具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

第一方面，本实施例所提供的一种带锯条喷砂模型构建方法，基于带锯条喷砂装置，如图2所示，该带锯条喷砂装置包括收料机构、传送机构、第一喷枪和第二喷枪、第一摆动机构和第二摆动机构、以及电控模块；在传送机构的进料口设有用于检测带锯条宽度的传感器；第一喷枪和第二喷枪均包括三支，第一喷枪与第二喷枪错开设置，且第一喷枪设于带锯条的正面，第二喷枪设于带锯条的背面；第一喷枪由第一摆动机构带动并沿带锯条宽度方向往复摆动，第二喷枪由第二摆动机构带动并沿带锯条宽度方向往复摆动，如图3和4所示；检测带锯条宽度的传感器、收料机构、传送机构、第一摆动机构以及第二摆动机构均与电控模块电连接。

如图5所示，用于检测带锯条宽度的传感器为光栅传感器，光栅传感器包括多个，每个光栅传感器均是根据带锯条的不同宽度规格设置在进料口的对应位置，光栅传感器的数量等于带锯条宽度规格的数量加1，可以根据需要检测的带锯条宽度规格设置光栅传感器的位置和数量。示例性的，光栅传感器为6个，6个光栅传感器分别为第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器、第五光栅传感器以及第六光栅传感器，用于检测27mm、34mm、41mm、54mm、67mm这五种宽度规格的带锯条宽度。由于每个光栅传感器的设置位置均是根据带锯条的不同宽度规格来设置的，因此，当第一光栅传感器和第二光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为27mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为34mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器和第四光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为41mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器和第五光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为54mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器、第五光栅传感器和第六光栅传感器均被触发，表明带锯条宽度为67mm。

传动机构可以为输送机构或牵引机构，本实施例中，传动机构为牵引机构，牵引机构具体为伺服电机，伺服电机的无极调速带动带锯条运动。由光栅传感器检测带锯条的宽度。第一喷枪和第二喷枪均通过不同的管路与储砂箱连通，且在不同管路上设置有与电控模块电连接的电控阀门，通过电控模块控制电控阀门的开闭从而控制第一喷枪和第二喷枪的开启和关闭；电控模块控制第一摆动机构和第二摆动机构动作，从而控制第一喷枪和第二喷枪沿着带锯条宽度方向进行往复运动，对带锯条进行背部的正面和背面喷砂。带锯条喷砂装置所包含的各个部件均可以采用现有结构，例如第一摆动机构和第二摆动机构的结构可参考授权公告号为CN103223642B，名称为一种喷砂机的喷枪摆动机构的专利文献。如何根据不同宽度规格带锯条进行喷砂参数的调整，使喷枪所产生的有效喷砂区域完整覆盖带锯条表面，避免喷砂时齿部硬质涂层减薄甚至完全剥离的问题，能够适应不同宽度规格带锯条的喷砂需求是本申请需要解决的技术问题。

喷枪包括第一喷枪和第二喷枪，设喷枪喷咀相对于带锯条表面的距离值，记为L₂，L₁为摆动机构摆动臂到喷枪喷咀之间的距离，C₀为摆动起点，C₁为摆动过程中的某点，此时，根据现场以往工况，单支喷枪静止时在带锯条表面的有效喷砂区域为一半径为R的圆，工作过程中喷枪总是水平朝向带锯条表面，如图6所示。

如图7所示，喷枪和带锯条做相对运动时，喷咀中心点路径轨迹合为O₁O₂O₃，带锯条移动L₁₃距离时，喷枪相对带锯条移动的距离为L₁₂，喷枪的摆动幅度为2H。

为了保证喷枪路径完整覆盖带锯条表面，喷枪、带锯条在单位时间内移动的距离分别为L₁₂、L₁₃，两者满足如下关系：

0L₁₂≤2R(1)

0L₁₃≤2R(2)

设带锯条运动速度为v_j，喷枪摆动速度为v_q，结合图7中几何关系有则将代入式(1)和(2)得：

单位时间内喷枪在带锯条表面运动有两种情况，情况①：v_q≥v_j，情况②：v_q＜v_j，以下分别对两种情况进行讨论。

情况①：当v_q≥v_j时，可将单支喷枪摆动时可覆盖范围(可覆盖范围即为在带锯条表面的有效喷砂区域，即喷砂所覆盖的带锯条宽度)用W表示，如图8所示。

根据三角形勾股定理，在△AO₁O中：

单次摆动行程内，A点为可覆盖范围的最低点，O为喷枪等效覆盖范围起点圆心与终点圆心的连接线中点；O₁摆动行程终点可覆盖范围等效圆心；其中，L_AO为点A到点O的距离，为点A到点O₁的距离，为点O₁到点O的距离。

如图8所示，可覆盖范围W有如下关系：

W＝2δ+H(6)

综上，式(5)代入式(6)中，得出V_q、V_j、H之间的关系：

情况②：当v_q＜v_j时，单个喷枪摆动时可覆盖范围W表示如图9所示。

其中，喷枪单个摆动行程内，O为等效覆盖范围圆起点圆心与终点圆心的连接线中点；O₁为起点可覆盖范围等效圆心；O₃为终点可覆盖范围等效圆心；O₄为等效可覆盖范围的边界点。

同式(6)，可覆盖范围W有如下关系：

W＝H+2δ

综上，得出v_q、v_j、H之间的关系：

与情况①相同。故而要使喷枪摆动且喷砂完整覆盖带锯条表面，喷砂参数需要满足：

其中，

在单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、单支喷枪摆动时所需覆盖范围W以及喷咀摆动幅度H已知的情况下，通过改变V_j的值以实现喷砂完整覆盖带锯条表面的喷砂工艺要求。故而，式(7)中实际自变量为V_j，因变量为V_q。

假定喷砂装置工况稳定、带锯条表面所需喷砂加工强度一定的情况下，当带锯条在传动机构的带动下运动，第一喷枪和第二喷枪分别在第一摆动机构和第二摆动机构的带动下摆动时，为了保证喷枪所产生的有效喷砂区域完整覆盖带锯条表面，在实施过程中，为了使喷砂效果得到保证，使得工况更加稳定，对式(7)设置一定的安全裕度，则根据带锯条与喷枪的相对运动，构建带锯条喷砂模型，具体表达式为：

其中，W为单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度，v_j为带锯条运动速度，v_q为喷枪摆动速度，H为喷枪摆动幅度，R为单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径。

根据带锯条喷砂模型、喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值以及喷砂效率确定喷砂参数，既能够适应不同宽度规格带锯条的喷砂工艺，又能够提高有效喷砂区域对带锯条表面的覆盖率，提高喷砂效率，保证带锯条表面残余应力。

第二方面，如图2所示，本实施例还提供一种带锯条喷砂装置，包括收料机构、传送机构、第一喷枪和第二喷枪、第一摆动机构和第二摆动机构、以及电控模块；在传送机构的进料口设有用于检测带锯条宽度的传感器；第一喷枪和第二喷枪均包括三支，第一喷枪与第二喷枪错开设置，且第一喷枪设于带锯条的正面，第二喷枪设于带锯条的背面；第一喷枪由第一摆动机构带动并沿带锯条宽度方向往复摆动，第二喷枪由第二摆动机构带动并沿带锯条宽度方向往复摆动，如图3和4所示；检测带锯条宽度的传感器、收料机构、传送机构、第一摆动机构以及第二摆动机构均与电控模块电连接。

如图2所示，第一喷枪与第二喷枪整体错开设置，避免了带锯条正面和背面的两组喷枪对喷，减少了喷枪喷咀、摆动机构的磨损速度。

如图5所示，用于检测带锯条宽度的传感器为光栅传感器，光栅传感器包括多个，每个光栅传感器均是根据带锯条的不同宽度规格设置在进料口的对应位置，光栅传感器的数量等于带锯条宽度规格的数量加1，可以根据需要检测的带锯条宽度规格设置光栅传感器的位置和数量。示例性的，光栅传感器为6个，6个光栅传感器分别为第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器、第五光栅传感器以及第六光栅传感器，用于检测27mm、34mm、41mm、54mm、67mm这五种宽度规格的带锯条宽度。由于每个光栅传感器的设置位置均是根据带锯条的不同宽度规格来设置的，因此，当第一光栅传感器和第二光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为27mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为34mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器和第四光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为41mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器和第五光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为54mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器、第五光栅传感器和第六光栅传感器均被触发，表明带锯条宽度为67mm。

如图2所示，在第一喷枪与带锯条正面之间设有第一遮挡条，在第二喷枪与带锯条背面之间设有第二遮挡条；第一遮挡条、第二遮挡条分别由第一驱动机构、第二驱动机构驱动并调节其高度，第一驱动机构和第二驱动机构由电控模块控制。

电控模块控制第一驱动机构和第二驱动机构动作，调整第一遮挡条和第二遮挡条的高度，以便产品换型时调节齿部的遮挡宽度，第一驱动机构和第二驱动机构可以采用伺服电机+滚珠丝杠的结构。通过第一遮挡条和第二遮挡条将带锯条的齿部遮挡，避免了喷砂工艺时高速喷砂的砂粒将齿部硬质涂层减薄甚至完全剥离的问题，提高了齿部硬度和耐磨性。

带锯条宽度不同，对应齿部的宽度也不同，齿部宽度定义为齿尖到最大齿沟之间的距离，齿部宽度可在喷砂前采用游标卡尺对带锯条本体进行测量获得。示例性的，34mm规格的带锯条齿部宽度值为3mm；41mm规格的带锯条齿部宽度值为5mm。

第一遮挡条与带锯条正面或第二遮挡条与带锯条背面之间的间距为很小的一个间隙值d，根据经验，当d≤4mm时，可以认为喷砂已经不能对遮挡的齿尖造成影响，为有效遮挡。

电控模块，用于根据光栅传感器检测的带锯条宽度W_d确定第一喷枪和第二喷枪的开启数量N、单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度W、单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、以及第一喷枪和第二喷枪的摆动幅度H，N、W、R、H确定的具体表达式为：

W_d＝N×W＝N×(2R+H-2) (11)

以第一喷枪和第二喷枪的喷咀直径为8mm，喷枪气压值为5.8bar，砂粒为46目棕刚玉，喷咀到锯条表面距离为80mm，单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R为10mm为例，对于不同宽度规格的带锯条，根据式(11)确定的N、W、H值如表1所示。

表1不同宽度带锯条对应的N、W、H值

R的取值范围为8～20mm，单支喷枪静止时可覆盖范围的半径R与喷枪型号、气压值、喷砂距离等相关，R值越大，单次喷砂可加工范围越大；R值越小，喷砂加工强度越小。在喷枪型号、气压值、喷砂距离等确定的情况下，通过游标卡尺测量单支喷枪静止时可覆盖范围，从而获取R值。W的取值范围为16～60mm，由带锯条宽度和喷枪开启数量确定；H的取值范围为0～20mm，H越大，单次喷砂可加工范围越大；v_j的取值范围为1000～7000mm/min，v_j影响表面残余应力值；v_q的取值范围为2000～26000mm/min，v_q影响表面残余应力值。

电控模块，用于根据单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度W、单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、第一喷枪和第二喷枪的摆动幅度H、以及第一方面的带锯条喷砂模型(即式(10))确定带锯条运动速度以及第一喷枪和第二喷枪的摆动速度，具体确定过程为：

根据单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度W、单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、第一喷枪和第二喷枪的摆动幅度H、以及带锯条喷砂模型(即式(10))得到带锯条运动速度v_j与第一喷枪和第二喷枪的摆动速度v_q之间的关系式，具体为：

自变量为V_j，因变量为V_q。

基于喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值以及喷砂效率确定带锯条运动速度、第一喷枪和第二喷枪的摆动速度。

由式(11)可知，根据带锯条宽度可以确定N、W、H值，R值可以测量得到，根据式(12)可知喷砂参数的确定关键是如何确定带锯条运动速度、第一喷枪和第二喷枪的摆动速度。本申请是基于三个喷砂指标通过反复试验来确定v_j和v_q，三个喷砂指标为喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值以及喷砂效率。

要使喷枪所产生的有效喷砂区域完整覆盖带锯条表面，则喷砂目标覆盖率为100％；表面残余应力用于表征喷砂加工强度，当喷枪砂粒经流动气压带动撞击到带锯条表面上时，经过一段时间累积，在一定加工区域内形成喷砂效果，根据经验表面残余应力目标值为1000～1300Mpa；喷枪在带锯条表面进行摆动喷砂时，如果喷枪与带锯条的相对速度过慢，则影响喷砂效率(在喷砂加工强度达到饱和后再增加喷砂时间，该区域的喷砂加工强度也不会再增加)；如果相对速度过快，则无法在短时间达到所需喷砂加工强度，为了提高喷砂效率，在满足喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值的情况下，v_j尽可能大一些。

在试验过程中，利用X射线衍射仪测量带锯条表面残余应力值，喷砂覆盖率可以在出口集尘腔后端目测出覆盖率是否达到100％，对于不同宽度带锯条反复试验得到的v_j如表2所示。式(10)中，当N、W、H取值确定时，v_j与v_q呈映射关系，可将v_j代入式(10)求得v_q的最小取值。

表2基于覆盖率和表面残余应力，不同宽度带锯条对应的v_j值

本实施例中，当R的取值为10mm，W的取值范围为20～34mm，H的取值范围为0～16mm时，v_j的取值范围为1000～7000mm/min，v_q取值随R、v_i、W、H的变化而变化；当R的取值为10mm，W的取值范围为20～34mm，H的取值范围为0～16mm时，v_j的取值范围为1000～5000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化；当R的取值为10mm，W的取值范围为27～34mm，H的取值范围为9～16mm时，v_j的取值范围为3000～5000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化；当R的取值为10mm，W的取值范围为20～27mm时，H的取值范围为2～9mm时，v_j的取值范围为1000～3000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化。

电控模块，用于根据带锯条运动速度v_j控制传送机构动作，根据第一喷枪和第二喷枪的摆动速度v_q分别控制第一摆动机构和第二摆动机构动作，保证第一喷枪和第二喷枪所产生的有效喷砂区域完整覆盖带锯条表面。

针对所需要进行喷砂加工的带锯条宽度，反复试验，得到最优的喷砂参数(N、W、H、v_j、v_q)，将不同宽度带锯条与对应的最优喷砂参数存入电控模块内，当检测到带锯条宽度时，可以根据最优喷砂参数进行传送机构、摆动机构、电控阀门等的控制，实现高效、高质量不同宽度规格带锯条的喷砂工艺。

第三方面，本实施例还提供的一种带锯条喷砂方法，基于第二方面所述的带锯条喷砂装置，包括以下步骤：

1、获取带锯条宽度。

采用传感器检测带锯条宽度，该传感器设于传动机构进料口处，且位于带锯条的下方。如图5所示，用于检测带锯条宽度的传感器为光栅传感器，光栅传感器包括多个，每个光栅传感器均是根据带锯条的不同宽度规格设置在进料口的对应位置，光栅传感器的数量等于带锯条宽度规格的数量加1，可以根据需要检测的带锯条宽度规格设置光栅传感器的位置和数量。示例性的，光栅传感器为6个，6个光栅传感器分别为第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器、第五光栅传感器以及第六光栅传感器，用于检测27mm、34mm、41mm、54mm、67mm这五种宽度规格的带锯条宽度。由于每个光栅传感器的设置位置均是根据带锯条的不同宽度规格来设置的，因此，当第一光栅传感器和第二光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为27mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器和第三光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为34mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器和第四光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为41mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器和第五光栅传感器被触发，而其他光栅传感器不被触发时，表明带锯条宽度为54mm；当第一光栅传感器、第二光栅传感器、第三光栅传感器、第四光栅传感器、第五光栅传感器和第六光栅传感器均被触发，表明带锯条宽度为67mm。

2、根据带锯条宽度W_d确定第一喷枪和第二喷枪的开启数量N、单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度W、单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、以及第一喷枪和第二喷枪的摆动幅度H，N、W、R、H确定的具体表达式为：

W_d＝N×W＝N×(2R+H-2) (11)

以第一喷枪和第二喷枪的喷咀直径为8mm，喷枪气压值为5.8bar，砂粒为46目棕刚玉，喷咀到锯条表面距离为80mm，单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R为10mm为例，对于不同宽度规格的带锯条，根据式(11)确定的N、W、H值如表1所示。

3、根据单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度W、单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、第一喷枪和第二喷枪的摆动幅度H、以及第一方面的带锯条喷砂模型(即式(10))确定带锯条运动速度以及第一喷枪和第二喷枪的摆动速度，具体确定过程为：

根据单支喷枪摆动时喷砂所覆盖的带锯条宽度W、单支喷枪静止时喷砂所覆盖范围的半径R、第一喷枪和第二喷枪的摆动幅度H、以及带锯条喷砂模型(即式(10))得到带锯条运动速度v_j与第一喷枪和第二喷枪的摆动速度v_q之间的关系式，如式(12)所示。

基于喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值以及喷砂效率确定带锯条运动速度、第一喷枪和第二喷枪的摆动速度。

由式(11)可知，根据带锯条宽度可以确定N、W、H值，R值可以测量得到，根据式(12)可知喷砂参数的确定关键是如何确定带锯条运动速度、第一喷枪和第二喷枪的摆动速度。本申请是基于三个喷砂指标通过反复试验来确定V_j和V_q，三个喷砂指标为喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值以及喷砂效率。

要使喷枪所产生的有效喷砂区域完整覆盖带锯条表面，则喷砂目标覆盖率为100％；表面残余应力用于表征喷砂加工强度，当喷枪砂粒经流动气压带动撞击到带锯条表面上时，经过一段时间累积，在一定加工区域内形成喷砂效果，根据经验表面残余应力目标值为1000～1300Mpa；喷枪在带锯条表面进行摆动喷砂时，如果喷枪与带锯条的相对速度过慢，则影响喷砂效率(在喷砂加工强度达到饱和后再增加喷砂时间，该区域的喷砂加工强度也不会再增加)；如果相对速度过快，则无法在短时间达到所需喷砂加工强度，为了提高喷砂效率，在满足喷砂目标覆盖率、表面残余应力目标值的情况下，v_j尽可能大一些。

在试验过程中，利用X射线衍射仪测量带锯条表面残余应力值，喷砂覆盖率可以在出口集尘腔后端目测出覆盖率是否达到100％，对于不同宽度带锯条反复试验得到的v_j如表2所示。式(10)中，当N、W、H取值确定时，v_j与v_q呈映射关系，可将v_j代入式(10)求得v_q的最小取值。

本实施例中，当R的取值为10mm，W的取值范围为20～34mm，H的取值范围为0～16mm时，v_j的取值范围为1000～7000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化；当R的取值为10mm，W的取值范围为20～34mm，H的取值范围为0～16mm时，v_j的取值范围为1000～5000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化；当R的取值为10mm，W的取值范围为27～34mm，H的取值范围为9～16mm时，v_j的取值范围为3000～5000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化；当R的取值为10mm，W的取值范围为20～27mm时，H的取值范围为2～9mm时，v_j的取值范围为1000～3000mm/min，v_q取值随R、v_j、W、H的变化而变化。

4、根据带锯条运动速度v_j控制传送机构动作，根据第一喷枪和第二喷枪的摆动速度v_q分别控制第一摆动机构和第二摆动机构动作，保证第一喷枪和第二喷枪所产生的有效喷砂区域完整覆盖带锯条表面。

针对所需要进行喷砂加工的带锯条宽度，反复试验，得到最优的喷砂参数(N、W、H、v_j、v_q)，将不同宽度带锯条与对应的最优喷砂参数存入电控模块内，当检测到带锯条宽度时，可以根据最优喷砂参数进行传送机构、摆动机构、电控阀门等的控制，实现高效、高质量不同宽度规格带锯条的喷砂工艺。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。