CN117444794A - 增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置及打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置及打磨方法，涉及零部件磨削技术领域，其包括底座，其内部中空，用于集成安装电路结构；十字驱动机构，其安装于底座的上部且驱动部朝上；安装板，其固定于十字传动机构的驱动部的上部，用作连接基础和增大装置的作业范围；打磨电机，其设置于安装板的一端且输出轴水平朝向底座外；磨头，其呈柱状且偏心安装于打磨电机的输出轴；控制器，其安装于底座且电连接于十字驱动机构和打磨电机。本申请具有方便在维修加工现场将零部件表面处理出所需的粗糙度的效果。

Description

增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置及打磨方法

技术领域

本申请涉及零部件磨削技术领域，尤其是涉及一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置及打磨方法。

背景技术

目前，对铁质材料等金属零部件进行维修时，时常会遇到重新上涂层进行防锈的作业需求。为提高涂层从零部件上脱落的几率，需要对零部件的局部维修面增加表面粗糙度。

表面粗糙度增强方法有喷砂、抛丸，这需要在有设备的情况下才能完成，对于不具备喷砂、抛丸的现场等，只能通过手持打磨机、利用砂纸进行打磨处理，然而上述打磨后的表面粗糙度较低，无法达到涂层施工的要求，对涂层的附着能力会有很大的影响，难以满足长期腐蚀与防护的要求，因此本申请提出一种新的技术方案。

发明内容

为了方便在维修加工现场将零部件表面处理出所需的粗糙度，本申请提供一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置及打磨方法。

第一方面，本申请提供一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，采用如下的技术方案：

一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，包括：

底座，其内部中空，用于集成安装电路结构；

十字驱动机构，其安装于底座的上部且驱动部朝上；

安装板，其固定于十字传动机构的驱动部的上部，用作连接基础和增大装置的作业范围；

打磨电机，其设置于安装板的一端且输出轴水平朝向底座外；

磨头，其呈柱状且偏心安装于打磨电机的输出轴；以及，

控制器，其安装于底座且电连接于十字驱动机构和打磨电机；

其中，所述控制器配置为：

获取磨头的直径和偏心参数，并计算磨头面在竖方向上的最大高度变化量H；

定义十字驱动机构有两个驱动方向且两个驱动方向分别为X轴方向和Y轴方向；

若控制十字驱动机构在X轴方向上活动，则以预设的随机数生成器生成Y轴向干扰参数y1，且控制十字驱动机构同步在Y轴方向以±y1进行活动，根据最大高度变化量H控制十字驱动机构在X轴方向上的驱动速度v1；

若控制十字驱动机构在Y轴方向上活动，则以预设的随机数生成器生成X轴向干扰参数x1，且控制十字驱动机构同步在X轴方向以±x1进行活动，根据最大高度变化量H控制十字驱动机构在Y轴方向上的驱动速度v2；

其中，x1和y1分别小于预设的最大随机量。

可选的，所述打磨电机的输出轴偏心固定有止动盘，所述止动盘背离打磨电机的一面固定有轴杆，所述轴杆为多棱柱状，所述磨头套设于轴杆且与止动盘同中心轴线，所述轴杆的强度小于打磨电机的输出轴的强度。

可选的，所述控制器配置为：

记录磨头的换新时间，并统计打磨电机的工作时间，计算得到磨头的使用时长t1；

根据磨头的使用时长t1和预设的标准使用寿命，预估磨头的损耗率；

根据磨头的损耗率调整十字驱动机构在X轴方向和在Y轴方向上的驱动速度。

可选的，所述安装板上设置有拓展支架，所述拓展支架上至少一段横向延伸且端头区安装有测距模块，所述测距模块电连接于控制器，所述控制器配置为：

记录测距模块与打磨电机的输出轴的中心轴的高差为h1；

当测距模块反馈的距离检测值h3＞（h1+1/2H），则输出无效打磨提示。

可选的，所述安装板上固定有导轨，所述导轨上滑移连接有滑块，所述拓展支架固定于滑块。

可选的，所述底座的侧面设置有显示器，所述显示器电连接于控制器且至少用于显示测距模块的距离检测值h3。

可选的，所述底座包括上底座、下底座和伺服电缸，所述伺服电缸内置于下底座内且杆端朝上，所述上底座固定于伺服电缸的杆端；所述伺服电缸电连接于控制器，所述控制器配置为：当距离检测值h3-（h1+1/2H）的差值符合预设的微调触发阈值，则根据距离检测值h3与（h1+1/2H）控制伺服电缸进行活动并在两者的差值符合打磨条件时停止活动。

可选的，所述底座的下部侧壁成型有锚固耳，所述锚固耳开设有通孔。

第二方面，本申请提供一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨方法，采用如下的技术方案：

一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨方法，应用如上述任一所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置对零部件的平直表面进行打磨处理。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：可以通过十字驱动机构带动打磨电机自动进行打磨处理，过程中表面磨毛位置随机变化，又因为偏心的磨头的存在有效打磨深度在打磨过程中在变化，由此多次重复X轴、Y轴方向的打磨或X轴Y轴交叉打磨时可形成处理深度随机变化的表面，满足较大粗糙度的加工需求，由于不需要借助喷砂、抛丸，所以更方便在维修加工现场将零部件表面处理出所需的粗糙度。

附图说明

图1是本装置的整体结构示意图；

图2是偏心参数放大后的磨头在竖方向上最大、最小高度时的结构示意图；

图3是本装置的控制结构示意图；

图4是应用本装置得到的产品及测试结果示意图。

附图标记说明：1、底座；11、上底座；12、下底座；13、锚固耳；2、十字驱动机构；3、安装板；4、打磨电机；41、止动盘；5、磨头；6、控制器；7、拓展支架；71、测距模块；72、导轨；73、滑块；8、显示器；9、伺服电缸。

实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置。

参照图1-3，增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置包括：底座1、十字驱动机构2、安装板3、打磨电机4、磨头5和控制器6。

底座1呈长方体结构，在其前后两个侧壁分别固定有两个锚固耳13，锚固耳13沿厚度方向开设有通孔。锚固耳13使得底座1在必要时，可以通过地钉锚固在地上，保障加工过程中装置的稳定性。

十字驱动机构2可以是十字丝杆滑台、十字直线模组等；优选的，在下的滑台、模组为两个，以增强十字驱动时的稳定性。十字驱动机构2固定在底座1的上部面。

安装板3为扁平的长方形板，其长度方向平行于十字驱动机构2在上的滑台、模组的驱动方向；底部与十字驱动机构2在上的滑台、模组的驱动部（滑块）进行固定；连接点，优先至少为两个。打磨电机4固定在安装板3上。

根据上述设置，一方面，可以增强打磨电机4的安装稳固性，另一方面可通过安装板3令打磨电机4在必要时置于底座1的侧方，增大作业范围，满足多种场景下的加工需求。

打磨电机4在安装板3上水平安装，其输出轴伸出底座1的侧面。磨头5安装于打磨电机4的输出轴且为偏心关系。偏心量可以是：mm级的2mm-5mm，也可以是cm级的0.8-1.5cm；根据是连续粗糙处理、间歇磨毛处理等需求选择。

打磨电机4和十字驱动机构2分别电连接于控制器6，控制器6即集成有处理器的控制电路板，其安装于底座1的内腔中。控制器6配置为：

获取磨头5的直径和偏心参数，并计算磨头面在竖方向上的最大高度变化量H。

参照图2，其为偏心参数放大后的磨头5在竖方向上最大、最小高度时的结构示意图；其中A点为真实中心，B点为此时的偏心点，C点为圆上的点；假设A点到B点为7cm，B点到C点为9cm，则当前磨头5的半径为16cm，偏心参数为7cm；

定义B点为原点，则最大高度变化量为向上（16+7）cm，向下（9+16）cm，因此H=（16+7）+（9+16）=48cm；根据该公式可知，偏心参数和直径越大，H越大。

而对某一个水平的表面打磨时，调整好磨头5的相对高度，假设磨头始终摩擦表面，理论上H越大，能改变的表面高度越大，这在磨头5移动的情况下可产生深浅不一的表面，改变粗糙度；假设磨头不是始终摩擦表面，出现一会以a深度打磨表面，一会a减小直到为0，一会从0逐渐增大至a深度的情况，由此令表面不再平整，即改变粗糙度。

控制器6还配置：

定义十字驱动机构2有两个驱动方向且两个驱动方向分别为X轴方向和Y轴方向；

若控制十字驱动机构2在X轴方向上活动，则以预设的随机数生成器生成Y轴向干扰参数y1，且控制十字驱动机构2同步在Y轴方向以±y1进行活动，根据最大高度变化量H控制十字驱动机构2在X轴方向上的驱动速度v1；

若控制十字驱动机构2在Y轴方向上活动，则以预设的随机数生成器生成X轴向干扰参数x1，且控制十字驱动机构2同步在X轴方向以±x1进行活动，根据最大高度变化量H控制十字驱动机构2在Y轴方向上的驱动速度v2；其中，x1和y1分别小于预设的最大随机量。

可以理解的是，随机数生成器为成熟的现有技术，本装置仅仅只是通过其取一个随机数值，因此采用现有技术即可，因此不再赘述。

根据上述设置，本装置可以通过十字驱动机构2带动打磨电机4自动进行打磨处理，过程中，因为干扰参数y1和干扰参数x1的设置，所以表面磨毛位置随机变化，又因为偏心的磨头5的存在有效打磨深度在打磨过程中又在变化，由此多次重复X轴、Y轴方向的打磨或X轴Y轴交叉打磨时可形成处理深度随机变化的表面，满足较大粗糙度的加工需求，由于不需要借助喷砂、抛丸，所以更方便在维修加工现场将零部件表面处理出所需的粗糙度。

通过前述关于最大高度变化量H的分析可知，H越大能处理的深度越大，因此一方面为了减小磨头5历次刮除表面材料的压力（刮得越深，难度越大，磨头5水平移动太快损坏快），另一方面，为了令表面起伏更多，所以：

1）、根据最大高度变化量H控制十字驱动机构2在X轴方向上的驱动速度v1；

2）、根据最大高度变化量H控制十字驱动机构2在Y轴方向上的驱动速度v2。

上述H与V1、H与V2的关系可是H越大，V1/V2越小；比值由厂家工作人员预先设置。

在另一个实施例中，与上述的区别在于：参照图，打磨电机4的输出轴通偏心套设止动盘41且通过径向的销轴固定；止动盘41背离打磨电机4的一面固定有轴杆，轴杆为多棱柱状，磨头5套设于轴杆且与止动盘41同中心轴线，轴杆的强度小于打磨电机4的输出轴的强度。

根据上设设置，如果工作人员没有调节好磨头5与待打磨面之间的间距，打磨面又硬度很大时，更大几率崩坏的止动盘41的轴杆，即采用类似自毁的方式对打磨电机4进行保护，减小出现意外时的经济损失。

在另一个实施例中，控制器6配置为：

记录磨头5的换新时间，并统计打磨电机4的工作时间，计算得到磨头5的使用时长t1；

根据磨头5的使用时长t1和预设的标准使用寿命，预估磨头5的损耗率；

根据磨头5的损耗率调整十字驱动机构2在X轴方向和在Y轴方向上的驱动速度。

可以理解的是，磨头5随着使用被损耗，直径均存在减小的情况（粒度也可能减小），所以如果还是按照新的磨头5的相同控制参数进行磨毛，产生的粗糙度不同于新的磨头5；而通过前述分析可知磨头5的直径越大H越大，H越大V1/V2可以相对减小，因此在直径减小后，V1/V2可以相对调整，例如：增大；V1/V2与损耗率的数字关系，即调整关系同样由厂家设置，某一种示例如：V1/V2*（1+损耗率）。

在另一个实施例中，安装板3上设置有拓展支架7，拓展支架7上至少一段横向延伸且端头区安装有测距模块71，测距模块71可以是激光测距探头；拓展支架7可以呈倒置的L状；测距模块71电连接于控制器6，控制器6配置为：

记录测距模块71与打磨电机4的输出轴的中心轴的高差为h1；

当测距模块反馈的距离检测值h3＞（h1+1/2H），则输出无效打磨提示。

参照图2，假设D点为测距模块71的位置，可知D点和E点之间的间距为h1，因此当h3=（h1+1/2H）时，刚好磨头5刚好能接触待打磨的表面；当h3＞（h1+1/2H），磨头5无法接触待打磨的表面。

根据上述可知，本装置可以帮助工作人员调整零部件和磨头5的相对位置。

在安装板3上固定有导轨72，导轨72上滑移连接有滑块73，拓展支架7固定于滑块73。通过该设置，工作人员可以将拓展支架7拆下，以避免本装置在搬运过程中不慎压弯拓展支架7，导致上述提示功能出错。

参照图1，底座1的侧面设置有显示器8，显示器8电连接于控制器6且至少用于显示测距模块71的距离检测值h3。

显示器8的设置令工作人员可以通过观察h3的变化调整磨头5相对零部件的高度位置。可以理解的是，显示器8还可以用于显示打磨电机4的转速、十字驱动机构2在X轴方向、Y轴方向上的驱动速度等。

在另一个实施例中，底座1包括上底座11、下底座12和伺服电缸9，伺服电缸9内置于下底座12内，缸体固定在下且杆端朝上。上底座11固定于伺服电缸9的杆端。

伺服电缸9电连接于控制器6，此时，控制器6配置为：当距离检测值h3-（h1+1/2H）的差值符合预设的微调触发阈值（如：5cm），则根据距离检测值h3与（h1+1/2H）控制伺服电缸9进行活动并在两者的差值符合打磨条件（如：1/5的磨头5直径）时停止活动。

根据上述可知，本装置在工作人员大致调好磨头5和零部件的位置后，可以自动进行最后的微调，降低工作人员的使用难度。伺服电缸9的精度越大，效果越好；且伺服电缸9升降时，打磨电机4优先为开机状态。

本申请实施例还公开一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨方法。

增加铸铁零件表面粗糙度的打磨方法，其应用如上述任一所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置对零部件的平直表面进行打磨处理。

参照图4，根据上述设置，可得到如图4所示的产品及测试结果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于，包括：

底座（1），其内部中空，用于集成安装电路结构；

十字驱动机构（2），其安装于底座（1）的上部且驱动部朝上；

安装板（3），其固定于十字传动机构的驱动部的上部，用作连接基础和增大装置的作业范围；

打磨电机（4），其设置于安装板（3）的一端且输出轴水平朝向底座（1）外；

磨头（5），其呈柱状且偏心安装于打磨电机（4）的输出轴；以及，

控制器（6），其安装于底座（1）且电连接于十字驱动机构（2）和打磨电机（4）；

其中，所述控制器（6）配置为：

获取磨头（5）的直径和偏心参数，并计算磨头（5）面在竖方向上的最大高度变化量H；

定义十字驱动机构（2）有两个驱动方向且两个驱动方向分别为X轴方向和Y轴方向；

若控制十字驱动机构（2）在X轴方向上活动，则以预设的随机数生成器生成Y轴向干扰参数y1，且控制十字驱动机构（2）同步在Y轴方向以±y1进行活动，根据最大高度变化量H控制十字驱动机构（2）在X轴方向上的驱动速度v1；

若控制十字驱动机构（2）在Y轴方向上活动，则以预设的随机数生成器生成X轴向干扰参数x1，且控制十字驱动机构（2）同步在X轴方向以±x1进行活动，根据最大高度变化量H控制十字驱动机构（2）在Y轴方向上的驱动速度v2；

其中，x1和y1分别小于预设的最大随机量。

2.根据权利要求1所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述打磨电机（4）的输出轴偏心固定有止动盘（41），所述止动盘（41）背离打磨电机（4）的一面固定有轴杆，所述轴杆为多棱柱状，所述磨头（5）套设于轴杆且与止动盘（41）同中心轴线，所述轴杆的强度小于打磨电机（4）的输出轴的强度。

3.根据权利要求1所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述控制器（6）配置为：

记录磨头（5）的换新时间，并统计打磨电机（4）的工作时间，计算得到磨头（5）的使用时长t1；

根据磨头（5）的使用时长t1和预设的标准使用寿命，预估磨头（5）的损耗率；

根据磨头（5）的损耗率调整十字驱动机构（2）在X轴方向和在Y轴方向上的驱动速度。

4.根据权利要求1所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述安装板（3）上设置有拓展支架（7），所述拓展支架（7）上至少一段横向延伸且端头区安装有测距模块（71），所述测距模块（71）电连接于控制器（6），所述控制器（6）配置为：

记录测距模块（71）与打磨电机（4）的输出轴的中心轴的高差为h1；

当测距模块（71）反馈的距离检测值h3＞（h1+1/2H），则输出无效打磨提示。

5.根据权利要求4所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述安装板（3）上固定有导轨（72），所述导轨（72）上滑移连接有滑块（73），所述拓展支架（7）固定于滑块（73）。

6.根据权利要求4所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述底座（1）的侧面设置有显示器（8），所述显示器（8）电连接于控制器（6）且至少用于显示测距模块（71）的距离检测值h3。

7.根据权利要求4所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述底座（1）包括上底座（11）、下底座（12）和伺服电缸（9），所述伺服电缸（9）内置于下底座（12）内且杆端朝上，所述上底座（11）固定于伺服电缸（9）的杆端；所述伺服电缸（9）电连接于控制器（6），所述控制器（6）配置为：当距离检测值h3-（h1+1/2H）的差值符合预设的微调触发阈值，则根据距离检测值h3与（h1+1/2H）控制伺服电缸（9）进行活动并在两者的差值符合打磨条件时停止活动。

8.根据权利要求1所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置，其特征在于：所述底座（1）的下部侧壁成型有锚固耳（13），所述锚固耳（13）开设有通孔。

9.一种增加铸铁零件表面粗糙度的打磨方法，其特征在于：应用如权利要求1-8任一所述的增加铸铁零件表面粗糙度的打磨装置对零部件的平直表面进行打磨处理。