，其应用需要做较大资金投入的环保措施。

但是以上专利中，去氧化技术普遍以机械抛光法和弱酸法为主，氧化防护技术普遍以手套防护等传统物理防护形式为主。然而，对于铜铬电触头材料，现有技术的表面处理及去毛刺方法并不能满足其应用于真空这一特殊工况的高使用要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有技术中，对于铜铬电触头材料进行表面处理及去毛刺的方法自动化程度不高，整体表面质量及一致性不高，且产品氧化风险较高，不利于产品一次良率的提高。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，包括：

用于产品进行磁力研磨去除表面毛刺的磁力研磨系统，所述磁力研磨系统包括平移式磁力研磨机和位于所述平移式磁力研磨机上方的研磨槽，

用于研磨液体实时过滤净化的研磨油过滤系统，所述研磨油过滤系统包括1组前置滤网、4组过滤器以及辅助动力油泵，

用于研磨液体实时冷却的研磨油冷却系统，所述研磨油冷却系统主要由15P油冷机组成，

用于下料时风切去除附带大油污、金属泥、碎屑、钢针的辅助风切除污系统，所述辅助风切除污系统主要由增压风机组成，

用于自然蒸发及风切雾化的油雾收集系统所述油雾收集系统主要由油雾收集器组成，

用于产品移栽过程的油污滴漏防护和回收的油污回用系统，所述油污回用系统主要由溢流槽、回流槽、收集器和油泵组成，

用于设备机构动作执行的自动化机械执行系统，所述自动化机械执行系统主要由三轴行架式机械手组成，

用于控制设备机构工作及工艺设定的自动化电气控制系统，所述自动化电气控制系统包括：平移磁力研磨PLC控制系统、自动化机械手PLC控制系统、控制过滤的PLC控制系统、控制冷却的PLC控制系统、控制风切的PLC控制系统、电气控制柜、液晶显示面板。

进一步地，在上述方案中，所述平移式磁力研磨机内等间距设有至少4组永磁磁盘；所述研磨槽为整体PP板材焊接组件，在平移式磁力研磨机上方线性均匀布置至少7个独立空间研磨槽工作位，研磨槽整体的几何中心和平移式磁力研磨机工作平面几何中心重合。

说明：平移式磁力研磨机内的永磁磁盘在平移机构驱动下，可实现磁场在研磨槽长度方向交替均匀覆盖，确保旋转磁场可覆盖到全部研磨槽工位。

进一步地，在上述方案中，所述研磨油过滤系统中的前置滤网采用的是一级+80目滤网，所述4组过滤器分别为：三级袋式过滤器(10μm、5μm、1μm)、二级石英过滤器(5μm、5μm)、一级棒式过滤器(1μm)和一级纳米陶瓷膜过滤(10nm)。

说明：通过研磨油过滤系统对研磨油实时过滤，确保研磨液始终处于新的状态，消除了金属泥等二次污染不良，确保了研磨油的品质，延长了油的使用寿命，油品重复利用，降低了油品的消耗。过滤前脏油呈不透明的黑色浑浊液体，过滤后液体恢复清澈透明。

进一步地，在上述方案中，磁力研磨系统所用的磨料为不锈钢针混合磨料，所述混合磨料满足直径比例D0.3:D0.5:D0.8＝1:2:3和长度比例L5:L8:L10＝1:1:1的要求。

说明：本发明依据产品结构尺寸特点、毛刺去除率及表面处理效果要求，选用高品质不锈钢针混合磨料，磨料尺寸规格为D0.3×(L5/L8/L10)、D0.5×(L5/L8/L10)、D0.8×(L5/L8/L10)。

进一步地，在上述方案中，磁力研磨系统所用的研磨油的运动粘度(40℃)≤3mm²/s，闪点(闭口)≥120℃，优选闪点(闭口)为120℃-160℃。

说明：一方面，本发明所选的低粘度研磨油具有良好的介电特性和冷却特性，便于磁力研磨静电控制和研磨油的冷却。一般情况下介电特性好，储存电荷能力越强，其绝缘性能越好，磁力研磨会产一定微弱的静电，主要是基于安全考虑。一般的研磨冷介质是普通自来水，其不存在安全问题；本发明采用的低粘度油，要求好的介电特性主要是利用其好的绝缘特性。另一方面，本发明所选的低粘度研磨油流动性好，便于清理研磨脱落的金属颗粒物、金属研磨粉末的快速剥离脱落，确保研磨完成后出料料框附着油污少；而且本发明所选的低粘度研磨油高闪点，安全性高，挥发性低，可确保研磨的安全可靠，确保研磨油的挥发损耗，且无毒无害，不腐蚀橡胶或塑料，不腐蚀铜铬触头材料。

进一步地，在上述方案中，还包括全自动真空清洗烘干系统，所述全自动真空清洗烘干系统包括清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备、全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统。

更进一步地，所述清洗设备包括超声清洗设备和喷淋清洗设备，所述脱脂设备为集成气相喷射脱脂设备、溶剂浸熔脱脂设备、超声爆破脱脂设备中的任意一种或任意几种的组合。

本发明还提供了一种根据上述加工单元进行铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺，包括以下步骤：

S1、上料：

准备载料料框，将加工好的触头毛坯平铺码料到料框内，通过所述自动化电气控制系统中的自动化机械手PLC控制系统控制所述自动化机械执行系统中的三轴行架式机械手将料框移动至上料位；

S2、磁力研磨：

通过所述自动化电气控制系统中的平移磁力研磨PLC控制系统控制所述自动化机械执行系统中的三轴行架式机械手抓取并带动料框依次平移进入各个研磨槽工作位，设置磁力研磨系统内的平移式磁力研磨机的磁场旋转频率为20-50HZ，平移频率为15-25HZ，机械手抓取料框交换时间为1-1.5分钟，控制研磨油的油温为30℃，进行研磨；

说明，在上述磁力研磨的工艺参数下，研磨加工的产品表面研磨有效、纹理均匀、棱边过渡光滑，目视未残留金属粉末等，无其它氧化污染现象；

S3、风切：料框移动至风切位，开始风切；

研磨结束后，料框通过网链进入辅助风切除污系统，并触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统的增压风机开始工作，径向风切除污去油，待料框通过网链之后，触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统的增压风机停止工作；辅助风切除污系统中的增压风机的网链传输速度为0.4-0.5米/分钟；

S4、料框移动至下料位，转序：

经风切后，通过所述自动化电气控制系统中的自动化机械手PLC控制系统控制所述自动化机械执行系统中的三轴行架式机械手抓取料框进入下料缓存区，人工拿走料框转入下到工序；

S5、在进行上述步骤S1-S4的过程中，同时

通过所述自动化电气控制系统中的控制过滤的PLC控制系统控制所述研磨油过滤系统对磁力研磨系统使用后的研磨油进行过滤，

通过通过所述自动化电气控制系统中的控制冷却的PLC控制系统控制所述研磨油冷却系统中的15P油冷机对上述过滤后的研磨油进行冷却，

通过所述油雾收集系统中的油雾收集器对油雾进行收集，

通过所述油污回用系统中的油泵和收集器将溢流槽、回流槽内的油污进行回收。

自动化电气控制系统中的各个PLC控制系统均通过电气控制柜操作，并通过液晶显示面板显示各系统的工作参数。

进一步地，在上述方案中，还包括全自动真空清洗烘干处理：载料料框经自动线体进入真空清洗烘干系统的工作室，通过清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备进行清洗、脱脂、烘干，同时由全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统完成脱脂溶剂循环利用，可实现溶剂挥发和废液、废气零排放。

说明：本发明集成超声清洗、喷淋清洗、气相喷射脱脂、溶剂浸熔脱脂、超声爆破脱脂、真空干燥等处理工艺于一体。程控式全自动运行，具有安全可靠、高质高效、环保节能、无人值守优异性能。全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统，脱脂溶剂循环利用，溶剂挥发和废液、废气零排放。

本发明还提供了一种根据上述铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺生产铜铬电触头的方法，包括以下步骤：

S1、双主轴车铣复合自动化加工单元CNC加工；

S2、表面处理和去毛刺自动化加工单元表面处理并去毛刺；

S3、全自动真空清洗烘干处理；

S4、检验；

S5、真空包装。

说明：经上述方法加工得到的铜铬电触头材料棱边过渡光滑，无尖边尖角及毛刺，加工表面光滑，无切削残余，无表面粘屑，表面结构质量好，宏观表面呈金属固有的颜色光泽，表面处理纹理均匀，表面质量一致性，表面清洁干净。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：

第一，本发明采用磁力研磨系统无磁场盲区，确保了产品全方位研磨到位；研磨液体采用低粘度、高闪点的油品，研磨工艺性好，油品隔离了空气和产品的直接接触，起到保护作用，产品不发生氧化；

第二，本发明通过研磨油过滤系统对研磨油实时过滤，确保了产品始终在一个相对新鲜的油品环境中研磨，研磨剥离的金属颗粒物及金属粉末杂质及时被带走过滤分离处理，确保了产品的提出时附着油污最少；

第三，本发明采用研磨油冷却系统对研磨油实时冷却，确保了稳定的研磨温度环境，避免了研磨温度升高油品碳化变色问题，减少了油品的蒸发损耗；

第四，本发明采用辅助风切除污系统对油污进行风切，确保了产品最终出料的附带油污最少，减少油的损耗，避免了油污被带到后工序脱脂处理，间接消除了金属泥等油污对后续脱脂处理清洗烘干的质量影响；

第五，本发明采用油雾收集系统及油污回用系统对油雾、油污进行收集回收，确保了油损的最少，利于节约油品辅材的消耗，极大改善了作业环境；

第六，本发明采用自动化机械执行系统及自动化电气控制系统实现了全自动化作业，工艺过程工艺条件参数可控，确保了研磨的质量。

附图说明

图1是本发明实施例1的铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元框架图；

图2是本发明实施例1的磁力研磨系统的结构示意图；

图3是本发明实施例7经双主轴车铣复合自动化加工单元CNC加工的触头毛坯外观图；

图4是本发明实施例7经棱边R过渡处理后的触头毛坯外观图；

图5是本发明实施例7经CNC加工后的触头毛坯的表面结构图；

图6是本发明实施例7生产得到的铜铬电触头的外观图；

图7是本发明实施例7生产得到的铜铬电触头表面结构图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，包括：

用于产品进行磁力研磨去除表面毛刺的磁力研磨系统1，磁力研磨系统1包括平移式磁力研磨机和位于平移式磁力研磨机上方的研磨槽；如图2所示，平移式磁力研磨机内等间距设有4组永磁磁盘；研磨槽为整体PP板材焊接组件，在平移式磁力研磨机上方线性均匀布置7个独立空间研磨槽工作位，研磨槽整体的几何中心和平移式磁力研磨机工作平面几何中心重合。平移式磁力研磨机内的永磁磁盘在平移机构驱动下，可实现磁场在研磨槽长度方向交替均匀覆盖，确保旋转磁场可覆盖到全部研磨槽工作位；

用于研磨液体实时过滤净化的研磨油过滤系统2，研磨油过滤系统2包括1组前置滤网、4组过滤器以及辅助动力油泵；研磨油过滤系统2中的前置滤网采用的是一级+80目滤网，4组过滤器分别为：三级袋式过滤器(10μm、5μm、1μm)、二级石英过滤器(5μm、5μm)、一级棒式过滤器(1μm)和一级纳米陶瓷膜过滤(10nm)。通过研磨油过滤系统对研磨油实时过滤，确保研磨液始终处于新的状态，消除了金属泥等二次污染不良，确保了研磨油的品质，延长了油的使用寿命，油品重复利用，降低了油品的消耗。过滤前脏油呈不透明的黑色浑浊液体，过滤后液体恢复清澈透明；

用于研磨液体实时冷却的研磨油冷却系统3，研磨油冷却系统3主要由15P油冷机组成；

用于下料时风切去除附带大油污、金属泥、碎屑、钢针的辅助风切除污系统4，辅助风切除污系统4主要由增压风机组成；

用于自然蒸发及风切雾化的油雾收集系统5，油雾收集系统5主要由油雾收集器组成；

用于产品移栽过程的油污滴漏防护和回收的油污回用系统6，油污回用系统6主要由溢流槽、回流槽、收集器和油泵组成；

用于设备机构动作执行的自动化机械执行系统7，自动化机械执行系统7主要由三轴行架式机械手组成；

用于控制设备机构工作及工艺设定的自动化电气控制系统8，自动化电气控制系统8包括：平移磁力研磨PLC控制系统、自动化机械手PLC控制系统、控制过滤的PLC控制系统、控制冷却的PLC控制系统、控制风切的PLC控制系统、电气控制柜、液晶显示面板。

其中，磁力研磨系统1所用的磨料为不锈钢针混合磨料，混合磨料满足直径比例D0.3:D0.5:D0.8＝1:2:3和长度比例L5:L8:L10＝1:1:1的要求。依据产品结构尺寸特点、毛刺去除率及表面处理效果要求，选用高品质不锈钢针混合磨料，磨料尺寸规格为D0.3×(L5/L8/L10)、D0.5×(L5/L8/L10)、D0.8×(L5/L8/L10)。不锈钢针磨料磨损较慢虽可反复使用，但长期使用，钢针头部会被磨损的圆滑，其对毛刺去除率和表面处理的效果就会减弱，因此，每处理200万PCS产品，需要全新按配比更换一次磨料。

其中，磁力研磨系统1所用的研磨油的运动粘度(40℃)≤3mm²/s，闪点(闭口)≥120℃，优选闪点(闭口)为120℃-160℃。一方面，本实施例所选的低粘度研磨油具有良好的介电特性和冷却特性，便于磁力研磨静电控制和研磨油的冷却。一般情况下介电特性好，储存电荷能力越强，其绝缘性能越好，磁力研磨会产一定微弱的静电，主要是基于安全考虑。一般的研磨冷介质是普通自来水，其不存在安全问题；本实施例采用的低粘度油，要求好的介电特性主要是利用其好的绝缘特性。另一方面，本实施例所选的低粘度研磨油流动性好，便于清理研磨脱落的金属颗粒物、金属研磨粉末的快速剥离脱落，确保研磨完成后出料料框附着油污少；而且本实施例所选的低粘度研磨油高闪点，安全性高，挥发性低，可确保研磨的安全可靠，确保研磨油的挥发损耗，且无毒无害，不腐蚀橡胶或塑料，不腐蚀铜铬触头材料。

实施例2

与实施例1不同之处在于，本实施例的铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元还包括全自动真空清洗烘干系统，全自动真空清洗烘干系统包括清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备、全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统。

清洗设备包括超声清洗设备和喷淋清洗设备，脱脂设备为集成气相喷射脱脂设备。

实施例3

本实施例是基于实施例1的加工单元进行铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺，该铜铬电触头材料为

横磁6斜槽结构触头，

包括以下步骤：

S1、上料：

准备载料料框，将加工好的触头毛坯平铺码料到料框内，通过自动化电气控制系统8中的自动化机械手PLC控制系统控制自动化机械执行系统7中的三轴行架式机械手将料框移动至上料位；

S2、磁力研磨：

通过自动化电气控制系统8中的平移磁力研磨PLC控制系统控制自动化机械执行系统7中的三轴行架式机械手抓取并带动料框依次平移进入1-7号磁力研磨槽工位进行研磨→待放入第7槽后，第1槽已经研磨至工艺要求时间，此时三轴行架式机械手抓取第1槽工装篮筐，移至出料链条传输线体上→自动出料(风切去油)→然后依次进1取2、进2取3、进3取4、进4取5、进5取6、进6取7，进7取1，进1取2……不断循环，设置磁力研磨系统1内的平移式磁力研磨机的磁场旋转频率为35HZ，平移频率为20HZ，机械手抓取料框交换时间为1分钟，控制研磨油的油温为30℃，进行研磨；经观察，研磨加工的产品表面研磨有效、纹理均匀、棱边过渡光滑，目视未残留金属粉末等，无其它氧化污染现象；由于磁场是平移，固定位置的磁场或有交替空隙，四组磁场7工位研磨槽，磁场有效研磨率可达90％，单框产品最短研磨时间为1分钟×7×90％＝6.3分钟，最长时间为1.5分钟×7×90％＝9.45分钟。

S3、风切：料框移动至风切位，开始风切；

研磨结束后，料框通过网链进入辅助风切除污系统4，并触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统4的增压风机开始工作，径向风切除污去油，待料框通过网链之后，触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统4的增压风机停止工作；辅助风切除污系统4中的增压风机的网链传输速度为0.5米/分钟；

S4、料框移动至下料位，转序：

经风切后，通过自动化电气控制系统8中的自动化机械手PLC控制系统控制自动化机械执行系统7中的三轴行架式机械手抓取料框进入下料缓存区，人工拿走料框转入下到工序；

S5、在进行上述步骤S1-S4的过程中，同时

通过自动化电气控制系统8中的控制过滤的PLC控制系统控制研磨油过滤系统2对磁力研磨系统1使用后的研磨油进行过滤，研磨油过滤系统2采用多级过滤方式、多种过滤途径，实现研磨油的实时过滤和过滤效果。包括：①前置一级+80目滤网粗过滤，过滤大的颗粒物；②三级袋式过滤器(10μm、5μm、1μm)，可过滤80％的大于5μm的杂质及30％左右大于1μm的杂质；③二级石英过滤器，主要对小于5μm大于10nm的杂质并进行沉淀、凝絮，以便后段进一步过滤；④1级棒式过滤器，对大于1μm以上的杂质再次进行过滤，达到95％以上；⑤末端一级纳米陶瓷膜过滤，对大于10nm杂质进行精过滤，达到回用的目的。过滤前脏油呈不透明的黑色浑浊液体，过滤后液体恢复清澈透明。

通过通过自动化电气控制系统8中的控制冷却的PLC控制系统控制研磨油冷却系统3中的15P油冷机对上述过滤后的研磨油进行冷却，

通过油雾收集系统5中的油雾收集器对油雾进行收集，

通过油污回用系统6中的油泵和收集器将溢流槽、回流槽内的油污进行回收。

自动化电气控制系统8中的各个PLC控制系统均通过电气控制柜操作，并通过液晶显示面板显示各系统的工作参数。

经本实施例的铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺加工好的产品，经人工佩戴防护手套，平铺码料到料框。料框为标准化料框用作各序周转载具，不仅用于磁力研磨，也用于后续真空脱脂真空烘干，通用性好。尽管有油膜保护产品，但佩戴防护码料是必要的，可避免指印类氧化。

实施例4

与实施例3不同之处在于，磁力研磨及风切的工艺参数不同：

平移式磁力研磨机的磁场旋转频率为20HZ，平移频率为15HZ，机械手抓取料框交换时间为1.2分钟。增压风机的网链传输速度为0.4米/分钟。

实施例5

与实施例3不同之处在于，磁力研磨及风切的工艺参数不同：

平移式磁力研磨机的磁场旋转频率为50HZ，平移频率为25HZ，机械手抓取料框交换时间为1.5分钟。增压风机的网链传输速度为0.46米/分钟。

实施例6

与实施例3不同之处在于，本实施例的铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺还包括全自动真空清洗烘干处理：

载料料框经自动线体进入真空清洗烘干系统的工作室，通过清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备进行清洗、脱脂、烘干，同时由全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统完成脱脂溶剂循环利用，可实现溶剂挥发和废液、废气零排放。

具体为：载料料框经自动线体进入清洗工作室→盒盖加压密封→蒸汽脱脂(集成气相喷射脱脂设备)120秒→超声清洗120秒→喷淋清洗60秒→蒸汽脱脂(集成气相喷射脱脂设备)60秒→真空烘干240秒→排空恢复常压→泄压开盖→载料料框经自动线体进下料缓冲区冷却→转序。

真空脱脂及真空烘干工艺温度为80℃。使用去油溶剂为改性醇，本实施例集成超声清洗、喷淋清洗、气相喷射脱脂、溶剂浸熔脱脂、超声爆破脱脂、真空干燥等处理工艺于一体。多种真空清洗方式，确保脱脂彻底，确保清洗质量。真空脱脂真空烘干后，产品表面呈金属固有光亮色泽，无任何油脂类和粉末类残留，洁净度测试最大不超过2RFU，无尘布擦拭表面，无任何污染。程控式全自动运行，具有安全可靠、高质高效、环保节能、无人值守优异性能。

实施例7

本实施例是基于上述实施例6的铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺生产铜铬电触头的方法，包括以下步骤：

S1、双主轴车铣复合自动化加工单元CNC加工：

毛坯准备→料仓上料柱码料→机械手抓取毛坯供主轴A→主轴A加工一面→主轴A与主轴B对接换向→主轴B加工另一面→机械手抓取成品移至料仓下料码料柱；

触头毛坯(圆柱形，如图3所示)经双主轴车铣复合自动化加工单元CNC加工，一次上料完成全特征加工。机内同步完成开槽棱边R过渡处理，并实现各曲面相贯尖角的去除(如图4所示)，CNC加工后产品表面结构如图5所示。这样产品在CNC加工时，切削工艺确保了产品棱边具备R过渡，避免了尖边尖角，有效抑制了棱边毛刺和二次翻边毛刺的产生。

S2、表面处理和去毛刺自动化加工单元表面处理并去毛刺：

准备载料料框，将加工好的触头毛坯平铺码料到料框内，通过自动化电气控制系统8中的自动化机械手PLC控制系统控制自动化机械执行系统7中的三轴行架式机械手将料框移动至上料位；

通过自动化电气控制系统8中的平移磁力研磨PLC控制系统控制自动化机械执行系统7中的三轴行架式机械手抓取并带动料框依次平移进入1-7号磁力研磨槽工位进行研磨→待放入第7槽后，第1槽已经研磨至工艺要求时间，此时三轴行架式机械手抓取第1槽工装篮筐，移至出料链条传输线体上→自动出料(风切去油)→然后依次进1取2、进2取3、进3取4、进4取5、进5取6、进6取7，进7取1，进1取2……不断循环，设置磁力研磨系统1内的平移式磁力研磨机的磁场旋转频率为35HZ，平移频率为20HZ，机械手抓取料框交换时间为1分钟，控制研磨油的油温为30℃，进行研磨；经观察，研磨加工的产品表面研磨有效、纹理均匀、棱边过渡光滑，目视未残留金属粉末等，无其它氧化污染现象；由于磁场是平移，固定位置的磁场或有交替空隙，四组磁场7工位研磨槽，磁场有效研磨率可达90％，单框产品最短研磨时间为1分钟×7×90％＝6.3分钟，最长时间为1.5分钟×7×90％＝9.45分钟。

研磨结束后，料框通过网链进入辅助风切除污系统4，并触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统4的增压风机开始工作，径向风切除污去油，待料框通过网链之后，触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统4的增压风机停止工作；辅助风切除污系统4中的增压风机的网链传输速度为0.5米/分钟；

经风切后，通过自动化电气控制系统8中的自动化机械手PLC控制系统控制自动化机械执行系统7中的三轴行架式机械手抓取料框进入下料缓存区，人工拿走料框转入下到工序；

同时，通过自动化电气控制系统8中的控制过滤的PLC控制系统控制研磨油过滤系统2对磁力研磨系统1使用后的研磨油进行过滤，研磨油过滤系统2采用多级过滤方式、多种过滤途径，实现研磨油的实时过滤和过滤效果。包括：①前置一级+80目滤网粗过滤，过滤大的颗粒物；②三级袋式过滤器(10μm、5μm、1μm)，可过滤80％的大于5μm的杂质及30％左右大于1μm的杂质；③二级石英过滤器，主要对小于5μm大于10nm的杂质并进行沉淀、凝絮，以便后段进一步过滤；④1级棒式过滤器，对大于1μm以上的杂质再次进行过滤，达到95％以上；⑤末端一级纳米陶瓷膜过滤，对大于10nm杂质进行精过滤，达到回用的目的。过滤前脏油呈不透明的黑色浑浊液体，过滤后液体恢复清澈透明。

通过通过自动化电气控制系统8中的控制冷却的PLC控制系统控制研磨油冷却系统3中的15P油冷机对上述过滤后的研磨油进行冷却，

通过油雾收集系统5中的油雾收集器对油雾进行收集，

通过油污回用系统6中的油泵和收集器将溢流槽、回流槽内的油污进行回收。

自动化电气控制系统8中的各个PLC控制系统均通过电气控制柜操作，并通过液晶显示面板显示各系统的工作参数。

S3、全自动真空清洗烘干处理：

载料料框经自动线体进入清洗工作室→盒盖加压密封→蒸汽脱脂120秒→超声清洗120秒→喷淋清洗60秒→蒸汽脱脂60秒→真空烘干240秒→排空恢复常压→泄压开盖→载料料框经自动线体进下料缓冲区冷却→转序。

S4、检验：

检验作业过程，全程需佩戴防护手套作业。

产品的检验操作，需在2小时内完成检验并转入下道工序。

特殊特性要求的尺寸100％全检，其余尺寸依据规范抽样检测。

外观100％全检。

检验作业区为十万级超净环境，室内工艺温度控制在20±2℃，相对湿度控制在45％RH以下。

S5、真空包装：

真空包装作业过程，全程需佩戴防护手套作业。

检验合格的产品，需在2小时内完成真空包装。

真空包装作业区为十万级超净环境，室内工艺温度控制在20±2℃，相对湿度控制在45％RH以下。

经本实施例加工得到的铜铬电触头材料棱边过渡光滑，无尖边尖角及毛刺(如图6所示)，加工表面光滑，无切削残余，无表面粘屑，表面结构质量好(如图7所示)，宏观表面呈金属固有的颜色光泽，表面处理纹理均匀，表面质量一致性，表面清洁干净。

Claims (3)

1.一种铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工单元，其特征在于，包括：

用于产品进行磁力研磨去除表面毛刺的磁力研磨系统（1），所述磁力研磨系统（1）包括平移式磁力研磨机和位于所述平移式磁力研磨机上方的研磨槽，

用于研磨液体实时过滤净化的研磨油过滤系统（2），所述研磨油过滤系统（2）包括1组前置滤网、4组过滤器以及辅助动力油泵，

用于研磨液体实时冷却的研磨油冷却系统（3），所述研磨油冷却系统（3）主要由15P油冷机组成，

用于下料时风切去除附带大油污、金属泥、碎屑、钢针的辅助风切除污系统（4），所述辅助风切除污系统（4）主要由增压风机组成，

用于自然蒸发及风切雾化的油雾收集系统（5），所述油雾收集系统（5）主要由油雾收集器组成，

用于产品移栽过程的油污滴漏防护和回收的油污回用系统（6），所述油污回用系统（6）主要由溢流槽、回流槽、收集器和油泵组成，

用于设备机构动作执行的自动化机械执行系统（7），所述自动化机械执行系统（7）主要由三轴行架式机械手组成，

用于控制设备机构工作及工艺设定的自动化电气控制系统（8），所述自动化电气控制系统（8）包括：平移磁力研磨PLC控制系统、自动化机械手PLC控制系统、控制过滤的PLC控制系统、控制冷却的PLC控制系统、控制风切的PLC控制系统、电气控制柜、液晶显示面板；

所述平移式磁力研磨机内等间距设有至少4组永磁磁盘；所述研磨槽为整体PP板材焊接组件，在平移式磁力研磨机上方线性均匀布置至少7个独立空间研磨槽工作位，研磨槽整体的几何中心和平移式磁力研磨机工作平面几何中心重合；

所述研磨油过滤系统（2）中的前置滤网采用的是一级+80目滤网，所述4组过滤器分别为：三级袋式过滤器、二级石英过滤器、一级棒式过滤器和一级纳米陶瓷膜过滤；

磁力研磨系统（1）所用的磨料为不锈钢针混合磨料，所述混合磨料满足直径比例D0.3:D0.5:D0.8=1:2:3和长度比例L5:L8:L10=1:1:1的要求；

磁力研磨系统（1）所用的研磨油的运动粘度≤3mm²/s，闪点≥120℃；

还包括全自动真空清洗烘干系统，所述全自动真空清洗烘干系统包括清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备、全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统；

所述清洗设备包括超声清洗设备和喷淋清洗设备，所述真空脱脂设备包括集成气相喷射脱脂设备、溶剂浸熔脱脂设备、超声爆破脱脂设备；

使用该自动化加工单元进行铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺，包括以下步骤：

S1、上料：

准备载料料框，将加工好的触头毛坯平铺码料到料框内，通过所述自动化电气控制系统（8）中的自动化机械手PLC控制系统控制所述自动化机械执行系统（7）中的三轴行架式机械手将料框移动至上料位；

S2、磁力研磨：

通过所述自动化电气控制系统（8）中的平移磁力研磨PLC控制系统控制所述自动化机械执行系统（7）中的三轴行架式机械手抓取并带动料框依次平移进入各个研磨槽工作位，设置磁力研磨系统（1）内的平移式磁力研磨机的磁场旋转频率为20-50HZ，平移频率为15-25HZ，机械手抓取料框交换时间为1-1.5分钟，控制研磨油的油温为30℃，进行研磨；

S3、风切：料框移动至风切位，开始风切；

研磨结束后，料框通过网链进入辅助风切除污系统（4），并触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统（4）的增压风机开始工作，径向风切除污去油，待料框通过网链之后，触发传感器信号给控制风切的PLC控制系统，控制辅助风切除污系统（4）的增压风机停止工作；辅助风切除污系统（4）中的增压风机的网链传输速度为0.4-0.5米/分钟；

S4、料框移动至下料位，转序：

经风切后，通过所述自动化电气控制系统（8）中的自动化机械手PLC控制系统控制所述自动化机械执行系统（7）中的三轴行架式机械手抓取料框进入下料缓存区，人工拿走料框转入下道工序；

S5、在进行上述步骤S1-S4的过程中，同时

通过所述自动化电气控制系统（8）中的控制过滤的PLC控制系统控制所述研磨油过滤系统（2）对磁力研磨系统（1）使用后的研磨油进行过滤，

通过所述自动化电气控制系统（8）中的控制冷却的PLC控制系统控制所述研磨油冷却系统（3）中的15P油冷机对过滤后的研磨油进行冷却，

通过所述油雾收集系统（5）中的油雾收集器对油雾进行收集，

通过所述油污回用系统（6）中的油泵和收集器将溢流槽、回流槽内的油污进行回收。

2.根据权利要求1所述的加工单元进行铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺，其特征在于，还包括全自动真空清洗烘干处理：载料料框经自动线体进入真空清洗烘干系统的工作室，通过清洗设备、真空脱脂设备、真空烘干设备进行清洗、脱脂、烘干，同时由全封闭液体供给系统及在线蒸馏系统完成脱脂溶剂循环利用。

3.根据权利要求2所述的铜铬电触头材料表面处理和去毛刺的自动化加工工艺生产铜铬电触头的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、双主轴车铣复合自动化加工单元CNC加工；

S2、表面处理和去毛刺自动化加工单元表面处理并去毛刺；

S3、全自动真空清洗烘干处理；

S4、检验；

S5、真空包装。

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