本发明涉及抛光技术领域，特别涉及一种机器人辅助电解质等离子抛光装置及抛光方法。
背景技术：
目前制造业中的一些领域如航空航天、精密仪器、医疗器械、3C电子消费品等对零件提出了一系列前所未有的性能要求，不仅要求极低的表面粗糙度（ra
电解质等离子抛光是白俄罗斯米达利特国立大学科技园首先提出的一种先进的抛光技术，其基本工作原理是通过工件与抛光液之间形成的气层的放电去除作用对工件进行抛光。与传统抛光方法相比，其电解质为低浓度盐溶液，可通过补充盐溶液循环使用，不会产生有害废液。既解决了机械抛光难以加工形状复杂的工件的问题，又解决了化学抛光和电化学抛光无法避免的环境污染问题。该技术适用于金属表面的抛光、去毛刺、钝化、去除氧化层、污渍、油脂等，具有抛光质量高、抛光时间短、可加工任意轮廓的工件、环保无污染、耐腐蚀、抛光面应力小等优点。
现有的电解等离子抛光设备由于抛光槽容积的限制，只能对中小型金属工件进行抛光，而无法对一些大尺寸、细长棒、大型复杂形状的工件进行抛光，大大限制了电解等离子抛光设备的应用范围。公司(#1)提出了一些针对大尺寸或细长棒类工件的电解等离子抛光方法，但这些方法仅适用于一些形状规则的大型工件，无法对大尺寸、形状复杂的工件进行抛光。
技术实现要素：
本发明的目的是为了避免现有技术的不足，提供一种机器人辅助电解质等离子抛光装置及抛光方法，可对大尺寸、复杂形状的工件进行抛光。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种机器人辅助电解液等离子抛光装置，包括盛有电解液的储液罐、水泵、电磁阀、注液管路、加热器、传输线、工控机、多自由度机械臂、喷嘴、工作台和三维形貌测量装置，储液罐通过注液管路依次连接机械臂内的水泵、电磁阀、加热器、管路，机械臂末端设置有喷嘴，工控机通过传输线控制机械臂的运动，工控机的输入端通过传输线连接三维形貌测量装置的输出端，三维形貌测量装置位于工作台上方，用于获取放置在工作台上的工件的三维形貌，储液罐内的阴极板连接电源负极。
优选地，所述工作台的周围及下方设置有抛光液回收罐。
优选的，所述喷嘴外部设置有测距传感器，用于在抛光过程中实时测量喷嘴与工件之间的距离并反馈给工控机。
优选地，所述机械臂底座下方设有导轨，用于使机械臂沿工作台在x、y、z三个方向上移动。
优选的，所述电源为电压0-450V连续可调直流工频电源。
优选的，所述工作台上设置有夹具和用于驱动工件旋转的电机。
优选的，所述机械臂末端通过360度旋转装置与喷嘴连接。
利用上述机器人辅助电解质等离子抛光设备对工件进行抛光的方法如下：
s1：将工件夹紧在工作台上；
s2：将储液槽内的阴极板接电源负极作为加工阴极，被加工工件接电源正极作为加工阳极；
s3：利用三维形状测量装置测量工件的表面形状，然后将得到的三维形状反馈给工控机并生成抛光工艺路径的程序；
s4：工控机控制机械臂移动喷嘴至工件起始抛光位置，并将喷嘴与工件表面对准；
s5：打开水泵、电磁阀，让储液罐内的电解液沿输液管路流出，经加热器加热到预设的温度，经机械臂上的管路流至喷嘴，形成连续、一定流速的电解液射流，对工件进行抛光。
优选的，电解液水压为0.02～0.05MPa。
本发明的有益效果： 本发明提供一种机器人辅助电解质等离子抛光装置及抛光方法，具有以下优点：
1、电解液通过多自由度机械臂上的喷嘴喷出，形成电解液射流，电解液射流与工件接触进行抛光，不受现有设备抛光槽容积的限制，不仅能抛光中小型金属工件，还能抛光一些形状规则的大型工件、细长杆件等大型复杂形状的工件。
2、抛光液从喷嘴定量喷出，不需抛光槽即可实现电解质等离子抛光，与现有抛光设备相比，可减少抛光液用量，从而降低生产成本。
3、抛光过程采用工控机精确控制，可达到更好的表面抛光效果，生产效率高。
附图的简要说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但附图中的实施例并不构成对本发明的任何限制，本领域技术人员无需付出创造性劳动，就可以基于下述附图获得其他的附图。
图1为本发明的机器人辅助电解质等离子抛光装置的结构示意图。
图2为大尺寸平板工件抛光加工示意图。
图3为大尺寸圆柱形或细长圆棒工件抛光加工示意图。
图4为具有中空内腔的大型圆柱形工件内表面抛光过程示意图。
图5是喷嘴与距离传感器位置示意图。
该图包括：
储液罐1；水泵2；电磁阀3；液体输送管路4；加热器5；传输线6；机械臂7；喷嘴8；工件9；工作台10；抛光液回收罐11；三维形貌测量装置12；工控机13；大尺寸平面结构工件14；电源15；大尺寸圆柱或细长圆杆工件16；大尺寸中空内腔圆柱形工件17；导轨18；距离传感器19。
详细方法
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本实施例的机器人辅助电解等离子抛光装置，如图1所示，包括盛有电解液的储液罐1、水泵2、电磁阀3、注液管路4、加热器5、传输线6、工控机13、多自由度机械臂7、喷嘴8、工作台10、三维形貌测量装置12。储液罐1通过注液管路依次连接水泵2、电磁阀3、加热器5、机械臂7内的管路，机械臂7的末端设置有喷嘴8，工控机13通过传输线控制机械臂7的运动，工控机13的输入端通过传输线连接三维形貌测量装置12的输出端。 三维形貌测量装置12位于工作台10的上方，用于获取放置在工作台10上的工件的三维形貌。储液罐1内的阴极板与电源15的负极连接。
优选地，所述工作台的周围及下方设置有抛光液回收罐，用于回收抛光液。
优选的，如图5所示，喷嘴8外部设置有测距传感器，用于在抛光过程中实时测量喷嘴8与工件9之间的距离并反馈给工控机，以便工控机控制机械臂上的喷嘴在抛光过程中与工件保持一定的距离，防止与工件发生碰撞。
优选的，机械臂7的底座下方安装有导轨18，用于使机械臂7沿工作台在x、y、z三个方向上移动，可用于调整机械臂7的位置。
优选的，所述电源15为电压0-450V连续可调的直流工频电源15。
优选地，工作台上设置有夹具和用于驱动工件9旋转的电机，夹具用于固定工件9，夹具需要根据工件的结构和形状进行设计，电机用于驱动工件9旋转。
优选的，机械臂7的末端通过360度旋转装置与喷嘴8连接，使得喷嘴8可以360度旋转。
采用上述机械手7配合电解质等离子抛光装置对工件9进行抛光的方法如下：
s1：将工件9夹紧于工作台上；
s2：将储液罐1内的阴极板与电源15的负极连接作为加工的阴极，将工件9与电源15的正极连接作为加工的阳极；
S3：利用三维形状测量装置12对工件9的表面形状进行测量，然后将得到的三维形状反馈给工控机并生成抛光工艺路径的程序。三维形状测量装置12的型号为：三维扫描仪hl-3dw（大型工件），购买网址为：，将得到的三维形状反馈给工控机并生成抛光工艺路径的程序如下：
1、利用三维扫描仪对待抛光工件进行三维扫描，获得待抛光工件的三维点云模型；
2、工控机通过对工件点云模型表面各点的坐标进行分析处理，计算出最佳抛光路径；
3、工控机控制喷嘴沿着得到的加工路径进行抛光。
s4：工控机13控制机械臂7移动喷嘴8至工件9的起始抛光位置，并将喷嘴8与工件9表面对准；
s5、打开水泵2、电磁阀3，使储液罐1内的电解液沿输液管4流出，经加热器5加热到预设的温度后，通过机械臂7上的管路流到喷嘴8，形成连续的、具有一定流量的电解液射流，对工件9进行抛光。
优选的，电解液水压为0.02～0.05MPa，电解液水压过高或过低都会造成抛光过程的不稳定。
优选地，加热后的电解液温度为60-90℃，适合于不锈钢材料的抛光。不同的金属材料往往需要不同的电解液种类和温度范围。电解质等离子抛光往往需要将电解液加热到一定的合适温度，才能达到较好的抛光效果和工件表面质量。
本发明的有益效果： 本发明提供一种机械臂7辅助电解质等离子抛光装置及抛光方法，具有以下优点：
1、电解液通过多自由度机械臂7上的喷嘴8喷出，形成电解液射流，电解液射流接触工件9进行抛光。不受现有设备抛光槽容积的限制，不仅能抛光中小型金属工件9，还能抛光一些形状规则、细长杆等大型复杂形状的大型工件9。
2、抛光液从喷嘴8定量喷出，不需抛光槽即可实现电解质等离子抛光，与现有的抛光设备相比，可减少抛光液的用量，从而降低生产成本。
3、抛光过程采用工控机精确控制，可达到更好的表面抛光效果，生产效率高。
例 1.
提供一种利用机器人辅助电解质等离子抛光装置对工件进行抛光的方法，以任意形状、大尺寸的不锈钢工件为例，具体步骤如下：
s1：将不锈钢工件夹紧在工作台10上；
s2：将不锈钢工件接在电源正极上作为加工阳极，将储液罐1内的阴极板接在电源负极上作为加工阴极；
进一步的，所述加工时所采用的电源电压范围为200-350V，所采用的电解液为3-5%的硫酸铵和氯化铵水溶液；
s3：利用三维形状测量装置12对不锈钢工件的表面形状进行测量，然后将得到的三维形状反馈给工控机13并生成抛光工艺路径的程序；
s4：工控机13控制机械臂7移动喷嘴8至工件的起始抛光位置，并将喷嘴8与工件表面对准；
s5：打开水泵2、电磁阀3，储液罐1内的电解液沿输液管4流出，经加热器4加热到预设的温度后通过机械臂7上的管路流到喷嘴8，形成连续的、一定流量的电解液射流，开始对工件进行抛光；
另外电解液流量要根据工件的具体情况而定，根据工件表面形状来决定电解液流量，如果表面凹陷，喷嘴电解液流量要稍大一些；如果表面凸起，流量要小一些，水压0.02-0.05mpa，加热后电解液温度60-90℃；
s6：在工控机13的控制下，通过机械臂7驱动喷嘴按照步骤s3生成的加工轨迹移动，实现对整个工件表面进行抛光的加工过程；
另外，抛光后的电解液被抛光回收槽11回收。
示例 2.
介绍一种利用机器人辅助电解质等离子抛光设备对工件进行抛光的方法，以大尺寸平面结构不锈钢工件为例，其示意图如图2所示，具体步骤如下：
s1：将大尺寸平面结构不锈钢工件14夹持于可沿x轴、y轴往复运动的工作台上；
s2：将不锈钢工件接电源正极作为加工阳极，将储液槽内的阴极板接电源负极作为加工阴极；
进一步的，所述加工时所采用的电源电压范围为200-350V，所采用的电解液为3-5%的硫酸铵和氯化铵水溶液；
s3：工控机13控制机械臂7移动喷嘴至大尺寸扁平结构不锈钢工件角点正上方位置，作为抛光加工的起点；
s4：打开水泵2、电磁阀3，储液罐1内的电解液沿输液管流出，经加热器4加热到预设的温度后通过机械臂7上的管路流到喷嘴8，形成连续的、一定流量的电解液射流，开始对工件进行抛光；
并且，电解液流量根据工件具体情况而定，水压为0.02-0.05MPa，加热后的电解液温度为60-90℃；
s5：工控机6控制加工平台沿x轴、y轴运动，实现对工件整个上表面的抛光加工；
s6：当工件上表面抛光完成后，将工件翻转，按照步骤s1-s5对工件下表面进行抛光；
并且，抛光后的电解液由抛光回收槽11回收。
例 3.
介绍一种利用机器人辅助电解质等离子抛光设备对工件进行抛光的方法，以大尺寸圆柱形或细长圆杆类不锈钢工件为例，示意图如图3所示，具体步骤如下：
s1：将一个较大的圆柱形或者细长圆杆的不锈钢工件16夹持在工作台上，工作台上的电机可驱动工件绕x轴（其中心轴）旋转360°；
s2：将不锈钢工件接在电源正极上作为加工阳极，将储液罐1内的阴极板接在电源负极上作为加工阴极；
进一步的，所述加工时所采用的电源电压范围为200-350V，所采用的电解液为3-5%的硫酸铵和氯化铵水溶液；
s3：工控机13控制机械臂7移动喷嘴8至圆柱形工件边缘正上方的位置，作为抛光加工的起点；
s4：打开水泵2、电磁阀3，储液罐1内的电解液沿输液管4流出，经加热器5加热到预设的温度后通过机械臂7上的管路流到喷嘴8，形成连续的、一定流量的电解液射流，开始对工件进行抛光；
并且，电解液流量根据工件具体情况而定，水压为0.02-0.05MPa，加热后的电解液温度为60-90℃；
s5：工作台上电机带动工件绕x轴慢速旋转，对工件表面初始区域进行抛光；
s6：工控机13控制机械臂7沿底座下方的导轨移动到下一个加工区域，重复步骤s5；
s7：继续按照步骤s5、s6对工件进行抛光至工件的另一端，直至完成工件所有外表面的抛光；
并且，抛光后的电解液由抛光回收槽11回收。
例 4.
介绍一种利用机器人辅助电解等离子抛光装置对工件进行抛光的方法，以大尺寸空心圆柱形不锈钢工件内表面抛光为例，其示意图如图4所示，具体步骤如下：
s1：将大型空心圆柱形不锈钢工件17夹持于工作台上；
s2：将不锈钢工件接在电源正极上作为加工阳极，将储液槽内的阴极板接在电源负极上作为加工阴极；
进一步的，所述加工时所采用的电源电压范围为200-350V，所采用的电解液为3-5%的硫酸铵和氯化铵水溶液；
s3：工控机13控制机械臂将喷嘴伸入工件腔体并将喷嘴8置于工件中心轴线上，使喷嘴8与工件内表面对齐。同时机械臂7底座沿导轨18移动，将喷嘴置于初始加工位置；
s4：打开水泵2、电磁阀3，储液罐1内的电解液沿输液管3流出，经加热器5加热到预设的温度后通过机械臂7上的管路流到喷嘴8，形成连续的、一定流量的电解液射流，开始对工件进行抛光；
并且，电解液流量根据工件具体情况而定，水压为0.02-0.05MPa，加热后的电解液温度为60-90℃；
s5：工控机13控制喷嘴绕机械臂7(工件中心轴)旋转360°及机械臂7底座沿导轨y轴方向往复运动，实现对工件侧壁内表面的加工；
s6：通过沿x轴旋转喷嘴8并将其与工件底部内表面对齐，对工件剩余的底部内表面进行抛光。
并且，抛光后的电解液由抛光回收槽11回收。
最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非用于限制本发明的保护范围。尽管本发明已结合优选实施例进行了详细描述，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案的本质和范围的情况下，可以对本发明的技术方案进行修改或采用等效替换。
技术特点：
技术摘要
一种机器人辅助电解液等离子抛光装置，涉及抛光技术领域。其结构包括盛有电解液的储液罐、水泵、电磁阀、输液管路、加热器、传输线、工控机、多自由度机械臂、喷嘴、工作台和三维形貌测量装置。储液罐通过输液管路依次连接机械臂中的水泵、电磁阀、加热器、管路。机械臂末端设有喷嘴。工控机通过传输线控制机械臂的运动。工控机的输入端通过传输线连接三维形貌测量装置的输出端。三维形貌测量装置位于工作台上方，用于获取放置在工作台上的工件的三维形貌。储液罐中的阴极板连接电源负极。 机器人辅助电解质等离子抛光装置可以对大尺寸、形状复杂的工件进行抛光。
技术研发人员：王成勇； 黄宇何小林郑丽娟丁锋
受保护技术用户：广东工业大学
技术开发日：2019.06.11
技术发布日期：2019.08.16