CN115122220B - 一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，包括机架（1），其特征在于：该机架（1）上布置有用于固定和调整旋耕刀（7）位置的旋耕刀调整装置、用于固定和调整抛磨轮位置的抛磨轮调整装置，旋耕刀调整装置能够分别沿X轴和Y轴方向调整旋耕刀（7）的位置、以及能够带动旋耕刀（7）旋转；抛磨轮调整装置能够沿Z轴方向调整抛磨轮的位置且抛磨轮调整装置能够调整成对设置的抛磨轮的间距，旋耕刀（7）能够伸入两抛磨轮之间。本发明的抛光打磨加工装置能够全面覆盖旋耕刀刀面、实现不同规格型号、不同涂层厚度的旋耕刀表面抛磨，且抛磨效率高、作业平稳性、进给柔顺性，安全性高。

Description

一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置

技术领域

本发明涉及农机装备技术领域，具体地说是一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置。

背景技术

旋耕刀是土壤耕作重要的关键零部件，也是易磨损部件。正常条件下，旋耕刀在粘性土壤中作业的寿命为 20～35小时/片，而在沙土中作业寿命仅仅只有3.3～5.5小时/片，由于作业时长期承受磨损和变应力的作用，旋耕刀基体内部的冶金、加工缺陷等部位易形成应力集中，造成局部损伤，同时磨损以后的部件会造成牵引阻力变大、油耗增多的问题，这会使得旋耕机的工作效率变低，作业质量降低，增加工作成本。因此，在旋耕刀表面制备耐磨涂层将大幅度提高旋耕刀使用寿命。大量文献报道了旋耕刀表面涂层制备技术，如文献（赵玉凤等.旋耕刀用65Mn钢表面渗铬工艺优化及其耐磨性研究[J].农机化研究，2012，34(10)：156-160）披露了旋耕刀工件表面渗铬形成的硬质表层；文献（李晖等.60Si2Mn钢高速电弧喷涂耐磨涂层的摩擦磨损性能[J].中国表面工程，2015，28(04)：77-83）披露利用高速电弧喷涂技术在旋耕刀表面进行喷涂加工的方法。另有文献（田永财等.旋耕刀表面激光熔覆铁基涂层的组织性状及耐磨性[J].江苏农业科学,2016,44(11):359-362）披露了激光熔覆技术在旋耕刀表面制备铁基耐磨涂层。尽管采用热喷涂、激光熔覆等表面改性技术可以有效提高旋耕刀表面耐磨性，但往往也带来工件表面粗糙度大幅提高，增加了旋耕刀表面阻尼和功耗，降低旋耕机械装置的工作效能。因此，有必要对旋耕刀表面制备的耐磨涂层进行进一步抛磨处理。实现该目标的主要难点是：（1）旋耕刀表面耐磨涂层硬度高，规格型号多，且存在一定程度的弯扭复合结构，如何实现旋耕刀表面的抛磨加工，提高作业平稳性和抛磨进给柔顺性；（2）如何满足旋耕刀刀面和刀刃等不用部位的抛光打磨；（3）如何提高抛磨作业效率、提高抛磨安全性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，该抛光打磨加工装置能够全面覆盖旋耕刀刀面、实现不同规格型号、不同涂层厚度的旋耕刀表面抛磨，且抛磨效率高、作业平稳性、进给柔顺性，安全性高。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，包括机架，其特征在于：该机架上布置有用于固定和调整旋耕刀位置的旋耕刀调整装置、用于固定和调整抛磨轮位置的抛磨轮调整装置，旋耕刀调整装置能够分别沿X轴和Y轴方向调整旋耕刀的位置、以及能够带动旋耕刀旋转；抛磨轮调整装置能够沿Z轴方向调整抛磨轮的位置且抛磨轮调整装置能够调整成对设置的抛磨轮的间距，旋耕刀能够伸入两抛磨轮之间。

所述的抛磨轮为柔性磨料砂轮，使得抛磨轮能够在抛光打磨过程中承受一定的变形。

所述的旋耕刀调整装置包括第一移动平台、旋转分度平台、夹持装置，其中夹持装置用于固定旋耕刀，夹持装置固定安装在旋转分度平台的旋转输出端上、旋转分度平台固定安装在第一移动平台上，第一移动平台能够带动旋转分度平台沿X轴和Y轴方向行进、旋转分度平台能够带动夹持装置旋转。

所述的第一移动平台包括X轴驱动机构和Y轴驱动机构，其中旋转分度平台固定安装在X轴驱动机构的平移输出端上，X轴驱动机构固定安装在Y轴驱动机构的平移输出端上，Y轴驱动机构固定安装在机架上。

所述的旋转分度平台包括一个以上的旋转分度轴。

所述的抛磨轮包括第一抛磨轮和第二抛磨轮，第一抛磨轮和第二抛磨轮分别对应设置在第一驱动机构和第二驱动机构的输出端上，第一驱动机构安装在第一过渡板上且第二驱动机构安装在第二过渡板上，第一过渡板固定安装在第一调距块的底部且第二过渡板固定安装在第二调距块的底部，设置在横梁上的第一调距块和第二调距块之间的间距能够调整，且横梁安装在第二移动平台的滑块上、使得横梁能够沿Z轴方向在第二移动平台的滑轨上升降。

所述的横梁上设置有调距驱动机构，调距驱动机构输出端的螺纹轴上设置有两段旋向相反的螺纹结构，两段旋向相反的螺纹结构上分别配套安装第一调距块和第二调距块，第一调距块和第二调距块能够在调距驱动机构的驱动下实现直线相向运动及相反运动。

所述的第一过渡板的内侧布置有压块且第二过渡板的内侧布置有与压块对应的压力传感器；或者所述的所述的第二过渡板的内侧布置有压块且第一过渡板的内侧布置有与压块对应的压力传感器。

所述的第一驱动机构带动第一抛磨轮的旋转能实现变极调速；所述的第二驱动机构带动第二抛磨轮的旋转能实现变极调速。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的抛光打磨加工装置采用双侧柔性磨料砂轮进行抛光打磨，结构简单且易于实现，一方面，磨料对硬质材料具有较好的磨削性能，可克服旋耕刀表面耐磨涂层的高硬度特性；另一方面，柔性磨料具有一定的变形能力，可全面覆盖旋耕刀刀面，防止磨料炸裂；双侧磨料之间通过距离和夹紧力调节，可实现不同规格型号、不同涂层厚度的旋耕刀表面抛磨，且抛磨效率高、作业平稳性、进给柔顺性，安全性高。

本发明的抛光打磨加工装置利用旋转分度平台、水平运动平台和竖直运动平台等之间的配合协作，可实现旋耕刀复杂进给轨迹，提高抛磨效率，提高作业的平稳性和进给的柔顺性；旋转分度平台可方便切换旋耕刀的抛磨表面，实现刀面、刀刃等不同部位的抛磨加工，为旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨提供新的解决方案。

附图说明

附图1为本发明的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置的立体结构示意图；

附图2为本发明的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置的抛磨轮调整装置局部结构示意图；

附图3为本发明的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置沿Y轴方向的结构示意图；

附图4为本发明的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置沿X轴方向的结构示意图。

其中：1—机架；2—第一移动平台；3—旋转分度平台；4—夹持装置；5—第一抛磨轮；6—第二抛磨轮；7—旋耕刀；8—第一驱动机构；9—第二驱动机构；10—第一过渡板；11—第二过渡板；12—压力传感器；13—压块；14—第一调距块；15—第二调距块；16—调距驱动机构；17—第二移动平台；18—横梁。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-4所示：一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，包括机架1和旋耕刀调整装置、抛磨轮调整装置，其中旋耕刀调整装置包括沿X轴和Y轴方向调整旋耕刀7位置的第一移动平台2、能够带动旋耕刀7旋转的旋转分度平台3和能够固定旋耕刀7的夹持装置4，抛磨轮调整装置包括第一抛磨轮5、第二抛磨轮6、第一驱动机构8、第二驱动机构9、第一过渡板10、第二过渡板11、压力传感器12、压块13、第一调距块14、第二调距块15、调距驱动机构16、第二移动平台17、横梁18。

其中第一移动平台2和第二移动平台17均含有固定部分和运动部分，其中固定部分安装于机架1上，且第一移动平台2的运动部分和第二移动平台17运动部分之间能实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的空间运动关系。

在第一移动平台2上安装有旋转分度平台3、旋转分度平台3上安装夹持装置4，旋耕刀7通过夹持装置4可拆卸安装，旋转分度平台3至少包括一个以上的旋转分度轴，旋耕刀7和夹持装置4在旋转分度平台3的带动下可实现旋转运动。

横梁18安装于第二移动平台17的运动部分上，可在第二移动平台17的运动部分带动下完成沿Z轴方向的直线运动；调距驱动机构16安装于横梁18上，调距驱动机构16上的设置有两段旋向相反的螺纹结构，两段旋向相反的螺纹上分别配套安装第一调距块14和第二调距块15，第一调距块14和第二调距块15可在调距驱动机构16的驱动下实现直线相向运动及相反运动；第一过渡板10和第二过渡板11分别与第一调距块14和第二调距块15连接，可分别跟随第一调距块14和第二调距块15运动，且在第一过渡板10和第二过渡板11上分别安装压力传感器12和压块13；第一驱动机构8和第二驱动机构9分别安装于第一过渡板10和第二过渡板11上，第一驱动机构8带动第一抛磨轮5旋转，第二驱动机构9带动第二抛磨轮6旋转，第一驱动机构8带动第一抛磨轮5的旋转能实现变极调速、第二驱动机构9带动第二抛磨轮6的旋转能实现变极调速；第一抛磨轮5和第二抛磨轮6为柔性磨料砂轮，可在抛光打磨过程中承受一定的变形。

在第一调距块14和第二调距块15的距离调整方面，还可采用一一对应的方式、设置两个调距驱动机构16，一个调距驱动机构16驱动第一调距块14、另一个调距驱动机构16驱动第二调距块15；还可采用一个调距块固定设置、另一个调距块在调距驱动机构16的作用下行进的调距方式。

如图1-图4所示的一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，其工作原理如下：

为了实现对其高效打磨抛光，需根据旋耕刀7的表面轮廓特征进行适当的轨迹规划，为实现轨迹规划，需进行多轴联动加工，因此，布置了第一移动平台2和第二移动平台17，布置了第一移动平台2和第二移动平台17在空间上组成了相对运动的三轴机构，可以带动旋耕刀7和两个抛磨轮（即第一抛磨轮5和第二抛磨轮6）实现X轴、Y轴、Z轴方向的相对运动。进一步，考虑旋耕刀7存在弯扭复合结构且规格型号多，因此，需要加入旋转分度平台3，该旋转分度平台3根据旋耕刀7的弯扭复合程度确定所需要的转动轴数，至少需要一个。

旋耕刀7为硬质工件，而且工件表面轮廓形状复杂，因此，用砂轮等硬质抛光打磨装置往往难以胜任旋耕刀7表面抛磨，因此，本发明提出采用材质为柔性磨料砂轮的第一抛磨轮5和第二抛磨轮6，采用两组抛磨轮同时从旋耕刀7的两个侧面加工，其优点是一方面可提高效率、另一方面是平衡双侧抛磨载荷。完成刀面部分的打磨抛光后，可对刀刃部分进行打磨抛光，其原理是利用第一移动平台2、第二移动平台17、旋转分度平台3之间的相对运动，将旋耕刀7的刀刃部分转向第一抛磨轮5或第二抛磨轮6，通过第一抛磨轮5或第二抛磨轮6实现抛磨加工。

考虑到抛磨加工的作用力对抛磨加工效率和表面质量具有影响，在抛磨加工中应实时监控和调整抛磨作用力，其原理是通过第一过渡板10和第二过渡板11上分别安装压力传感器12和压块13，当第一过渡板10和第二过渡板11上分别带动第一抛磨轮5和第二抛磨轮6之间相对运动时，压力传感器12和压块13之间的距离被实时调整，两者之间的作用力被实时检测，从而获得第一抛磨轮5和第二抛磨轮6作用在旋耕刀7上的作用力。

实施例

如图1-4所示为本发明的实施例示意图。

第一移动平台2和第二移动平台17包含X/Y/Z三个运动轴，其中单个运动轴可通过电机、直线导轨、滚珠丝杠组合实现。其中，X/Y/Z轴的组合方式有多种多样，比如图中所示的第一移动平台2可实现X/Y方向的运动、第二移动平台17可实现Z方向的运动。旋转分度平台3可以由具有一个以上旋转分度机构实现，一个旋转轴如分度转台、二个轴如变位机等。

调距驱动机构16可由电机、两段带有相反旋向的螺纹轴实现，当电机带动该螺纹轴旋转时，即可带动安装于调距驱动机构16上的第一调距块14和第二调距块15相对或相向运动（相对或者相向运动取决于电机的旋向），最终带动第一抛磨轮5和第二抛磨轮6实现相对或相向运动，第一调距块14和第二调距块15可由螺纹结构实现。第一驱动机构8和第二驱动机构9的作用是分别带动第一抛磨轮5和第二抛磨轮6旋转运动，实现抛磨动作，可分别由电动机带动第一抛磨轮5和第二抛磨轮6实现旋转运动，并通过调控电机转速控制第一抛磨轮5和第二抛磨轮6的转速。第一抛磨轮5和第二抛磨轮6为柔性磨料砂轮，可用百叶轮、尼龙轮、纤维轮等实现，防止硬质砂轮因为旋耕刀7表面轮廓起伏而爆裂，提高作业安全性。

本发明的抛光打磨加工装置利用旋转分度平台3、水平运动平台和竖直运动平台等之间的配合协作，可实现旋耕刀7的复杂进给轨迹，提高抛磨效率，提高作业的平稳性和进给的柔顺性；旋转分度平台3可方便切换旋耕刀7的抛磨表面，实现刀面、刀刃等不同部位的抛磨加工，为旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨提供新的解决方案。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，包括机架（1），其特征在于：该机架（1）上布置有用于固定和调整旋耕刀（7）位置的旋耕刀调整装置、用于固定和调整抛磨轮位置的抛磨轮调整装置，旋耕刀调整装置能够分别沿X轴和Y轴方向调整旋耕刀（7）的位置、以及能够带动旋耕刀（7）旋转；抛磨轮调整装置能够沿Z轴方向调整抛磨轮的位置且抛磨轮调整装置能够调整成对设置的抛磨轮的间距，旋耕刀（7）能够伸入两抛磨轮之间；

所述的抛磨轮为柔性磨料砂轮，使得抛磨轮能够在抛光打磨过程中承受一定的变形；

所述的抛磨轮包括第一抛磨轮（5）和第二抛磨轮（6），第一抛磨轮（5）和第二抛磨轮（6）分别对应设置在第一驱动机构（8）和第二驱动机构（9）的输出端上，第一驱动机构（8）安装在第一过渡板（10）上且第二驱动机构（9）安装在第二过渡板（11）上，第一过渡板（10）固定安装在第一调距块（14）的底部且第二过渡板（11）固定安装在第二调距块（15）的底部，设置在横梁（18）上的第一调距块（14）和第二调距块（15）之间的间距能够调整，且横梁（18）安装在第二移动平台（17）的滑块上、使得横梁（18）能够沿Z轴方向在第二移动平台（17）的滑轨上升降；

所述的横梁（18）上设置有调距驱动机构（16），调距驱动机构（16）输出端的螺纹轴上设置有两段旋向相反的螺纹结构，两段旋向相反的螺纹结构上分别配套安装第一调距块（14）和第二调距块（15），第一调距块（14）和第二调距块（15）能够在调距驱动机构（16）的驱动下实现直线相向运动及相反运动；

所述的第一过渡板（10）的内侧布置有压块（13）且第二过渡板（11）的内侧布置有与压块（13）对应的压力传感器（12）；或者所述的第二过渡板（11）的内侧布置有压块（13）且第一过渡板（10）的内侧布置有与压块（13）对应的压力传感器（12）。

2.根据权利要求1所述的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，其特征在于：所述的旋耕刀调整装置包括第一移动平台（2）、旋转分度平台（3）、夹持装置（4），其中夹持装置（4）用于固定旋耕刀（7），夹持装置（4）固定安装在旋转分度平台（3）的旋转输出端上、旋转分度平台（3）固定安装在第一移动平台（2）上，第一移动平台（2）能够带动旋转分度平台（3）沿X轴和Y轴方向行进、旋转分度平台（3）能够带动夹持装置（4）旋转。

3.根据权利要求2所述的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，其特征在于：所述的第一移动平台（2）包括X轴驱动机构和Y轴驱动机构，其中旋转分度平台（3）固定安装在X轴驱动机构的平移输出端上，X轴驱动机构固定安装在Y轴驱动机构的平移输出端上，Y轴驱动机构固定安装在机架（1）上。

4.根据权利要求2所述的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，其特征在于：所述的旋转分度平台（3）包括一个以上的旋转分度轴。

5.根据权利要求1所述的旋耕刀表面耐磨涂层的抛光打磨加工装置，其特征在于：所述的第一驱动机构（8）带动第一抛磨轮（5）的旋转能实现变极调速；所述的第二驱动机构（9）带动第二抛磨轮（6）的旋转能实现变极调速。