寬砂帶磨削去毛刺工藝及專用技術(shù)裝備

梁 睦 李鉻 李春廣

（中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院，河南鄭州450007）

目前，數(shù)控激光切割、沖孔、裁剪設(shè)備，已在許多制造加工企業(yè)中廣泛使用，薄板平面零件沖孔、裁切后，周邊總會產(chǎn)生一些飛邊、毛刺;采用通用平面磨床修理周邊毛刺、飛邊，效率低，工時費(fèi)用較高。采用電動砂輪機(jī)和砂布帶輪手工修理，工時費(fèi)用低，但工人操作安全性較差，工作效率不高，而且加工質(zhì)量受人為因素影響，得不到有效控制。當(dāng)厚度不大的平板類小零件品種、數(shù)量較多時，就需要設(shè)計(jì)專用設(shè)備來處理平板類零件周邊的飛邊毛刺加工工藝問題。

1 寬砂帶磨削去毛刺專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

根據(jù)寬砂帶磨削，一次磨削寬度大，磨削效率高的特點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了寬砂帶磨削去毛刺專用設(shè)備如圖1所示。主要由砂帶磨削系統(tǒng)、工件傳送帶機(jī)構(gòu)及手動升降磁性工作臺3部分組成。

工件傳輸帶機(jī)構(gòu)包括料箱1、主動帶輪2、從動帶輪8和傳送帶15組成。其中、主動帶輪2由帶有手動調(diào)速裝置的擺線針輪減速電機(jī)驅(qū)動，可在1∶8速比范圍內(nèi)手動調(diào)速，以適應(yīng)不同材料、尺寸、形狀工件對于磨削進(jìn)給速度的需要。從動帶輪8可由張緊機(jī)構(gòu)［1］17實(shí)施隨機(jī)的張緊調(diào)整需要。

砂帶磨削系統(tǒng)包括砂帶磨削浮動砂帶輪4、壓縮彈簧5、寬砂帶6、主動砂帶輪7、驅(qū)動電動機(jī)9、聯(lián)軸器10、軸承座11、鋼架墻板16組成。其中驅(qū)動電動機(jī)9、聯(lián)軸器10、軸承座11、主動砂帶輪7固定安裝在鋼架墻板16上，形成砂帶磨削系統(tǒng)的固定端;為了提高鋼架墻板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，兩直立墻板除底座連接處為整體連接外，圖中虛線位置也設(shè)計(jì)有連接板（整體焊接）。另外，還可在兩砂帶輪中心線位置，增加可拆卸的中間連接板。但是，這會給寬砂帶安裝、更換帶來許多麻煩［2］。浮動砂帶輪4的兩個方形軸承座插入鋼架墻板16的開口型方槽中，由壓縮彈簧5推力將兩帶輪之間的寬砂帶張緊，形成砂帶磨削系統(tǒng)的浮動端;在工件磨削中形成一定的彈性磨削力。磨削系統(tǒng)采用500 mm寬砂帶，通過皮帶輪摩擦傳動方式，由電動機(jī)直接驅(qū)動產(chǎn)生對于工件的磨削力。

手動升降磁性工作臺由磁性工作臺12、聯(lián)軸器13、手動蝸桿升降機(jī)構(gòu)14組成。磁性工作臺12上設(shè)置有永久磁鐵或磨床專用電磁鐵，形成對工件的固定磁力［3］;手動升降磁性工作臺在兩工件傳送帶輪之間穿過皮帶，并緊貼、托起上邊傳送帶，相對浮動砂帶輪4形成磨削擠壓力;兩邊兩個手動蝸桿升降機(jī)構(gòu)14在傳送帶兩側(cè)邊抬起磁性工作臺12，由聯(lián)軸器13實(shí)現(xiàn)同步升降，通過工作臺的手動升降，適應(yīng)于不同厚度、不同磨削擠壓力的調(diào)整需求。

工作時，需要去毛刺的平板類工件由人工擺放到傳送帶15右端，擺放時工件飛邊毛刺面朝上，由傳送帶自動輸向磨頭。當(dāng)進(jìn)入磁性工作臺12的磁性區(qū)域時，靠磁鐵將工件吸貼在帆布傳送帶上。當(dāng)砂帶對工件表面磨削時，依靠工作臺的磁性，吸住工件與傳送帶同步通過砂帶磨削區(qū)域。當(dāng)傳送帶驅(qū)使工件離開工作臺磁性區(qū)域，工件自動消磁，到達(dá)傳送帶左端主動帶輪2處，依慣性力方向自動脫離傳送帶，甩入料箱1中。

2 有關(guān)砂帶去毛刺專用設(shè)備和工藝問題幾點(diǎn)的說明

2.1 寬砂帶磨削

目前砂帶磨削在國內(nèi)已有了多年的成功經(jīng)驗(yàn)，主要用于木工拋光，而且砂帶寬度多小于200 mm，這是由于砂帶環(huán)形粘接后，喇叭口問題［4］始終解決不好，砂帶越寬，砂帶兩側(cè)張力相差越大，越容易出現(xiàn)砂帶起皺，走偏。筆者設(shè)計(jì)的砂帶磨削設(shè)備采用500 mm寬砂帶，由于從動砂帶輪兩側(cè)采用兩組壓縮彈簧5自動張緊，對先天形成的喇叭口有一定的適應(yīng)性。另外，主動砂帶輪采用鼓形，中間大，兩頭小，使砂帶中間張力大于兩端。從動砂帶輪兩邊加工有旋向相反的螺旋槽，在從動砂帶輪與砂帶接觸產(chǎn)生摩擦力的同時，兩邊向外產(chǎn)生不大的拉力［3］。在本設(shè)備使用階段，沒有出現(xiàn)十分明顯的砂帶起皺，走偏現(xiàn)象，但應(yīng)注意使工件擺放均勻，盡可能避免寬砂帶兩邊摩擦力相差太大。

當(dāng)然，砂帶磨削也存在一些固有的缺陷:如砂帶磨損不均勻會影響工件表面加工精度要求，砂帶磨削散熱性差可能會造成工件局部燒傷［2］;但對于工件表面去毛刺工藝，這些也都不是問題。而且寬砂帶高效率的局部磨削更顯示其較大的優(yōu)勢。

2.2 寬砂帶的安裝與更換

如圖2所示，在安裝砂帶時，先拆除鋼架墻板8右端的擋板固定螺釘2及擋板3，使鋼架墻板8的方槽處于開口狀態(tài);將浮動砂帶輪13軸兩端配置的滾動軸承12、方形軸承座11安裝就位到浮動砂帶輪上，將環(huán)形寬砂帶松套在浮動砂帶輪上，并暫放在手動升降工作臺上，調(diào)整工作臺高度，使砂帶輪軸兩端的方形軸承座11插入鋼架墻板8的方槽中;安裝好壓縮彈簧7并用擋板固定螺釘2將擋板3、調(diào)整螺釘1固定到鋼架墻板8上，用調(diào)整螺釘1推動浮動砂帶輪軸兩端的方形軸承座11，使壓縮彈簧7到極限位置，使兩砂帶輪的中心距最小。

將圖1中的軸承座11以及相關(guān)軸承組件安裝固定在主動砂帶輪7的軸兩端，將主動砂帶輪7穿、套過環(huán)形砂帶6的另一頭，將主動砂帶輪組件7和寬砂帶6安裝就位于鋼架墻板16的相應(yīng)位置，用聯(lián)軸器10連接驅(qū)動電動機(jī)9，松開圖2上的調(diào)整螺釘1，使浮動砂帶輪處于張緊狀態(tài)。開動電動機(jī)，并調(diào)整主動砂帶輪的工作位置直到理想狀態(tài)，在軸承座11和墻板8間打孔安裝定位銷，以減少下一次安裝、更換砂帶時的困難與時間。

2.3 浮動砂帶輪的軸向定位、固定以及導(dǎo)向問題

考慮到浮動砂帶輪工作時，不會承受太大的軸向力作用，在浮動砂帶輪兩端選用深溝球軸承，如圖3所示。軸承3內(nèi)圈一端用軸肩定位，另一端用彈簧擋圈定位;軸承外圈一端用方形軸承座4的孔臺肩定位，另一端用特制方形軸承端蓋6定位;而方形軸承座4與方形軸承端蓋6之間如圖2所示，用4個連接螺釘固定，形成一個整體構(gòu)件。當(dāng)外加軸向力作用使浮動砂帶輪軸向左竄動時，軸向力通過彈簧擋圈作用在軸承內(nèi)圈、并通過滾動體、外圈作用在方形軸承座4上，再通過4個連接螺釘作用在方形軸承端蓋6上，最后通過導(dǎo)向輪軸5、導(dǎo)向輪軸承座7、連接螺釘11、導(dǎo)向輪8作用在鋼架墻板9上，實(shí)現(xiàn)軸向卸荷。當(dāng)外加軸向力作用使浮動砂帶輪軸向右竄動時，用同樣的結(jié)構(gòu)和方法在浮動砂帶輪的另一端（左端）實(shí)現(xiàn)軸向卸荷。

如圖3所示，導(dǎo)向輪軸5與軸承端蓋為平面接觸，當(dāng)導(dǎo)向輪軸5被導(dǎo)向輪軸承座7用連接螺釘11固定后，導(dǎo)向輪軸5將無法轉(zhuǎn)動;另外導(dǎo)向輪軸又被制動卡片10固定在導(dǎo)向輪軸承座7上，使它相對于軸承端蓋6既不能轉(zhuǎn)動，也無法移動。作為導(dǎo)向輪的深溝滾動球軸承8一端用軸肩定位，另一端用隔墊并軸承座7定位，只能沿墻板9滾動。這使浮動砂帶輪兩端軸承座4徑向線接觸或面接觸形成間隙配合的滑動摩擦;軸向由導(dǎo)向輪8形成點(diǎn)接觸式的高副滾動摩擦［5］，即使兩端軸承端蓋擠壓形成微量過盈，也依然能保證浮動砂帶輪的自由伸縮移動。

2.4 手動蝸桿升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理

如圖4所示為一特制的蝸桿減速機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)動搖柄驅(qū)使蝸桿2轉(zhuǎn)動時，蝸輪3按一定的傳動比轉(zhuǎn)動;在蝸輪3的中心孔上加工有內(nèi)螺紋，與之配合的升降絲桿8上加工有兩條通鍵槽;在蝸桿減速箱蓋4的上方呈180°加工有兩個螺紋孔，在螺紋孔中擰入兩個緊定螺釘5，并插入了升降絲桿8的兩條通鍵槽中，限制了升降絲桿8的轉(zhuǎn)動。因此，當(dāng)蝸輪3轉(zhuǎn)動時，絲桿8只能沿蝸輪軸線方向上下移動。

3 結(jié)語

砂帶磨削與砂輪磨削相比，工作效率高，設(shè)備費(fèi)用低，但由于機(jī)械振動問題和寬砂帶制作成本和自身質(zhì)量問題，平面磨削質(zhì)量不如砂輪平面磨床的磨削質(zhì)量，故寬砂帶磨削在金屬表面加工的應(yīng)用方面進(jìn)展遲緩［6］。但本課題實(shí)踐證明，砂帶磨削去毛刺工藝還是十分成功的。與傳統(tǒng)的手工去毛刺工藝相比，寬砂帶去毛刺專用設(shè)備的工作效率提高了40倍以上，比平面磨床砂輪磨削也提高功效25倍以上（砂輪往復(fù)磨削，有效寬度太小）;實(shí)驗(yàn)證明，本設(shè)備用于薄鋼板表面除銹、拋光也十分有效。因此，寬砂帶磨削技術(shù)和專用設(shè)備的深入研究，具有十分重要的使用價值和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

［1］濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2007.

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［3］李春富，孫公偉.砂光機(jī)砂帶跑偏的自動控制［J］.木工機(jī)床，2000（4）:34－36.

［4］陳廉清，俞利鋒.砂帶磨削及其機(jī)床設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，1999（3）:60－61.

［5］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

［6］朱派龍，侯力，廖月明，等.平面砂帶磨削設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，1997（6）:49－51.