CN108747843B - 一种五轴喷丸设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于喷丸设备技术领域，涉及一种五轴喷丸设备，解决了现有喷丸设备不能同时满足旋转类和非旋转类零件的喷丸处理及不能一次实现用两种钢丸进行交替喷丸处理的问题。该设备包括喷丸工作室和设在其下方的弹丸收集仓，二者之间设有X轴运动导轨，在喷丸工作室顶部设有Y轴运动导轨；还包括弹丸输送系统、弹丸提升系统、气源处理系统、控制装置、设在X轴运动导轨上的X轴方向产品移动平台、可相对于X轴方向产品移动平台转动的A轴产品转动平台、设在Y轴运动导轨上的Y轴方向喷嘴移动平台、可相对于Y轴方向喷嘴移动平台移动的Z轴方向喷嘴移动平台、可相对于Z轴方向喷嘴移动平台转动的B轴喷嘴转动平台、弹丸分离装置及两组正压喷丸系统。

Description

一种五轴喷丸设备

技术领域

本发明属于喷丸设备技术领域，具体涉及一种五轴喷丸设备。

背景技术

喷丸强化处理是减少零件疲劳，提高零件寿命的有效方式之一，喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到零件表面，使零件表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于零件表面压应力的存在，当零件承受载荷时可以抵消一部分应力，从而提高零件的疲劳强度。

目前现有的喷丸设备多为三轴和四轴，所谓三轴和四轴是指能够控制产品安装平台和喷嘴安装平台实现几个轴的运动的轴数总计。现有的喷丸设备其结构通常包括喷丸工作室，产品安装平台、喷嘴安装平台、弹丸收集仓、弹丸输送系统、弹丸提升系统、正压或负压喷丸系统、气源处理系统、控制装置；喷丸工作室的周围封闭且设置有门；弹丸收集仓设置在喷丸工作室的下部；正压喷丸系统包括喷丸罐以及与喷丸罐连通的喷嘴；产品安装平台用于装夹待喷丸处理工件，喷嘴装夹在喷嘴安装平台上；喷丸处理过程中，待喷丸处理工件和喷嘴均位于喷丸工作室的内部；喷出的弹丸落入弹丸收集仓后，通过弹丸输送系统输送至弹丸提升系统，然后由弹丸提升系统将弹丸输送至喷丸罐，完成弹丸的循环使用；气源处理系统上设置有进气孔和出气孔；气源处理系统为正压或负压喷丸系统以及整个喷丸设备的其它用气设备提供稳定压力、流量和干燥的压缩空气；控制装置控制整个喷丸设备的用电及运转，并为用户提供一个操作界面。

现有的三轴和四轴喷丸设备在实际使用中，由于受到自身轴数的限制，其通常存在以下应用缺陷：

(1)一种设备只能针对旋转类零部件或非旋转类零部件两类零部件中的一类进行喷丸强化处理；

(2)一台设备一次只能对于同一硬度材料的零部件进行喷丸处理；且其更换钢丸非常繁琐，耗时耗工。

因此，目前针对较大产品如起落架等的一整套零部件进行喷丸强化处理时，至少需要两台以上的喷丸设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种五轴喷丸设备，以解决现有喷丸设备存在的不能同时满足旋转类零部件和非旋转类零部件的喷丸处理，以及不能一次实现对两种不同硬度材料的零部件进行交替喷丸处理的技术问题。

本发明所采用的技术方案是，一种五轴喷丸设备，包括喷丸工作室、弹丸收集仓、弹丸输送系统、弹丸提升系统、正压喷丸系统、气源处理系统以及控制装置；喷丸工作室周围封闭且设置有仓门；弹丸收集仓设置在喷丸工作室的下方；其特殊之处在于：

还包括X轴方向产品移动平台、A轴产品转动平台、Y轴方向喷嘴移动平台、Z轴方向喷嘴移动平台、B轴喷嘴转动平台以及弹丸分离装置；

在所述喷丸工作室和弹丸收集仓之间沿水平方向设置有X轴运动导轨，且X轴运动导轨穿过所述仓门；X轴方向产品移动平台包括第一电机、第一传动装置以及第一小车；所述第一小车的下部设置有与X轴运动导轨相适配的第一滚轮，第一小车设置在X轴运动导轨上；第一电机通过所述第一传动装置驱动第一小车移动；

A轴产品转动平台包括第四电机、第四减速机、产品转台以及轴承；第四电机通过第四减速机与产品转台的转轴连接；所述产品转台通过轴承与第一小车的框架本体连接；产品转台用于放置待喷丸处理工件；

在所述喷丸工作室的顶部上表面水平设置有与X轴运动导轨垂直的Y轴运动导轨；Y轴方向喷嘴移动平台包括第二电机、第二传动装置以及第二小车；所述第二小车下部设置有与Y轴运动导轨相适配的第二滚轮，第二小车设置在Y轴运动导轨上；第二电机通过所述第二传动装置驱动第二小车移动；

Z轴方向喷嘴移动平台包括第三电机、提升传动装置以及Z轴基座框架；第三电机固定设置在所述第二小车的框架本体上；第三电机通过提升传动装置驱动所述Z轴基座框架上下移动；

B轴喷嘴转动平台设置在喷丸工作室的内部；B轴喷嘴转动平台包括依次连接的第五电机、第五减速机以及第六减速机，还包括喷嘴夹具；所述第六减速机至少包括两个输出轴；所述喷嘴夹具的数量与第六减速机的输出轴的数量相同，且分别对应地安装在第六减速机的输出轴上；第五减速机和第六减速机均与所述Z轴基座框架固连；

所述正压喷丸系统有两组；每组正压喷丸系统包括喷丸罐、第一流量调节阀、第一喷嘴以及压力调节阀；每组中喷丸罐的出料口与第一流量调节阀的进料口连通，第一流量调节阀的出料口与第一喷嘴的进料口连通，第一喷嘴安装在喷嘴夹具上；每组中第一流量调节阀的气孔与本组的喷丸罐的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐的气罐出气孔连通；每组中压力调节阀的出气孔与喷丸罐的气罐进气孔连通；两个压力调节阀的进气孔均与所述气源处理系统的出气孔连通；

所述的弹丸分离装置的进料口与弹丸提升系统的出料口连通，弹丸分离装置的两个出料口分别与两个喷丸罐的进料口连通。

进一步地，为了能满足不同结构工件喷丸处理的需求，使喷嘴可绕不同方向的轴进行旋转，且为了使产品转台和第一小车框架本体之间的连接更加可靠，所述第六减速机有三个输出轴，且三个输出轴相互垂直；所述轴承为转台轴承。

进一步地，为了使每组正压喷丸系统不仅能实现自动喷丸，而且可实现手动喷丸，每组正压喷丸系统还包括第二控制阀、第三控制阀第四控制阀、第二流量调节阀、第二喷嘴以及第五控制阀；

每组中喷丸罐的出料口分两路，一路通过弹丸管道依次连接第二控制阀以及第一流量调节阀的进料口；另一路通过弹丸管道依次连接第四控制阀以及第二流量调节阀的进料口，第二流量调节阀的出料口与第二喷嘴的进料口连接；

第一流量调节阀的气孔通过第三控制阀与本组的喷丸罐的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐的气罐出气孔连通；第二流量调节阀的气孔通过第五控制阀与本组的喷丸罐的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐的气罐出气孔连通。

进一步地，为了使供给喷丸罐的气体更加净化，且能方便地对气流进行控制，还包括第十控制阀；

每组正压喷丸系统还包括空气过滤器；

每组中空气过滤器的出气孔与压力调节阀的进气孔连通；

两个空气过滤器的进气孔均与第十控制阀的出气孔连通，第十控制阀的进气孔与气源处理系统的出气孔连通。

进一步地，为了方便地实现弹丸输送、弹丸提升以及弹丸分离，所述弹丸输送系统包括第一螺旋输送器以及第二螺旋输送器；

所述弹丸提升系统包括第一提升机、第一上集料仓、第一控制阀以及第一上集料仓上料位计；第一上集料仓上料位计设置在第一上集料仓的内腔上端；

所述弹丸分离装置为振动筛；

第一螺旋输送器设置在弹丸收集仓的底部；第一螺旋输送器的出料口与第二螺旋输送器的进料口连通，第二螺旋输送器的出料口和第一提升机的进料口连通，第一提升机的出料口与第一上集料仓的进料口连通；第一上集料仓的出料口通过弹丸管道依次连接第一控制阀以及振动筛的进料口。

进一步地，为了能对喷丸处理中表面损坏的弹丸进行挑选，并对减少的弹丸方便地进行补给，且能对整个挑选和补给过程方便地进行控制，每组所述正压喷丸系统还包括下集料仓、第九控制阀、第八控制阀、第二提升机、第二上集料仓、第七控制阀、第六控制阀以及螺旋分选器；

弹丸分离装置的两个出料口分别与两个下集料仓的进料口连通；

每组中下集料仓的出料口、第九控制阀、第八控制阀以及第二提升机的进料口依次通过弹丸管道连接；第二提升机的出料口与第二上集料仓的进料口连通；第二上集料仓的出料口分两路，一路通过弹丸管道依次与第七控制阀以及喷丸罐的进料口连接，另一路通过弹丸管道依次与第六控制阀以及螺旋分选器的进料口连接；螺旋分选器的完整钢丸出口与第一螺旋输送器的进料口连通；

所述下集料仓的内腔上端和内腔下端分别设置下集料仓上料位计和下集料仓下料位计；所述第二上集料仓的内腔上端设置有第二上集料仓上料位计；所述喷丸罐的内腔上端和内腔下端分别设置有喷丸罐上料位计和喷丸罐下料位计。

进一步地，为了方便地对五轴喷丸设备进行控制，所述控制装置包括数控系统以及与数控系统连接的电气控制系统；

所述数控系统控制第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机以及第五伺服电机的转动以及对电气控制系统进行联控；

所述电气控制系统对弹丸输送系统、弹丸提升系统、正压喷丸系统、气源处理系统以及弹丸分离装置中的电器元件进行控制。

进一步地，为了实现沿X轴、Y轴、Z轴移动的结构简单、可靠，并且沿Z轴运动时不会出现晃动现象，所述第一传动装置、第二传动装置、提升传动装置均为钢丝绳滑轮传动装置；所述的钢丝绳滑轮传动装置中的钢丝绳均为包胶钢丝绳；

所述的Y轴方向喷嘴移动平台还包括竖直设置的运动导柱，所述运动导柱与第二小车的框架本体固连；所述Z轴基座框架上设置有与所述运动导柱相适配的孔或导轮。

进一步地，为了在喷丸过程中，一方面弹丸不会对周围设备造成损坏，另一方面也能对弹丸起到一定保护作用，所述的Z轴方向喷嘴移动平台还包括弹丸防护装置；

所述的第五电机、第五减速机以及第六减速机均设置在Z轴基座框架的内部；所述弹丸防护装置设置在Z轴基座框架的外部；

所述喷丸工作室还包括橡胶内保护，所述橡胶内保护铺设在喷丸工作室四周墙壁和顶部天花板的内表面上。

进一步地，为了使喷丸设备对周围的环境的影响较小，使工作人员能在一个相对舒适的环境中操作喷丸设备，还包括抽风除尘系统以及外壳；

所述抽风除尘系统与电气控制系统连接；

所述外壳由隔音板或隔音墙围成；

弹丸提升系统、弹丸分离装置、气源处理系统、抽风除尘系统以及正压喷丸系统中除第一喷嘴和第二喷嘴外均设置在所述外壳的内部。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的五轴喷丸设备包括X轴方向产品移动平台、A轴产品转动平台、Y轴方向喷嘴移动平台、Z轴方向喷嘴移动平台、B轴喷嘴转动平台，这样能控制待喷丸处理工件和喷嘴共计实现五个轴的运动，因而可同时满足旋转类零部件和非旋转类零部件的喷丸处理；另外，本发明的五轴喷丸设备包括两组正压喷丸系统，还包括有弹丸分离装置，因而可同时提供两种弹丸，能满足对两种不同硬度材料的零部件进行交替喷丸处理的要求，避免了更换弹丸和搬运零件的繁琐过程；因此，本发明解决了现有喷丸设备存在的不能同时满足旋转类零部件和非旋转类零部件的喷丸处理，以及不能一次实现对两种不同硬度材料的零部件进行交替喷丸处理的技术问题。可用于大型复杂曲面工件的喷丸强化处理。

(2)本发明中优选地第六减速机有三个输出轴，且三个输出轴相互垂直，这样喷嘴可绕三个相互垂直的轴旋转，能满足更多结构种类的工件的喷丸处理需求。

(3)本发明中优选地轴承为转台轴承，转台轴承不但能够承受径向力，而且也能承受轴向力，安装方便，使产品转台和第一小车框架本体之间的连接更加可靠。

(4)本发明中优选地每个喷丸罐连接有两个流量调节阀，并且两个流量调节阀各连接有一个喷嘴，这样每组正压喷丸系统不仅能实现自动喷丸，而且可实现手动喷丸。

(5)本发明中优选地每组正压喷丸系统包括螺旋分选器，可方便地对表面损坏的弹丸进行挑选；另外，每组正压喷丸系统还包括有上、下集料仓和提升机，不仅能满足弹丸从弹丸分离装置到喷丸罐的输送，而且通过设置下集料仓，更能方便地对弹丸进行补给；再者本发明中优选地在各上、下集料仓中均设置有料位计，并且设置有多个控制阀，这样可方便地对各上、下集料仓中的弹丸量进行监控和控制。

附图说明

图1是本发明实施例整体结构示意图；

图2是本发明实施例用通过B轴喷嘴转动平台的转动轴且与X轴方向产品移动平台移动方向平行的平面剖切后的剖视图；

图3是本发明实施例的系统原理图。

图中各标号的说明如下：

100-喷丸工作室，101-X轴运动导轨，102-Y轴运动导轨，200-弹丸收集仓，300-弹丸输送系统，301-第一螺旋输送器，302-第二螺旋输送器，400-弹丸提升系统，401-第一提升机，402-第一上集料仓，403-第一控制阀，500-正压喷丸系统，501-空气过滤器，502-压力调节阀，503-喷丸罐，504-第二控制阀，505-第一流量调节阀，506-第一喷嘴，507-第三控制阀，508-第四控制阀，509-第二流量调节阀，510-第二喷嘴，511-第五控制阀，512-喷丸罐下料位计，513-喷丸罐上料位计，514-螺旋分选器，515-第六控制阀，516-第七控制阀，517-第二上集料仓，518-第二上集料仓上料位计，519-第二提升机，520-第八控制阀，521-第九控制阀，522-下集料仓，523-下集料仓下料位计，524-下集料仓上料位计，600-气源处理系统，700-第十控制阀，800-控制装置，801-电气控制系统，802-工作监控仿真系统，803-数控系统，900-抽风除尘系统，1000-弹丸分离装置，1100-吊装装置，1200-土建基础，1300-X轴方向产品移动平台，1301-第一电机，1302-第一传动装置，1303-第一小车，1304-第一滚轮，1400-A轴产品转动平台，1401-第四电机，1402-第四减速机，1403-产品转台，1404-轴承，1500-Y轴方向喷嘴移动平台，1501-第二电机，1502-第二传动装置，1503-第二小车，1504-第二滚轮，1600-Z轴方向喷嘴移动平台，1601-第三电机，1602-提升传动装置，1603-Z轴基座框架，1604-运动导柱，1700-B轴喷嘴转动平台，1701-第五电机，1702-第五减速机，1703-第六减速机，1704-喷嘴夹具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1至图3，本发明一种五轴喷丸设备，包括喷丸工作室100、X轴方向产品移动平台1300、A轴产品转动平台1400、Y轴方向喷嘴移动平台1500、Z轴方向喷嘴移动平台1600、B轴喷嘴转动平台1700、弹丸收集仓200、弹丸输送系统300、弹丸提升系统400、弹丸分离装置1000、正压喷丸系统500、气源处理系统600以及控制装置800。

参见图1和图2，在本实施例中，喷丸工作室100包括周围封闭的钢结构室、钢结构室上设置有推拉式的产品仓门以及带观察窗的人工仓门，钢结构室的四周墙壁和顶部天花板的内表面上铺设有橡胶内保护，橡胶内保护不仅能减少弹丸对钢结构室墙面的损坏，而且能对弹丸起到一定的保护作用。弹丸收集仓200设置在喷丸工作室100的下方，在弹丸收集仓200和喷丸工作室100之间设置有水平的隔网，弹丸可穿过隔网落入弹丸收集仓200，且人可在隔网上行走；为了人员操作喷丸设备时行走方便，本实施例中将弹丸收集仓200设置在土建基础1200的地坑中，喷丸工作室100位于土建基础1200上，上述隔网的上表面与土建基础1200的地面平齐。在上述隔网的上表面沿水平方向设置有X轴运动导轨101，且X轴运动导轨101穿过上述推拉式产品仓门；在喷丸工作室100的顶部上表面水平设置有与X轴运动导轨101垂直的Y轴运动导轨102。

X轴方向产品移动平台1300包括第一伺服电机1301、第一传动装置1302以及第一小车1303；第一小车1303的下部设置有与X轴运动导轨101相适配的第一滚轮1304，第一小车1303设置在X轴运动导轨101上；第一伺服电机1301通过第一传动装置1302驱动第一小车1303沿X轴运动导轨101移动。在本实施例中，第一传动装置1302优选地为钢丝绳滑轮传动装置，且钢丝绳滑轮传动装置中的钢丝绳优选地为包胶钢丝绳；第一传动装置1302除了选用本实施例的钢丝绳滑轮传动装置外，也可选用链轮链条、齿轮齿条等其他传动装置。

A轴产品转动平台1400包括第四伺服电机1401、第四减速机1402、产品转台1403以及轴承1404；第四伺服电机1401通过第四减速机1402与产品转台1403的转轴连接；产品转台1403通过轴承1404与第一小车1303的框架本体连接；产品转台1403用于放置待喷丸处理工件。本实施例中为了使产品转台1403和第一小车1303的框架本体连接更加可靠，轴承1404优选地选用转台轴承，转台轴承不仅能承受径向力，也能承受轴向力，而且安装也非常方便。这样产品转台1403不仅能带动待喷丸处理工件沿X轴运动导轨101移动，而且还能带动待喷丸处理工件实现转动。

Y轴方向喷嘴移动平台1500包括第二伺服电机1501、第二传动装置1502以及第二小车1503；第二小车1503下部设置有与上述Y轴运动导轨102相适配的第二滚轮1504，第二小车1503设置在Y轴运动导轨102上；第二伺服电机1501通过第二传动装置1502驱动第二小车1503沿Y轴运动导轨102移动。在本实施例中第二传动装置1502优选地为钢丝绳滑轮传动装置，且钢丝绳滑轮传动装置中的钢丝绳优选地选用包胶钢丝绳；第二传动装置1502除了选用本实施例的钢丝绳滑轮传动装置外，也可选用链轮链条、齿轮齿条等其他传动装置。在本实施例中第二伺服电机1501和第二传动装置1502设置在喷丸工作室100的顶部上表面。

Z轴方向喷嘴移动平台1600包括第三伺服电机1601、提升传动装置1602以及Z轴基座框架1603；第三伺服电机1601固定设置在第二小车1503的框架本体上；第三伺服电机1601通过提升传动装置1602驱动Z轴基座框架1603上下移动。在本实施例中，提升传动装置1602优选地为钢丝绳滑轮传动装置，且钢丝绳滑轮传动装置中的钢丝绳优选地选用包胶钢丝绳；提升传动装置1602除了选用本实施例的钢丝绳滑轮传动装置外，也可选用链轮链条等其他传动装置。

B轴喷嘴转动平台1700设置在喷丸工作室100的内部；B轴喷嘴转动平台1700包括依次连接的第五伺服电机1701、第五减速机1702以及第六减速机1703，还包括喷嘴夹具1704；第六减速机1703至少包括两个输出轴；喷嘴夹具1704的数量与第六减速机1703的输出轴的数量相同，且分别对应地安装在第六减速机1703的输出轴上；第五减速机1702和第六减速机1703均与Z轴基座框架1603固连。在本实施例中，优选地第六减速机1703有三个输出轴，且三个输出轴相互垂直，对应地喷嘴夹具1704的数量也为三个，分别安装在第六减速机1703的三个输出轴上，这样喷丸处理时，需要喷嘴绕不同的轴旋转时，可以改变喷嘴装夹的位置。为了B轴喷嘴转动平台1700沿Z轴运动时不会出现晃动现象，上述Y轴方向喷嘴移动平台1500还包括竖直设置的运动导柱1505，运动导柱1505与第二小车1503的框架本体固连；上述Z轴基座框架1603上设置有与运动导柱1505相适配的孔或导轮。

在喷丸过程中，为了防止弹丸对周围设备造成损坏，本实施例优选地Z轴方向喷嘴移动平台1600还包括弹丸防护装置1604；上述的第五伺服电机1701、第五减速机1702以及第六减速机1703均设置在Z轴基座框架1603的内部；弹丸防护装置1604设置在Z轴基座框架1603的外部。

参见图3，为了一次能实现对两种不同硬度材料的零部件进行交替喷丸处理，本发明的五轴喷丸设备包括有两组正压喷丸系统500。每组正压喷丸系统500包括喷丸罐503、第一流量调节阀505、第一喷嘴506以及压力调节阀502；每组中喷丸罐503的出料口与第一流量调节阀505的进料口连通，第一流量调节阀505的出料口与第一喷嘴506的进料口连通，第一喷嘴506安装在喷嘴夹具1704上；每组中第一流量调节阀505的气孔与本组的喷丸罐503的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐503的气罐出气孔连通，图3中仅示出了与另一组的喷丸罐503的气罐出气孔连通的图例，与本组的喷丸罐503的气罐出气孔连通的图例未画出；每组中压力调节阀502的出气孔与喷丸罐503的气罐进气孔连通；两个压力调节阀502的进气孔均与气源处理系统600的出气孔连通，在本实施例中，优选地压力调节阀502为SMC伺服压力调节阀。本实施例中气源处理系统600包括冷气路、调压稳定系统、过滤系统、汽水分离器等，其能为五轴喷丸设备提供一个稳定压力、稳定流量并且干燥的压缩空气。

喷出的两种弹丸落入弹丸收集仓200后，通过弹丸输送系统300输送至弹丸提升系统400，然后由弹丸提升系统400将弹丸输送至弹丸分离装置1000，经弹丸分离装置1000将两种弹丸分离后，两种弹丸分别从弹丸分离装置1000的两个出料口流出，分别流入两个喷丸罐503的进料口；这样即完成了两种弹丸的循环使用。

在本实施例中优选地上述弹丸输送系统300包括第一螺旋输送器301以及第二螺旋输送器302；上述弹丸提升系统400包括第一提升机401、第一上集料仓402、第一控制阀403以及第一上集料仓上料位计404；第一上集料仓上料位计404设置在第一上集料仓402的内腔上端；上述弹丸分离装置1000为振动筛。第一螺旋输送器301设置在弹丸收集仓200的底部，第一螺旋输送器301的出料口与第二螺旋输送器302的进料口连通，第二螺旋输送器302的出料口和第一提升机401的进料口连通，第一提升机401的出料口与第一上集料仓402的进料口连通；第一上集料仓402的出料口通过弹丸管道依次连接第一控制阀403以及振动筛的进料口。

为了不仅能实现自动喷丸处理，还能实现手动喷丸处理，在本实施例中优选地每组正压喷丸系统500还包括第二控制阀504、第三控制阀507、第四控制阀508、第二流量调节阀509、第二喷嘴510以及第五控制阀511；每组中喷丸罐503的出料口分两路，一路通过弹丸管道依次连接第二控制阀504以及第一流量调节阀505的进料口；另一路通过弹丸管道依次连接第四控制阀508以及第二流量调节阀509的进料口，第二流量调节阀509的出料口与第二喷嘴510的进料口连接；第一流量调节阀505的气孔通过第三控制阀507与本组的喷丸罐503的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐503的气罐出气孔连通；第二流量调节阀509的气孔通过第五控制阀511与本组的喷丸罐(503)的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐503的气罐出气孔连通。图3中仅示出了与另一组的喷丸罐503的气罐出气孔连通的图例，与本组的喷丸罐503的气罐出气孔连通的图例未画出。

为了能对喷丸处理中表面损坏的弹丸进行挑选和针对减少的弹丸能方便地进行补给，且能对整个挑选和补给过程方便地进行控制，本实施例优选地每组正压喷丸系统500还包括下集料仓522、第九控制阀521、第八控制阀520、第二提升机519、第二上集料仓517、第七控制阀516、第六控制阀515以及螺旋分选器514；弹丸分离装置1000的两个出料口分别与两个下集料仓522的进料口连通；每组中下集料仓522的出料口、第九控制阀521、第八控制阀520以及第二提升机519的进料口依次通过弹丸管道连接；第二提升机519的出料口与第二上集料仓517的进料口连通；第二上集料仓517的出料口分两路，一路通过弹丸管道依次与第七控制阀516以及喷丸罐503的进料口连接，另一路通过弹丸管道依次与第六控制阀515以及螺旋分选器514的进料口连接；螺旋分选器514的完整钢丸出口与第一螺旋输送器301的进料口连通；下集料仓522的内腔上端和内腔下端分别设置下集料仓上料位计524和下集料仓下料位计523；第二上集料仓517的内腔上端设置有第二上集料仓上料位计518；喷丸罐503的内腔上端和内腔下端分别设置有喷丸罐上料位计513和喷丸罐下料位计512。这样各上、下料位计将检测到的料位信息反馈给上述控制装置800后，控制装置800可根据反馈的料位信息，控制上述各控制阀的关闭；当出现弹丸不足时，通过两个下集料仓522可方便地分别进行两种弹丸的补给。

为了使供给喷丸罐503的气体更加净化，且能方便地对气流进行控制，本实施例的五轴喷丸设备还包括第十控制阀700，且每组正压喷丸系统500还包括空气过滤器501；每组中空气过滤器501的出气孔与压力调节阀502的进气孔连通；两个空气过滤器501的进气孔均与第十控制阀700的出气孔连通，第十控制阀700的进气孔与气源处理系统600的出气孔连通。

为了使喷丸设备对周围的环境的影响较小，使工作人员能在一个相对舒适的环境中操作喷丸设备，本实施例的五轴喷丸设备优选地还包括抽风除尘系统900以及外壳；抽风除尘系统900包括除尘器、风机、吸尘口、通风管道；主要用于抽除喷丸工作室100、弹丸收集仓200、第一提升机401以及两个第二提升机519工作时带来的粉尘并对其进行过滤；上述外壳由隔音板或隔音墙围成；弹丸提升系统400、弹丸分离装置1000、气源处理系统600、抽风除尘系统900以及正压喷丸系统500中除第一喷嘴506和第二喷嘴510外均设置在所述外壳的内部；这样可以减少设备工作中产生的噪音对工作人员的影响。

控制装置800可实现对整个五轴喷丸设备的控制，控制装置800包括数控系统803和电气控制系统801。

数控系统803包括空开、变压器、五轴数控系统、伺服驱动系统、伺服电机；在本实施例中第一伺服电机1301、第二伺服电机1501、第三伺服电机1601、第四伺服电机1401以及第五伺服电机1701分别与对应的伺服驱动系统连接，五轴数控系统通过数字量I/O输入输出模块、模拟量A/D模块进行编译实现伺服驱动系统控制，伺服驱动系统驱动第一伺服电机1301、第二伺服电机1501、第三伺服电机1601、第四伺服电机1401以及第五伺服电机1701的转动，实现产品、第一喷嘴506以及第二喷嘴510的移动和精确定位，保证第一喷嘴506以及第二喷嘴510与产品表面的距离、角度始终一致。

电气控制系统801包括动力电柜、控制电柜、空开、变压器、中间继电器、接触器、按钮、PLC程控系统、工作监控仿真系统802；在本实施例中，PLC程控系统优选地为西门子的PLC程控器6AG4010-4AA11-QXX5-XA，通过PLC程控器中数字量I/O输入输出模块、模拟量A/D模块进行编译，通过中间继电器和接触器进行功率放大输出对除第一伺服电机1301、第二伺服电机1501、第三伺服电机1601、第四伺服电机1401以及第五伺服电机1701以外的五轴喷丸设备中的其它元件功能进行工业集成控制，实现元件的逻辑顺序控制以及自动控制和调节压力、流量等参数，保证喷丸时压力、流量的稳定性。并通过上述工作监控仿真系统802对各控制情况进行实时监控和故障反馈。

在本实施中，第一螺旋输送器301、第二螺旋输送器302、第一提升机401、第一控制阀403、空气过滤器501、压力调节阀502、喷丸罐503、第二控制阀504、第一流量调节阀505、第一喷嘴506、第三控制阀507、第四控制阀508、第二流量调节阀509、第二喷嘴510、第五控制阀511、喷丸罐下料位计512、喷丸罐上料位计513、螺旋分选器514、第六控制阀515、第七控制阀516、第二上集料仓上料位计518、第二提升机519、第八控制阀520、第九控制阀521、下集料仓下料位计523、下集料仓上料位计524、气源处理系统600、第十控制阀700、抽风除尘系统900、弹丸分离装置1000分别与电气控制系统801连接。

电气控制系统801与数控系统803通过各自的模拟量A/D模块进行相互通讯，实现对设备整体的联控，从而实现对整个设备进行高度的自动化控制。喷丸处理时，工作人员只需进行装卸工件的操作并对工艺参数进行调节，编译或调取对应的喷丸程序后按要求设置坐标原点，其余完全由机器自动完成；需要手动调整机器时，所有动作参数可以单独人工操作调整。

本实施例中优选地还设置有吊装装置1100，用于将体积较大，质量较重的待喷丸处理工件吊装至产品转台1403上。

在本实施例中，弹丸收集仓200、第一提升机401、两个第二提升机519、吊装装置1100均位于土建基础1200的地坑中，通过地脚膨胀螺栓连接；喷丸工作室100、控制装置800、两个喷丸罐503、弹丸分离装置1000、螺旋分选器514、气源处理系统600、抽风除尘系统900均位于土建基础1200上，通过地脚膨胀螺栓连接。

进行喷丸处理时，用阿尔门夹具装好试片放置在产品转台1403上,通过数控系统803进行手动或自动控制将阿尔门夹具运送至喷丸工作室100中，使用探杆定位设置试片坐标系原点，根据喷丸强化要求在两组正压喷丸系统500中选择对应的一组，对应地调整该组的第一流量调节阀505或第二流量调节阀509，并调节该组的压力调节阀502，根据产品喷丸状态，即移动或旋转，对试片进行同状态的程序编写，然后模拟校对程序无误后进行实际的喷丸工作。

本发明的五轴喷丸设备，实现了用一台设备对旋转类和非旋转类等大型复杂型面工件的喷丸强化处理，实现了一次对两种不同硬度材料的工件进行交替喷丸处理，可广泛应用于小批量、大型复杂曲面工件的喷丸强化处理，有效地减少了工件的搬运次数、降低了劳动强度、提高了生产效率。

Claims (10)

1.一种五轴喷丸设备，包括喷丸工作室（100）、弹丸收集仓（200）、弹丸输送系统（300）、弹丸提升系统（400）、正压喷丸系统（500）、气源处理系统（600）以及控制装置（800）；喷丸工作室（100）周围封闭且设置有仓门；弹丸收集仓（200）设置在喷丸工作室（100）的下方；其特征在于：

还包括X轴方向产品移动平台（1300）、A轴产品转动平台（1400）、Y轴方向喷嘴移动平台（1500）、Z轴方向喷嘴移动平台（1600）、B轴喷嘴转动平台（1700）以及弹丸分离装置（1000）；

在所述喷丸工作室（100）和弹丸收集仓（200）之间沿水平方向设置有X轴运动导轨（101），且X轴运动导轨（101）穿过所述仓门；X轴方向产品移动平台（1300）包括第一电机（1301）、第一传动装置（1302）以及第一小车（1303）；所述第一小车（1303）的下部设置有与X轴运动导轨（101）相适配的第一滚轮（1304），第一小车（1303）设置在X轴运动导轨（101）上；第一电机（1301）通过所述第一传动装置（1302）驱动第一小车（1303）移动；

A轴产品转动平台（1400）包括第四电机（1401）、第四减速机（1402）、产品转台（1403）以及轴承（1404）；第四电机（1401）通过第四减速机（1402）与产品转台（1403）的转轴连接；所述产品转台（1403）通过轴承（1404）与第一小车（1303）的框架本体连接；产品转台（1403）用于放置待喷丸处理工件；

在所述喷丸工作室（100）的顶部上表面水平设置有与X轴运动导轨（101）垂直的Y轴运动导轨（102）；Y轴方向喷嘴移动平台（1500）包括第二电机（1501）、第二传动装置（1502）以及第二小车（1503）；所述第二小车（1503）下部设置有与Y轴运动导轨（102）相适配的第二滚轮（1504），第二小车（1503）设置在Y轴运动导轨（102）上；第二电机（1501）通过所述第二传动装置（1502）驱动第二小车（1503）移动；

Z轴方向喷嘴移动平台（1600）包括第三电机（1601）、提升传动装置（1602）以及Z轴基座框架（1603）；第三电机（1601）固定设置在所述第二小车（1503）的框架本体上；第三电机（1601）通过提升传动装置（1602）驱动所述Z轴基座框架（1603）上下移动；

B轴喷嘴转动平台（1700）设置在喷丸工作室（100）的内部；B轴喷嘴转动平台（1700）包括依次连接的第五电机（1701）、第五减速机（1702）以及第六减速机（1703），还包括喷嘴夹具（1704）；所述第六减速机（1703）有三个输出轴，且三个输出轴相互垂直，对应地喷嘴夹具（1704）的数量也为三个，分别对应地安装在第六减速机（1703）的三个输出轴上；第五减速机（1702）和第六减速机（1703）均与所述Z轴基座框架（1603）固连；

所述正压喷丸系统（500）有两组；每组正压喷丸系统（500）包括喷丸罐（503）、第一流量调节阀（505）、第一喷嘴（506）以及压力调节阀（502）；每组中喷丸罐（503）的出料口与第一流量调节阀（505）的进料口连通，第一流量调节阀（505）的出料口与第一喷嘴（506）的进料口连通，第一喷嘴（506）安装在喷嘴夹具（1704）上；每组中第一流量调节阀（505）的气孔与本组的喷丸罐（503）的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐（503）的气罐出气孔连通；每组中压力调节阀（502）的出气孔与喷丸罐（503）的气罐进气孔连通；两个压力调节阀（502）的进气孔均与所述气源处理系统（600）的出气孔连通；

所述的弹丸分离装置（1000）的进料口与弹丸提升系统（400）的出料口连通，弹丸分离装置（1000）的两个出料口分别与两个喷丸罐（503）的进料口连通；

所述第一传动装置（1302）、第二传动装置（1502）、提升传动装置（1602）均为钢丝绳滑轮传动装置；所述的钢丝绳滑轮传动装置中的钢丝绳均为包胶钢丝绳；

所述控制装置（800）包括数控系统（803）以及与数控系统（803）连接的电气控制系统（801）；所述电气控制系统（801）对弹丸输送系统（300）、弹丸提升系统（400）、正压喷丸系统（500）、气源处理系统（600）以及弹丸分离装置（1000）中的电器元件进行控制。

2.根据权利要求1所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

所述轴承（1404）为转台轴承。

3.根据权利要求2所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

每组正压喷丸系统（500）还包括第二控制阀（504）、第三控制阀（507）第四控制阀（508）、第二流量调节阀（509）、第二喷嘴（510）以及第五控制阀（511）；

每组中喷丸罐（503）的出料口分两路，一路通过弹丸管道依次连接第二控制阀（504）以及第一流量调节阀（505）的进料口；另一路通过弹丸管道依次连接第四控制阀（508）以及第二流量调节阀（509）的进料口，第二流量调节阀（509）的出料口与第二喷嘴（510）的进料口连接；

第一流量调节阀（505）的气孔通过第三控制阀（507）与本组的喷丸罐（503）的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐（503）的气罐出气孔连通；第二流量调节阀（509）的气孔通过第五控制阀（511）与本组的喷丸罐（503）的气罐出气孔连通或与另一组的喷丸罐（503）的气罐出气孔连通。

4.根据权利要求3所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

还包括第十控制阀（700）；

每组正压喷丸系统（500）还包括空气过滤器（501）；

每组中空气过滤器（501）的出气孔与压力调节阀（502）的进气孔连通；

两个空气过滤器（501）的进气孔均与第十控制阀（700）的出气孔连通，第十控制阀（700）的进气孔与气源处理系统（600）的出气孔连通。

5.根据权利要求1至4任一所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

所述弹丸输送系统（300）包括第一螺旋输送器（301）以及第二螺旋输送器（302）；

所述弹丸提升系统（400）包括第一提升机（401）、第一上集料仓（402）、第一控制阀（403）以及第一上集料仓上料位计（404）；第一上集料仓上料位计（404）设置在第一上集料仓（402）的内腔上端；

所述弹丸分离装置（1000）为振动筛；

第一螺旋输送器（301）设置在弹丸收集仓（200）的底部；第一螺旋输送器（301）的出料口与第二螺旋输送器（302）的进料口连通，第二螺旋输送器（302）的出料口和第一提升机（401）的进料口连通，第一提升机（401）的出料口与第一上集料仓（402）的进料口连通；第一上集料仓（402）的出料口通过弹丸管道依次连接第一控制阀（403）以及振动筛的进料口。

6.根据权利要求5所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

每组所述正压喷丸系统（500）还包括下集料仓（522）、第九控制阀（521）、第八控制阀（520）、第二提升机（519）、第二上集料仓（517）、第七控制阀（516）、第六控制阀（515）以及螺旋分选器（514）；

弹丸分离装置（1000）的两个出料口分别与两个下集料仓（522）的进料口连通；

每组中下集料仓（522）的出料口、第九控制阀（521）、第八控制阀（520）以及第二提升机（519）的进料口依次通过弹丸管道连接；第二提升机（519）的出料口与第二上集料仓（517）的进料口连通；第二上集料仓（517）的出料口分两路，一路通过弹丸管道依次与第七控制阀（516）以及喷丸罐（503）的进料口连接，另一路通过弹丸管道依次与第六控制阀（515）以及螺旋分选器（514）的进料口连接；螺旋分选器（514）的完整钢丸出口与第一螺旋输送器（301）的进料口连通；

所述下集料仓（522）的内腔上端和内腔下端分别设置下集料仓上料位计（524）和下集料仓下料位计（523）；所述第二上集料仓（517）的内腔上端设置有第二上集料仓上料位计（518）；所述喷丸罐（503）的内腔上端和内腔下端分别设置有喷丸罐上料位计（513）和喷丸罐下料位计（512）。

7.根据权利要求6所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

所述数控系统（803）控制第一电机（1301）、第二电机（1501）、第三电机（1601）、第四电机（1401）以及第五电机（1701）的转动以及对电气控制系统（801）进行联控。

8.根据权利要求7所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

所述的Y轴方向喷嘴移动平台（1500）还包括竖直设置的运动导柱（1505），所述运动导柱（1505）与第二小车（1503）的框架本体固连；所述Z轴基座框架（1603）上设置有与所述运动导柱（1505）相适配的孔或导轮。

9.根据权利要求8所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

所述的Z轴方向喷嘴移动平台（1600）还包括弹丸防护装置（1604）；

所述的第五电机（1701）、第五减速机（1702）以及第六减速机（1703）均设置在Z轴基座框架（1603）的内部；所述弹丸防护装置（1604）设置在Z轴基座框架（1603）的外部；

所述喷丸工作室（100）还包括橡胶内保护，所述橡胶内保护铺设在喷丸工作室（100）四周墙壁和顶部天花板的内表面上。

10.根据权利要求9所述的五轴喷丸设备，其特征在于：

还包括抽风除尘系统（900）以及外壳；

所述抽风除尘系统（900）与电气控制系统（801）连接；

所述外壳由隔音板或隔音墙围成；

弹丸提升系统（400）、弹丸分离装置（1000）、气源处理系统（600）、抽风除尘系统（900）以及正压喷丸系统（500）中除第一喷嘴（506）和第二喷嘴（510）外均设置在所述外壳的内部。