一种自动锤击纹加工装置及其使用方法

本发明涉及金属表面加工，尤其涉及一种自动锤击纹加工装置及其使用方法。

背景技术：

1、锤击纹是一种传统的金属表面装饰工艺，通过在金属表面进行有规律的锤击，形成独特的凹凸纹理，广泛应用于工艺品、首饰、器皿及高端装饰面板等领域。

2、传统锤击纹加工完全依赖手工操作，工匠手持锤具根据经验逐点敲击成型。该方式存在以下技术局限：1）加工效率极低，大型工件或批量生产耗时巨大；2）纹路一致性差，锤击力度、角度和间距依赖工匠手感，难以保证均匀性；3）劳动强度大，长期作业易导致工匠疲劳，影响质量稳定；4）复杂曲面工件难以加工，手工操作很难在异形表面保持恒定的锤击姿态。

3、近年来，虽有部分自动化冲压设备尝试替代手工，但现有设备多采用简单的垂直冲压方式，无法模拟手工锤击的自然纹理效果，且无法根据工件形状自适应调整锤击角度和力度，导致加工出的纹路生硬、缺乏层次感，而采用数控雕刻机通过刀具切削成型加工，本质是减材制造，无法实现锤击带来的金属致密层和自然纹理效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的实施例提供了一种自动锤击纹加工装置及其使用方法，用于解决现有的自动加工设备难以模拟手工锤击的自然纹理效果。

2、本发明的实施例提供一种自动锤击纹加工装置，包括：

3、机架、旋转执行机构、摇臂驱动机构、工件夹具、摇臂驱动机构以及中央控制器，所述旋转执行机构包括三臂旋转架、用于驱动所述三臂旋转架旋转的伺服电机，以及连接于所述三臂旋转架臂端的三个锤击头，每一所述锤击头通过弹性拉力元件悬挂连接于所述三臂旋转架的臂端；

4、所述摇臂驱动机构可带动所述锤击头相对于工件运动；

5、所述中央控制器分别与所述伺服电机、所述旋转执行机构以及所述工件夹具的驱动单元电性连接，所述中央控制器被配置为执行以下控制逻辑：

6、根据预设路径同步控制所述三臂旋转架的旋转运动与所述工件夹具的进给运动，使所述锤击头与工件产生相对位移；

7、控制所述三臂旋转架每旋转一周，触发所述锤击头对工件进行预设次数的间歇锤击；

8、接收锤击力反馈信号，并根据所述锤击力反馈信号实时调节所述伺服电机的输出扭矩，以维持锤击深度恒定。

9、进一步地，所述三臂旋转架包括摇臂主体以及三个旋转臂，三个所述旋转臂互成°夹角连接于所述摇臂主体周向，每个旋转臂的末端设有快换接头，所述锤击头通过所述快换接头与所述旋转臂可拆卸连接。

10、进一步地，所述锤击头包括球形锤击头、锥形锤击头或扁平头锤击头中的至少一种。

11、进一步地，所述工件夹具包括丝杠滑台及安装于所述丝杠滑台上的夹具，所述丝杠滑台用于承载平面工件并带动其在水平面内按所述预设路径移动，所述中央控制器同步控制所述丝杠滑台的水平滑动速度与所述三臂旋转架的旋转运动。

12、进一步地，所述工件定位机构包括调节夹紧件、旋转驱动件及安装于所述旋转驱动件上的卡盘式夹头，所述卡盘式夹头与所述调节夹紧件用于夹持圆形工件，所述中央控制器同步控制所述旋转驱动件的转速与所述三臂旋转架的旋转运动。

13、进一步地，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述锤击头或所述工件定位机构的夹具上，所述压力传感器与所述中央控制器电性连接，用于将采集到的锤击力反馈信号传输至所述中央控制器。

14、进一步地，所述机架包括机座、升降调节架和上平台，所述升降调节架设置在所述上平台的上部一侧，所述摇臂驱动机构包括安装支架和横向移动模组，所述安装支架竖直滑动连接于所述升降调节架且可相对于所述升降调节架固定于任一高度位置，所述伺服电机通过所述横向移动模组设置在所述安装支架上，以使所述伺服电机可横向调节位置。

15、一种自动锤击纹加工装置的使用方法，包括以下步骤：

16、s1：输入加工参数至所述中央控制器，所述加工参数至少包括工件模型信息、目标锤击纹密度、目标锤击深度及旋转架转速；

17、s2：所述中央控制器根据所述目标锤击纹密度和工件模型信息，生成旋转架的旋转周期与工件进给速度的同步运动轨迹；

18、s3：按照所述同步运动轨迹，驱动三臂旋转架旋转并与工件相对运动，通过时序控制使锤击头到达锤击位置时，工件的待锤击点恰好位于所述锤击头正下方；

19、s4：实时采集锤击力反馈值，将实际锤击力与根据所述目标锤击深度确定的目标锤击力进行比较，根据比较结果调节所述伺服电机的输出扭矩，使锤击深度保持恒定；

20、s5：判断工件是否已走完预设路径，若未走完则返回s3继续加工，若已走完则停止所有动作，加工结束。

21、进一步地，步骤s2中，所述中央控制器根据所述目标锤击纹密度计算锤击落点的空间分布，并生成所述三臂旋转架的旋转周期与工件进给速度的同步运动轨迹，以建立锤击头摆动至最低点时与工件待锤击点的时空对应关系。

22、进一步地，所述步骤s4中，所述中央控制器将所述实际锤击力与所述目标锤击力进行比较，当所述实际锤击力小于所述目标锤击力时，增大所述伺服电机的输出扭矩；当所述实际锤击力大于所述目标锤击力时，减小所述伺服电机的输出扭矩。

23、本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的自动锤击纹加工装置及其使用方法，通过中央控制器根据预设路径同步控制三臂旋转架的旋转运动与工件夹具的进给运动，使锤击头与工件产生相对位移，同时控制三臂旋转架每旋转一周触发预设次数的间歇锤击，并接收锤击力反馈信号实时调节伺服电机输出扭矩以维持锤击深度恒定，将传统手工锤击的随机性作业转变为自动化、程序化的协同加工，显著提升了加工效率并降低了劳动强度；通过闭环力度调节和精确的时序控制，确保了锤击深度和落点位置的一致性，解决了手工加工纹路均匀性差的问题；通过旋转执行机构与工件夹具的多自由度相对运动配合，能够适应不同形状工件的表面加工需求，突破了手工操作在复杂曲面难以保持恒定锤击姿态的局限；同时，利用弹性拉力元件带动锤击头摆动锤击的方式，模拟了手工锤击的自然角度和力度变化，避免了垂直冲压造成的纹理生硬、缺乏层次感，且保留了锤击工艺使金属表面产生致密层的特性，克服了数控雕刻减材制造无法实现金属致密层的缺陷。

24、本发明通过将三臂旋转架设置为包括摇臂主体及互成120°夹角连接于摇臂主体周向的三个旋转臂，并在旋转臂末端设置快换接头实现锤击头的可拆卸连接，使得三个锤击头能够在旋转过程中依次对工件进行间歇锤击，保证了锤击动作的连续性和节奏性，每旋转一周实现三次锤击的频次与三臂结构相适配，达到了纹路密度与加工效率的平衡；快换接头的设置则便于根据纹理需求快速更换锤击头，提高了装置的柔性生产能力。同时，通过配置球形、锥形或扁平头等多种形状的锤击头，使同一套装置能够加工出不同形态的锤击凹痕，丰富了纹理效果的多样性，满足了不同装饰风格的需求。

1.一种自动锤击纹加工装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的自动锤击纹加工装置，其特征在于：所述三臂旋转架包括摇臂主体（19）以及三个旋转臂（2），三个所述旋转臂（2）互成120°夹角连接于所述摇臂主体（19）周向，每个旋转臂（2）的末端设有快换接头（12），所述锤击头（14）通过所述快换接头（12）与所述旋转臂可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的自动锤击纹加工装置，其特征在于：所述锤击头（14）包括球形锤击头、锥形锤击头或扁平头锤击头中的至少一种。

4.如权利要求1-3所述的自动锤击纹加工装置，其特征在于：所述工件夹具包括丝杠滑台（6）及安装于所述丝杠滑台（6）上的夹具，所述丝杠滑台（6）用于承载平面工件并带动其在水平面内按所述预设路径移动，所述中央控制器同步控制所述丝杠滑台（6）的水平滑动速度与所述三臂旋转架的旋转运动。

5.如权利要求1-3所述的自动锤击纹加工装置，其特征在于：所述工件定位机构包括调节夹紧件（22）、旋转驱动件（21）及安装于所述旋转驱动件（21）上的卡盘式夹头（20），所述卡盘式夹头（20）与所述调节夹紧件（22）用于夹持圆形工件，所述中央控制器同步控制所述旋转驱动件（21）的转速与所述三臂旋转架的旋转运动。

6.如权利要求1所述的自动锤击纹加工装置，其特征在于：还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述锤击头（14）或所述工件定位机构的夹具上，所述压力传感器与所述中央控制器电性连接，用于将采集到的锤击力反馈信号传输至所述中央控制器。

7.如权利要求1所述的自动锤击纹加工装置，其特征在于：所述机架包括机座（4）、升降调节架（1）和上平台（8），所述升降调节架（1）设置在所述上平台（8）的上部一侧，所述摇臂驱动机构包括安装支架（10）和横向移动模组（9），所述安装支架（10）竖直滑动连接于所述升降调节架（1）且可相对于所述升降调节架（1）固定于任一高度位置，所述伺服电机（5）通过所述横向移动模组（9）设置在所述安装支架（10）上，以使所述伺服电机（5）可横向调节位置。

8.一种自动锤击纹加工装置的使用方法，使用如权利要求1-7所述的加工装置，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的自动锤击纹加工装置的使用方法，其特征在于：步骤s2中，所述中央控制器根据所述目标锤击纹密度计算锤击落点的空间分布，并生成所述三臂旋转架的旋转周期与工件进给速度的同步运动轨迹，以建立锤击头摆动至最低点时与工件待锤击点的时空对应关系。

10.根据权利要求8所述的自动锤击纹加工装置的使用方法，其特征在于：所述步骤s4中，所述中央控制器将所述实际锤击力与所述目标锤击力进行比较，当所述实际锤击力小于所述目标锤击力时，增大所述伺服电机的输出扭矩；当所述实际锤击力大于所述目标锤击力时，减小所述伺服电机的输出扭矩。