砂帶拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)初探

摘要：砂帶拋光機(jī)床是一種適用于凸輪軸等拋光工序的新的工藝技術(shù)設(shè)備，是現(xiàn)代加工工業(yè)的一種十分重要的方法。本文在簡(jiǎn)要介紹砂帶拋光機(jī)床基本情況的基礎(chǔ)上，深入研究和分析了砂帶拋光機(jī)床的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)、整體布局設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等的主要內(nèi)容，希望能夠?qū)ι皫伖鈾C(jī)床的設(shè)計(jì)和研究提供一定的幫助和借鑒。

關(guān)鍵詞：砂帶拋光機(jī)床；設(shè)計(jì)；初探

砂帶拋光機(jī)床是一種適用于凸輪軸等的拋光工序的新的工藝技術(shù)設(shè)備，是現(xiàn)代加工工業(yè)的一種十分重要的方法，被專家稱作未來(lái)巨人。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，砂帶拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)和應(yīng)用日益得到重視，對(duì)于提升我國(guó)現(xiàn)代制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和綜合競(jìng)爭(zhēng)力，具有十分重要的意義和作用，發(fā)展前景較為廣闊。本文在簡(jiǎn)要介紹砂帶拋光機(jī)床基本情況的基礎(chǔ)上，深入研究和分析了砂帶拋光機(jī)床的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)、整體布局設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等的主要內(nèi)容，希望能夠?qū)ι皫伖鈾C(jī)床的設(shè)計(jì)和研究提供一定的幫助和借鑒。

1. 砂帶拋光機(jī)床概述

1.1. 砂帶拋光機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

過(guò)去我國(guó)傳統(tǒng)的制造業(yè)通常采取砂輪磨削及手工拋磨等方式來(lái)進(jìn)行拋磨的工序，無(wú)論在技術(shù)的含量、自動(dòng)化的程度及加工的精度等方面，都是比較低的。從上世紀(jì)80年代初到90年代初期間，砂帶拋光的加工工藝受到國(guó)內(nèi)教育科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)界的高度重視和關(guān)注。近些年以來(lái)，砂帶拋光機(jī)床雖有所有回頭，但加工的范圍小、品種少等問(wèn)題仍然突出。從國(guó)外情況看，美國(guó)加大了研究和應(yīng)用力度，制造出砂帶拋光的相關(guān)機(jī)床產(chǎn)品，且成功應(yīng)用到汽車加工之中。

1.2. 砂帶拋光機(jī)床的主要優(yōu)點(diǎn)

砂帶拋光機(jī)床和易于損壞的機(jī)床相比，主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：一是加工的效率比較高，有著良好的切削的性能。二是其加工的表面質(zhì)量較高，加工的精度較高。三是工藝的靈活性較大，其適應(yīng)性較強(qiáng)，能方便地對(duì)平面、外內(nèi)圓、異形面、表面的拋光等各種情況的加工，并解決對(duì)平面、超長(zhǎng)或超大軸類及不規(guī)則的表面等難于加工零件進(jìn)行精密加工的問(wèn)題。四是砂帶彈性大，機(jī)床系統(tǒng)抗振性較高。五是砂帶的尺寸大，很適于大面積、高效率的加工要求，設(shè)備操作簡(jiǎn)單、安全，使用及維護(hù)較為方便等。

2. 加強(qiáng)對(duì)砂帶拋光機(jī)床的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1. 做好主參數(shù)的設(shè)計(jì)

針對(duì)凸輪軸的實(shí)際情況，選定主參數(shù)及基本參數(shù)可以按照加工的工件的尺寸及所設(shè)計(jì)機(jī)床的形式結(jié)合起來(lái)，采取類比相似法來(lái)參考機(jī)床的設(shè)計(jì)手冊(cè)中普通機(jī)床的相關(guān)參數(shù)，來(lái)確定機(jī)床的最大直徑、最大長(zhǎng)度、最大工件的回轉(zhuǎn)直徑及長(zhǎng)度等參數(shù)。

2.2. 做好主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)

由于砂帶加工機(jī)床工件的轉(zhuǎn)速通常用0至20米/秒，同時(shí)凸輪表面的質(zhì)量要求實(shí)際上不太高，表面的粗糙度一般在0.4至12.5微米，最終采用的主軸轉(zhuǎn)速是每分鐘60轉(zhuǎn)。

2.3. 做好切削的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

一是切削力目前無(wú)具體計(jì)算的公式，只好采取參照法，取拋光最大的切向分力為50牛。二是切削的用量，因機(jī)床橫向的進(jìn)給是手動(dòng)的，所以生產(chǎn)過(guò)程中手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)就行。

2.4.做好主電機(jī)功率的設(shè)計(jì)

為確保電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)低負(fù)荷作業(yè)造成的浪費(fèi)現(xiàn)象，以及電動(dòng)機(jī)時(shí)常處在超負(fù)荷的狀態(tài)致使電機(jī)及其元件被燒壞，通常采取計(jì)算法先初步地設(shè)計(jì)出主電機(jī)功率。主電機(jī)的功率計(jì)算公式如下：

2.5. 做好砂帶拋光裝置的電機(jī)功率設(shè)計(jì)

因?yàn)樯皫伖庋b置具體的尺寸及偏角要等拋光裝置設(shè)計(jì)完成之后，方可進(jìn)行精確計(jì)算，設(shè)計(jì)只好用參考法進(jìn)行取值。

3. 加強(qiáng)砂帶拋光機(jī)床的整體布局設(shè)計(jì)

3.1. 設(shè)計(jì)好運(yùn)動(dòng)分配

按照機(jī)床設(shè)計(jì)小件承受運(yùn)動(dòng)之原則，考慮到機(jī)床上工件和砂帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特性、拋光頭特殊的運(yùn)動(dòng)形式等因素，采取如下運(yùn)動(dòng)分配的形式：工件的承擔(dān)相對(duì)砂帶運(yùn)動(dòng)的方向作反向轉(zhuǎn)動(dòng)（由主軸獲取），砂帶相對(duì)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)作反向獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)（單獨(dú)動(dòng)力供給），拋光頭運(yùn)動(dòng)由液壓系統(tǒng)中的恒定外力作用隨動(dòng)進(jìn)行。具體情況如下圖所示。

拋光機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配示意圖

3.2. 設(shè)計(jì)好機(jī)床傳動(dòng)的形式

機(jī)床傳動(dòng)的形式是機(jī)床的主軸箱齒輪的機(jī)械傳動(dòng)，拋光裝置當(dāng)中恒壓系統(tǒng)液壓的傳動(dòng)，主電機(jī)和主軸箱以及砂帶和各個(gè)傳動(dòng)輪帶間的傳動(dòng)。

3.3. 設(shè)計(jì)好機(jī)床支承的形式

4. 加強(qiáng)砂帶拋光機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1. 強(qiáng)化工況的分析

工況分析主要是確定液壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)規(guī)律、負(fù)載大小及變化的規(guī)律等情況。運(yùn)動(dòng)分析重點(diǎn)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)所需負(fù)載，以及負(fù)載變化的程度；負(fù)載及其變化規(guī)律分析包括，負(fù)載的分析、液壓機(jī)構(gòu)處于理想的狀態(tài)時(shí)受力的情況以及它的變化情況的分析等。

4.2. 強(qiáng)化液壓元件選擇和計(jì)算

通過(guò)因?yàn)橄到y(tǒng)要求工作推力的條件在不太高時(shí)，只需超256.3牛即可，對(duì)液壓缸工作的壓力和尺寸等無(wú)附加條件。所以設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)可在液壓泵選定之后再來(lái)確定元件設(shè)計(jì)的方案，同時(shí)對(duì)相關(guān)的參數(shù)做出驗(yàn)證計(jì)算。

4.3. 強(qiáng)化液壓系統(tǒng)可行性的驗(yàn)證

機(jī)床工件的轉(zhuǎn)速是60轉(zhuǎn)/分，所以工件每秒轉(zhuǎn)一圈，則液壓缸中油量的變化用四次進(jìn)行臨界速度的計(jì)算，每次的變化量取值是3.2毫米，所以設(shè)計(jì)出來(lái)的液壓系統(tǒng)能夠達(dá)到裝置控制的要求。

4.4. 強(qiáng)化支撐件和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)

機(jī)床支承件包括了立柱、床身、底座及橫梁等各個(gè)大件，在設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)在熱變形、剛度及內(nèi)應(yīng)力等一些方面著重進(jìn)行考慮。由于拋光機(jī)床在支承件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了床身與底座而設(shè)計(jì)，考慮縮短其設(shè)計(jì)時(shí)間與周期的因素，可以采取普通對(duì)車床進(jìn)行變形設(shè)計(jì)的方法。

5. 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，砂帶拋光是現(xiàn)代加工行業(yè)的一項(xiàng)新的技術(shù)，其優(yōu)越性正逐步地為人們認(rèn)識(shí)和關(guān)注。目前國(guó)際市場(chǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了各種砂帶拋光機(jī)床的產(chǎn)品和應(yīng)用，而從國(guó)內(nèi)的情況看還處于推廣和應(yīng)用的階段，加強(qiáng)砂帶拋光機(jī)床設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，對(duì)于加快我國(guó)制造行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展，具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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