微小零件的複合加工設備的製作方法與工藝

2023-07-29 01:58:46 2

本發明涉及微小零件的加工領域，具體地，涉及一種微小零件的複合加工設備。

背景技術：
隨著科技的發展，對微小零件的需求越來越多，對微小型零件的加工精度要求也越來越高。其中，通常微小零件是指宏觀尺寸在釐米級，部分零件尺寸特徵精度在微米級的零件，由於尺寸較小且加工難度較大，加工精度和效率難以保證。經發明人研究，出現這一問題的一個重要原因在於：由於缺乏針對微小型零件的專用加工設備，完成一個微小型零件的加工依循常規尺度零件的加工工藝，通常採用多個工藝步驟完成零件的多種加工形狀和尺寸精度要求，這就需要對微小零件採用多種設備進行多次夾裝和拆卸，這種工藝步驟增加了加工中的裝夾誤差，加之毛刺對於微小型零件的影響較常規尺度零件更大，毛刺會影響到微小型零件的裝配，甚至造成零件報廢，上述一系列問題造成了現有工藝和設備加工微小零件時的精度較差，且加工效率較低。例如同一微小型零件，首先需要用微小型加工中心對其進行切削或磨削等一次加工，然後再手工或者採用專用去毛刺設備完成去毛刺、翻邊、加工強化等二次加工。而完成上述加工工藝需要對該微小型零件採用多種設備，進行多次夾裝，從而造成微小型零件的加工精度不能保證，成品率低、加工效率低等問題。因此，提供一種能夠避免多次夾裝帶來的加工精度和效率低下的針對微小型零件的複合加工設備具有積極意義。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種微小零件的複合加工設備，該設備能夠提高微小零件的加工精度和加工效率。為了實現上述目的，本發明提供一種微小零件的複合加工設備，該複合加工設備包括銑磨加工裝置、磨料射流加工裝置、機罩和吸塵裝置，所述機罩內設置有用於夾持待加工零件的工作檯和與該工作檯相對設置的安裝座，所述銑磨加工裝置包括銑磨刀具，所述磨料射流加工裝置包括射流噴頭，所述吸塵裝置包括吸嘴，所述銑磨刀具、所述射流噴頭和所述吸嘴分別安裝在所述安裝座上並分別朝向所述工作檯延伸。優選地，所述銑磨刀具可轉動地安裝在所述安裝座的中心，所述射流噴頭和所述吸嘴分別角度可調節地設置在所述安裝座的周緣上。優選地，所述射流噴頭和所述吸嘴相反地分別設置在所述安裝座兩側的周緣上。優選地，所述安裝座包括定子和可轉動地套設在該定子外的轉臺，所述銑磨刀具安裝在所述定子的中心，所述射流噴頭和所述吸嘴分別安裝在所述轉臺上。優選地，所述射流噴頭通過銷軸鉸接在所述轉臺的周緣上，所述吸嘴通過球窩關節鉸接在所述轉臺的周緣上。優選地，所述射流噴頭為多個並且沿周向間隔布置。優選地，所述磨料射流加工裝置還包括與所述射流噴頭可斷開地連通的可控氛圍裝置，該可控氛圍裝置內充有氮氣。優選地，所述磨料射流加工裝置包括與所述射流噴頭連通的高壓氣源，該高壓氣源與所述射流噴頭之間還設置有儲能器。優選地，所述吸塵裝置包括與所述吸嘴連通的抽吸源，該抽吸源與所述吸嘴之間還設置有氣固分離裝置，所述氣固分離裝置的固體出口連通有淨化液池。優選地，所述吸塵裝置包括抽吸源和與該抽吸源連通的抽吸總管，所述機罩上形成有開口，所述抽吸總管通過該開口連接在該機罩上並與該機罩的內部連通，所述吸嘴連接有抽氣歧管，所述抽氣歧管插入所述開口中並且部分地佔據該開口的流通截面。通過上述技術方案，夾裝在工作檯上的微小零件可以通過銑磨刀具完成銑削或磨削的一次加工，並且在不進行二次夾裝的情況下，通過射流噴頭去除一次加工產生的毛刺和翻邊，以及對類似槽底等零件表面施行類似噴丸強化等的二次加工。因此，可以既可以消除微毛刺對微小型零件精度的影響，又能避免了二次裝夾產生的加工誤差，有效提升了微小零件的加工精度和效率。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：圖1是本發明優選實施方式提供的複合加工設備的結構示意圖；圖2是本發明一實施方式提供的射流噴頭、磨削刀具和吸嘴的布置方式結構圖；圖3是本發明是另一實施方式提供的射流噴頭的布置方式結構圖；圖4是本發明優選實施方式提供的吸塵裝置的局部結構示意圖。附圖標記說明1銑磨加工裝置2磨料射流加工裝置3機罩4吸塵裝置5工作檯6安裝座7立柱8橫梁9機座11銑磨刀具21射流噴頭23高壓氣源24儲能器31機罩本體32滑移門41吸嘴42抽吸源43氣固分離裝置44淨化液池61定子62轉臺63銷軸64球窩關節具體實施方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下、底、頂」通常是在本發明提供的複合加工設備正常使用的情況下定義的，具體地可參考圖1所示的圖面反向，「內、外」是指相應部件輪廓的內和外。如圖1至圖4所示，本發明提供一種微小零件的複合加工設備，由於微小零件的幾何尺寸較小，本發明通過採用一體化加工的方式，避免了多次裝夾對其加工精度和效率的影響。具體地，該複合加工設備包括銑磨加工裝置1、磨料射流加工裝置2、機罩3和吸塵裝置4，機罩3內設置有用於夾持待加工零件的工作檯5和與該工作檯5相對設置的安裝座6，銑磨加工裝置1包括銑磨刀具11，磨料射流加工裝置2包括射流噴頭21，吸塵裝置4包括吸嘴41，銑磨刀具11、射流噴頭21和吸嘴41分別安裝在安裝座6上並分別朝向工作檯5延伸。這樣，銑磨加工裝置可以通過銑磨刀具11，例如銑刀對夾裝在工作檯5上的微小零件進行成型的一次加工，例如銑槽。並且，磨料射流加工裝置2可以通過射流噴頭21對該微小零件進行去除翻邊、毛刺以及對零件表面施行類似噴丸強化等的二次加工，該二次加工可以在一次加工完成之後依次進行，也可以在一次加工進行時同步進行。在這個過程中，不需將一次加工完成後的微小零件從工作檯上拆卸再另行夾裝到其他二次加工設備中，從而保證了加工精度和加工效率。另外磨料射流本身的去毛刺工藝也能夠進一步提升微小零件的加工精度。在本發明的上述技術方案中，發明人首先根據微小零件的特性深入地研究了微小零件加工精度和效率較低的原因，並且發現其與去除加工毛刺或噴丸等加工工藝需要多次夾裝有較大關係。因此，出於對這一技術問題的考慮，創造性地提出了將磨料射流加工技術引入常用加工設備中的技術手段，從而通過磨料射流加工技術在同一加工設備中完成對微小零件的多次加工，而不需更換微小零件的加工位置，從而產生了提升微小零件的加工精度和效率的有益效果。並且為了保證磨料射流加工的正常完成並且避免汙染環境危害工人健康，機罩3的主要作用在於將加工作業點密封包圍起來，並且由吸塵裝置4通過吸嘴41對機罩3內由磨料射流加工產生的灰塵、金屬屑和廢磨料進行吸除，其中抽吸所用負壓由與吸嘴41連通的抽吸源42，如風機提供。從而保證工作的正常進行。並且在機罩的保護下，不會汙染環境。實用性更強。其中為了正常進行加工，機罩3包括機罩本體31和開閉該機罩本體31的滑移門32，滑移門32可以為了兩個並且對開設置，從而能夠在作業開始前後實現零件的夾裝和拆卸取出。其中，本發明中使用的磨料射流加工技術為本領域內公知技術，通過與射流噴頭21連通的高壓氣源23提供高壓氣流，例如氣泵。並在氣流中混合磨料而對待加工零件進行符合要求的加工。所涉及的磨料種類、佔比、射流壓力、流量等參數可以根據所加工零件的材質和加工類型等因素選擇，對此本發明不做限制。另外，本發明中提供的銑磨加工裝置1可以對微小零件進行銑削或磨削等加工，所涉及的銑磨刀具11可以為銑刀等銑削刀具或砂輪等磨具，這根據加工類型而定。例如在本發明的優選實施方式中，銑磨刀具11為銑刀。其中本發明提供的複合加工設備可以為在現有的磨削工具機上加裝磨料射流加工設備2和吸塵裝置4等設備而形成改進型設備，也可以為重新將個裝置進行生產組裝的新設備，對此本發明不做限制。為了方便完成上述的兩次加工過程中，銑磨刀具11可轉動地安裝在安裝座6的中心，射流噴頭21和吸嘴41分別活動安裝在機罩3中，以便於完成對微小零件的二次加工。具體地，射流噴頭21和吸嘴41分別角度可調節地設置在安裝座6的周緣上。這樣，在銑磨刀具11可以通過轉動完成銑削或磨削加工，而後通過調節射流噴頭21的角度可以有效地完成對待加工零件的磨料射流加工，此時配合吸嘴41的角度調節，可以針對性地對磨料射流加工的加工點位置進行吸塵，效果更好。如圖2所示，在本發明的一種實施方式中，射流噴頭21和吸嘴41對稱地設置在安裝座6相反兩側的周緣上。這樣，吸嘴41可以更好地應對射流噴頭21的工作位置，並且二者不易發生相互幹涉。進一步地，安裝座6包括定子61和可轉動地套設在該定子61外的轉臺62，銑磨刀具11安裝在定子61的中心，射流噴頭21和吸嘴41分別安裝在轉臺62上。其中定子61可以形成為中空結構，其內部設置有電機以驅動銑磨刀具轉動。轉臺62為可以為環狀結構，通過滑動配合與定子61的外周套裝，這樣轉臺62可以圍繞銑磨刀具11轉動，從而使得射流噴頭21和吸嘴41的覆蓋角度極大增加，配合射流噴頭21和吸嘴41本身的角度可調節能夠實現作業範圍的全覆蓋，實用性大大提升。在另一實施方式中，還可以設計射流噴頭21為多個並且沿周向間隔布置。這樣不論是否配置轉臺62，都能夠更大地覆蓋作業區域。回到射流噴頭21和吸嘴41的角度調節結構上，本發明採用鉸接安裝結構實現，其中射流噴頭21通過銷軸63鉸接在轉臺62的周緣上，即射流噴頭21可以繞銷軸63轉動，從而實現角度調節，具體地銷軸63水平布置，可以使得射流噴頭21在豎直面上進行角度調節，配合轉臺62的轉動，能夠實現360°全方位的作業區域覆蓋。另外，由於吸塵裝置的吸嘴41在轉臺62確定後還需要適應較多的吸塵位置，因此，設計吸嘴41通過球窩關節64鉸接在轉臺64的周緣上。球窩關節64通過球頭和窩槽的配合可以實現任意角度的旋轉，因此使得吸塵的角度最大化，在射流噴頭21的工作位置之後，可以通過調整吸嘴41的位置需找最佳的吸塵位置，吸塵效果更佳。在其他可能的實施方式中，射流噴頭21和吸嘴41的角度可調節方式可以互換或者相同，或者為其他鉸接結構，對於此類變形均應落在本發明的保護範圍中。另外，轉臺62以及射流噴頭21、吸嘴41的轉動可以通過手動調節也可以通過自動控制方式進行調節，在自動控制方式中，需要配置各自的執行元件，例如微型電機，然後由數控系統進行控制，以實現射流噴頭21精確的作業角度調節。此外還可以實現半自動控制方式，即該半自動控制系統可以包括位於機罩內的內部攝像頭等監控設備以對機罩內的工況進行監控，並據此來提示操作人員，操作人員可以通過操作手柄等操作件調節射流噴頭21或吸嘴41的角度和位置，以完成對零件的精確加工。對於此類方式也應落在本發明的保護範圍中。為了更好地實現磨料射流加工，優選地，磨料射流加工裝置2還包括與射流噴頭21可斷開地連通的可控氛圍裝置，該可控氛圍裝置內充有氮氣，通過在氣流中加入氮氣可達到在磨料射流加工過程中的冷卻目的，從而控制環境溫度，保證加工精度，使磨料氣射流能夠穩定加工。這種對氣氛的控制，可以對應有特殊要求如加工溫度控制要求的超精密微小型零件，通過可控氣氛裝置進行加工環境的控制，達到所需的加工條件，保證零件加工精度。此外，在本發明的優選實施方式中，為了增加磨料射流工作的氣流穩定，優選地，高壓氣源23與射流噴頭21之間還設置有儲能器24。這樣，高壓氣源23提供的高壓氣體可以在儲能器24中暫存並在可以再次加壓，並且在工作時有儲能器24穩定地釋放，能夠避免脈衝式的氣流對磨料射流加工的影響，使得磨料射流加工更加平順穩定，效果更好。另外為了更好地處理磨料射流加工產生的廢料，優選地，抽吸源42與吸嘴41之間還設置有氣固分離裝置43，例如採用旋風分離器對密度不同的氣體和廢磨料或金屬屑進行分離，從而排出的氣體為乾淨空氣，不會汙染周邊環境，保證生產工人的身體健康不受磨料射流加工的影響。更進一步地，氣固分離裝置43的固體出口連通有淨化液池44。這樣被分離而出的固體廢物可以自行沉澱進入淨化液中得到淨化，避免對環境的汙染，實用性更強，其中淨化液44的種類可以為根據磨料和金屬屑的種類而定，能夠實現淨化的各種液體均可。在本發明的優選實施方式中，如圖4所示，為了更有效率地實現對機罩3的吸塵，優選地，吸塵裝置與抽吸源42連通的抽吸總管45，機罩3上形成有開口47，抽吸總管45通過該開口47連接在該機罩3上並與該機罩3的內部連通，而吸嘴41連接有抽氣歧管46，抽氣歧管46插入開口47中並且部分地佔據該開口47的流通截面。這樣，抽吸源42產生的負壓會同時作用在開口47和吸嘴41上，在吸嘴41主要對磨料射流加工點的吸塵的同時，開口47不被抽氣歧管46佔據的流體截面可以對整體機罩3內的空間進行抽吸，從而有效提升了對磨料射流加工過程中產生的灰塵、金屬屑和廢磨料，吸塵效果更強。本發明上述優選實施方式提供的複合加工設備的工作過程如下：當待加工零件夾裝到工作檯5上完畢後，關上滑移門32，機罩本體31內便成為一個密閉的空間，然後銑磨刀具11開始對待加工零件進行一次加工，如銑槽成型，同時，高壓氣源23提供高壓氣體進入儲能器24後進一步加壓，並加入或不加入一定量的磨料，然後壓入射流噴頭21，氣體與磨料經過該射流噴頭21噴出後可以消除銑磨刀具11加工後殘留在槽兩側的翻遍和毛刺，以及對槽底施行類似噴丸強化等的二次加工，達到一體化加工的目標。與此同時，吸塵裝置4的抽吸源42開始工作形成負壓，機罩本體32內的金屬粉塵通過抽氣歧管46和開口47被吸入作為氣固分離裝置43的旋風分離器中，由於金屬和空氣的密度不同，金屬粉塵在旋風分離器內的離心風力的作用下甩至旋風分離器內壁並沉降至裝有液體的淨化液池44中，而抽吸源42內排出乾淨空氣。另外，在本發明構思的啟發下，本領域技術人員可以再加入其它的表面強化處理設備如滲碳滲氮、噴強化塗層等以對微小零件完成表面處理，使得本發明提供的複合加工設備的加工效果更好。綜上，本發明提供的複合加工設備能夠有效提升微小零件的加工精度和效率，具有較高的實用性和推廣價值。以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。