橢圓孔砂帶倒角機床

王友林 姜 英

（山東理工大學(xué)精密制造與特種加工省級重點實驗室，山東淄博 255049）

隨著科技的進步，在內(nèi)燃機設(shè)計上出現(xiàn)了一種小頭端面為斜面的連桿，這種連桿與活塞銷連接的孔的軸線與端面不是垂直的，而是傾斜了一個角度，這種連桿孔（壓入軸瓦后的孔）的倒角在加工上遇到了麻煩，在與孔的軸線垂直的面上孔是圓的，但端面是斜的，在斜面上倒角，用傳統(tǒng)的加工方法（車、鏜或锪）是無法完成的，而端面上的孔又是橢圓的，在與端面垂直的軸線上用傳統(tǒng)的加工方法（車、鏜或锪）加工橢圓孔的倒角，在刀具與工件相對運動過程中，還必須附加一個刀具或工件沿橢圓的長軸移動的運動，移動的量等于橢圓長軸與短軸的數(shù)值差;這個數(shù)值差與連桿的端面與孔的軸線的傾角有關(guān)，還與孔徑的大小有關(guān)，即便兩種連桿的端面與孔的軸線的傾角相等，但孔徑不同，則橢圓孔的長短軸的差值也不相同，即附加運動的移動量是不同的，這給加工機床或夾具的設(shè)計帶來很多麻煩，而且每更換一種規(guī)格的零件就需要有與之對應(yīng)的專用機床或?qū)Ｓ脢A具，從加工的經(jīng)濟性考慮，任何一個企業(yè)是完全不能接受的。本文介紹一種新式砂帶磨床，利用砂帶的撓性變形替代加工中的附加運動，較好地解決了橢圓孔倒角的問題。

1 機床的結(jié)構(gòu)組成

機床結(jié)構(gòu)見圖1，回轉(zhuǎn)工作臺11及其驅(qū)動電動機13安裝在回轉(zhuǎn)臺架12上;滾珠絲杠副3和滾動導(dǎo)軌副6安裝在立柱10上;升降臺9與滾動導(dǎo)軌副6的滑塊相聯(lián);螺母座5安裝在升降臺9上，另一端與滾珠絲杠副3的螺母相聯(lián);升降電動機1安裝在諧波齒輪減速機2上，諧波齒輪減速機2通過聯(lián)軸器4與滾珠絲杠相聯(lián)，砂帶電動機7、支撐輪架17、張緊輪18安裝在升降臺9上，砂帶8套在砂帶電動機7的帶輪、支撐輪架17的轉(zhuǎn)輪和張緊輪18上;立柱10和回轉(zhuǎn)臺架安裝在底座14上;夾具15安裝在回轉(zhuǎn)工作臺11上。

2 工作原理

回轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動電動機13在控制系統(tǒng)的控制下帶動安裝在回轉(zhuǎn)工作臺11上的夾具15及工件16轉(zhuǎn)動;砂帶電動機7通過帶輪驅(qū)動砂帶運動，兩個支撐輪架17上的轉(zhuǎn)輪使砂帶與工件（連桿）端面成45°的角度，下邊的支撐輪架上的轉(zhuǎn)輪與張緊輪使砂帶與工件端面形成的角度小于45°（見圖2），砂帶的運動方向為順時針方向移動（轉(zhuǎn)動）;升降電動機1通過諧波齒輪減速機2驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動升降臺及安裝在升降臺上的砂帶運動機構(gòu)向下運動，壓向工件，使砂帶與工件的孔接觸，并形成相對的切削（磨削）運動，由于砂帶有彈性，砂帶與工件的孔接觸時產(chǎn)生撓性變形增大了砂帶與工件孔的接觸面積（見圖3），提高了切削（磨削）的效率，當工件的橢圓孔的長短軸發(fā)生變化時，會使砂帶與工件之間的壓力發(fā)生改變，引起砂帶撓性變形產(chǎn)生變化，導(dǎo)致砂帶與工件孔的接觸面積發(fā)生了一些變化，但還能保證砂帶與工件的孔有較大的接觸面積，工件端面上橢圓孔的棱邊在砂帶的壓力與運動作用下，被砂帶上的磨料切除，形成倒角平面，較好地實現(xiàn)了橢圓形孔的倒角加工工作。

3 結(jié)語

該機床的控制系統(tǒng)采用數(shù)字控制技術(shù)，升降電動機和回轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電動機采用步進電動機（也可以采用伺服電動機，但成本要高一些），機床的絲杠采用滾珠絲杠，導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌，滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，摩擦阻力小，機床運動靈活，能耗小;由于機床采用了立式結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠副的自鎖能力較差，本機利用諧波齒輪減速機傳動不可逆的特性，用諧波齒輪減速機的逆向自鎖（也可以利用多級行星齒輪減速機逆向傳動阻力大的特性，實現(xiàn)減速機的逆向自鎖），替代滾珠絲杠副的自鎖，實現(xiàn)機床的升降臺在滾動導(dǎo)軌的任意位置上運動和停止;加工時，工件用小頭孔套在夾具的短定位銷上定位并夾緊，開動機床，使工作臺帶動工件旋轉(zhuǎn)，同時使升降臺上的砂帶運動機構(gòu)向下運動，壓向工件，使砂帶與工件的孔接觸，實現(xiàn)對工件的倒角加工;工件相對于砂帶只需要旋轉(zhuǎn)2圈就能加工工件的一個倒角，再將工件翻轉(zhuǎn)180°即可加工另一邊的倒角。更換機床夾具的定位元件（短定位銷）并調(diào)整夾具與砂帶的相對位置即可加工不同型號的工件，機床的通用性較好，加工質(zhì)量好（見圖4），效率也較高，解決了橢圓形孔倒角加工的難題。

［1］黃云，黃智.砂帶磨削的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)［J］.中國機械工程，2007，18（18）:2263－2267.

［2］黃云，黃智.發(fā)動機連桿端頭減薄高效強力砂帶磨削機床［J］.制造技術(shù)與機床，2006（5）:111－114.

［3］田昌鳳，李旭東，栗齊幫，等.CM20型砂帶磨頭的設(shè)計［J］.制造技術(shù)與機床，2009（7）:71－74.

［4］周文，黃云，黃智，等.發(fā)動機連桿小端孔口倒角砂帶磨床的研制［J］.機床與液壓，2008，36（2）:48－50.

［5］李成群，付永領(lǐng)，張習(xí)如，等.多工位砂帶磨削機床的研究［J］.機械設(shè)計，2010（12）:34－37.