便攜式多功能打磨機(jī)的研制

吳錫球WU Xi-qiu

（肇慶市技師學(xué)院，肇慶 526060）

1 打磨設(shè)備的現(xiàn)狀

市場上現(xiàn)售賣的打磨設(shè)備主要有：砂帶機(jī)、砂輪機(jī)、角磨機(jī)等，它們功能單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、攜帶和使用都不方便。經(jīng)過市場調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在市場上還沒有一款專門針對小作坊、維修店、家庭、機(jī)電DIY愛好者以及移動維修人員專門使用的小型打磨機(jī)。而他們所需求的是一臺功能多樣、操作和維護(hù)簡單、攜帶方便、成本低的多功能打磨機(jī)。

2 產(chǎn)品的構(gòu)思

2.1 打磨的功能與特點(diǎn)

打磨主要是對工件的平面、曲面、外圓、內(nèi)孔、或刀具進(jìn)行拋光、打磨、倒角、去毛刺、刃磨等。在日常的活、設(shè)備的維修、裝配都有需要用到打磨設(shè)備。

2.2 市場定位

市場上現(xiàn)有的打磨設(shè)備主要以工廠為主，設(shè)備笨重、而且功能單一。市面上沒有專門為小作坊、個體維修店、移動維修、愛好機(jī)電DIY的個體以及家庭用的多功能打磨設(shè)備，而這個客戶群體數(shù)量巨大，市場潛力廣。

3 產(chǎn)品的設(shè)計及研發(fā)

根據(jù)打磨的功能與特點(diǎn)，以及針對目標(biāo)客戶的需求，設(shè)計出這臺便攜式多功能打磨機(jī)。便攜式多功能打磨機(jī)的機(jī)構(gòu)主要包括：帶傳動機(jī)構(gòu)、砂帶機(jī)構(gòu)、快夾機(jī)構(gòu)、鉆頭刃磨機(jī)構(gòu)以及便攜機(jī)構(gòu)。如圖1、圖2。

①便攜式多功能打磨機(jī)集合了砂帶機(jī)、砂輪機(jī)和角磨機(jī)等打磨設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。主要功能有：修磨和拋光各種零件的平面、外圓、內(nèi)孔、刀具以及去毛刺、倒角等。

在日常機(jī)械設(shè)備的裝配與維修、零件加工過程中，經(jīng)常需要對零件或刀具進(jìn)行修磨，有時一個工件需要多個打磨工序，這樣就會使用到多樣打磨工具，而通常工廠的打磨設(shè)備會安裝在不同的車間，這樣為了完成一件工件還需要在多個車間來回跑動才能把工件加工好，非常不方便。有時還要把笨重的設(shè)備搬到打磨車間，甚至更多時候只能現(xiàn)場人工用砂紙打磨，這樣工人又苦又累、效率又不高，將各種打磨功能集合在一臺設(shè)備上是設(shè)計這臺設(shè)備的目的。

1）砂帶的功能部分：具有平面、外圓弧、刀具刀刃的修磨與拋光功能。2）砂輪的功能部分：適合用于加工磨削量較大的零件或刀具。

②傳動機(jī)構(gòu)。如圖3。

1）傳動。市面上的打磨機(jī)大都采用電機(jī)直接傳動，但這樣設(shè)計會增加設(shè)備的體積。本機(jī)采用了V帶傳動方式，這樣更有利于產(chǎn)品的布局如圖2。同時帶傳動有以下優(yōu)點(diǎn)：傳動平穩(wěn)，無噪聲；有過載保護(hù)作用；傳動距離較大；結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本低。

2）砂帶傳動機(jī)構(gòu)。砂帶傳動機(jī)構(gòu)輪傳動輪由主傳動輪、從動輪和張緊輪組成。主傳動輪接觸表面采用加粗設(shè)計，這樣可以增加主動輪與砂帶之間的摩擦力，降低砂帶打滑。而從動輪和張緊輪表面則采用表面光潔度更高的要求。

③軸承的選擇。由于設(shè)備各傳動部件主要承受徑向力和較少的軸向力，在滿足產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計時軸承選用了較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的深溝球滾動軸承，且還選擇了帶油封的，這樣的好處是可免于對軸承的維護(hù)與保養(yǎng)。

④設(shè)備的防震。由于設(shè)備在高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)行過程中會產(chǎn)生震動，為了降低設(shè)備的震動，在設(shè)備的四個支撐腳中分別加裝了橡膠墊腳，這樣能起到很好的減震作用，同時橡膠的成本也較低。

⑤電源和電機(jī)功率的選擇。電源采用220V單相交流電，這樣可以廣泛適用于工廠和家庭。由于本設(shè)備主要針對特定的客戶群體，他們不需要一天不停的打磨，所以在滿足目標(biāo)客戶需求的情況下，選擇了轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分鐘、功率250W的小型單相電機(jī)。

⑥手提裝置。在打磨機(jī)側(cè)加裝了手提裝置，有利于設(shè)備攜帶。設(shè)備整體凈重不足十公斤，整體尺寸規(guī)格：長、寬、高，攜帶十分便利，且占用地方小，很少受到使用場地影響，使用十分方便。

⑦安全裝置。為了提高設(shè)備的安全系數(shù)，避免安全事故的發(fā)生，設(shè)備加裝了以下的安全措施。

1）斷帶保護(hù)裝置。考慮到砂帶在長時間運(yùn)行中會有磨損，為避免砂帶因磨損而造成斷裂，從而引起安全事故的發(fā)生。設(shè)計時在砂帶松邊加裝了張緊開關(guān)，當(dāng)砂帶出現(xiàn)斷開時，張緊開關(guān)突然失去張緊力、張緊開關(guān)由原來的常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為斷開、及時將電源斷開，從而對使用者起到安全保護(hù)的作用。

2）V帶防護(hù)裝置。在V帶上加裝護(hù)罩。因?yàn)閂帶在長時間的使用過程中會造成磨損、斷裂，為防止因V帶的斷裂對操作者造成人生傷害，在V帶外加裝防護(hù)罩。同時加裝了防護(hù)裝置也可避免操作人員違規(guī)操作而造成的安全事故。

3）砂輪防護(hù)裝置。砂輪加裝護(hù)罩。零件在砂輪上高速打磨過程中產(chǎn)生破裂、鐵銷、生火花等，護(hù)罩能夠有效擋住這些物體，保證操作人員的人身安全。

4 便攜式多功能打磨機(jī)的創(chuàng)新與特點(diǎn)

4.1 創(chuàng)新一

彈性自動張緊機(jī)構(gòu)。如圖5、圖6。

砂帶彈性自動張緊機(jī)構(gòu)主要由：滑塊、張緊彈簧、彈簧張緊力調(diào)整裝置和滑軌組成。其主功能有：

4.1.1 防松作用

砂帶在長時間使用后會產(chǎn)生磨損，從而導(dǎo)致砂帶打滑、松脫，自動張緊機(jī)構(gòu)會根據(jù)磨損程度自動調(diào)整砂帶的張緊力，從而避免砂帶因張緊力的不足而出現(xiàn)打滑和松脫發(fā)生；彈簧長時間的使用中如果出現(xiàn)張緊力的不足，可通過調(diào)整裝置的螺母來調(diào)整彈簧的張緊力。

4.1.2 方便砂帶的拆卸

砂帶彈性自動張緊機(jī)構(gòu)有利于砂帶的快速拆卸，減低工作強(qiáng)度、提高工作效率。在日常的打磨過程中會根據(jù)不同的打磨材料和光潔度要求，來更換不同的砂帶，要更換時，只需要用手把張緊機(jī)構(gòu)向里推，就可以輕松的把砂帶卸下，安裝時同樣只需把張緊機(jī)構(gòu)向里推，這樣就可以縮減砂帶張緊輪與從動輪及主動輪之間的距離，輕松地把砂帶套裝好。

4.1.3 有利于不同直徑的外圓和曲面修磨

不同直徑的外圓和曲面修磨或拋光時需要砂帶不同的弧度來配合，而彈性自動張緊機(jī)構(gòu)會根據(jù)不同直徑的接觸面來自動調(diào)整張緊力，砂帶所產(chǎn)生的圓弧也會因所受的壓力大小和零件直徑而產(chǎn)生相應(yīng)的圓弧變化，彈性自動張緊機(jī)構(gòu)使用時會讓不同直徑的零件始終與砂帶緊貼在一起，這樣能讓零件的修磨和拋光達(dá)到最佳的效果。

如圖4、圖5。

4.2 創(chuàng)新二

快夾機(jī)構(gòu)。

在不改變設(shè)備總體的布局和不增加制造成本的前提下，充分利用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在砂帶主動輪中加裝上快夾裝置，這個裝置使設(shè)備的功能得到了很大的提升?？鞀A裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，它是由：工具安裝孔、鎖緊螺釘構(gòu)成。過去砂帶機(jī)構(gòu)與砂輪機(jī)構(gòu)只能對工件的外平面和外曲面進(jìn)行加工，而不能對工件的內(nèi)孔進(jìn)行拋光打磨加工，而通過快夾機(jī)構(gòu)更換不同的內(nèi)孔打磨工具，很好地解決了工件的內(nèi)孔進(jìn)行拋光或打磨，而且也沒有增加設(shè)備的成本。如圖6。

4.3 創(chuàng)新三

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭刃磨機(jī)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭刃磨機(jī)構(gòu)能精準(zhǔn)修磨鉆頭頂角和主后角，確保修磨后鉆頭兩邊主切削刃對稱，提高刃磨的效率和質(zhì)量。同時提高鉆頭刃磨的安全性。

在機(jī)械加工、裝配以及設(shè)備維修中都需要用到鉆孔技術(shù)，鉆孔加工是機(jī)械領(lǐng)域必不可少加工工藝，鉆孔質(zhì)量的好壞直接影響到裝配質(zhì)量和設(shè)備使用壽命，而鉆孔所需的工具就是鉆頭，鉆頭加工質(zhì)量的好壞直接影響孔的質(zhì)量。在鉆孔加工過程中容易出現(xiàn)鉆頭磨損、折斷等，為了提高鉆孔的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，在符合鉆孔要求下，需要對用過的鉆頭進(jìn)行重新刃磨，刃磨好的鉆頭就像新的鉆頭一樣重新投入使用。鉆頭刃磨機(jī)構(gòu)就是一種對鉆頭進(jìn)行刃磨的機(jī)構(gòu)。

目前國內(nèi)大部分企業(yè)的鉆頭刃磨工作主要由技術(shù)工人直接在砂輪上進(jìn)行修磨，這樣對工人技術(shù)要求高、難度大，同時修磨出來的鉆頭幾何角度及兩主切削刃的對稱性也難以得到保證，即便是熟練的技工也要進(jìn)行反復(fù)修磨檢測，耗費(fèi)大量的時間和人力，同時存在較大的安全風(fēng)險。鉆頭刃磨質(zhì)量的好壞直接影響到鉆出來孔的質(zhì)量、鉆孔效率、鉆頭使用壽命。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使普通工人甚至新工人也可以輕松地掌握鉆頭刃磨技能，本設(shè)備提供了這種鉆頭刃磨機(jī)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨機(jī)構(gòu)組成。內(nèi)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆V形角度槽，可安放不同直徑的麻花鉆頭，V槽與砂輪水平線夾角為鉆頭頂角的一半，工作臺可繞螺釘軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，工作臺可根據(jù)砂輪的大小調(diào)整高度，工作臺的高度在砂輪軸線水平方向之上。結(jié)構(gòu)為：螺釘穿入彈簧、穿入滾針軸承，此組件穿過支架調(diào)整槽、穿入平面滾針軸承、螺釘擰入工作臺，在保證工作臺與支架不松動的情況下，工作臺可繞螺釘軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。有效解決初學(xué)者鉆頭修磨頂角角度難掌握和兩端刀刃不對稱的難題，以保證主后角后端面比前端面低。工作臺在安全的空間內(nèi)運(yùn)動，提高了刃磨的安全性。鉆頭刃磨機(jī)構(gòu)，解決了困擾大多數(shù)技術(shù)工人標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨的難題，讓初學(xué)者也能輕松磨出高質(zhì)量的鉆頭。有了這設(shè)備，讓鉆頭刃磨變得更輕松、更安全，解決了過去鉆頭刃磨中出現(xiàn)的難題，同樣適用職業(yè)和技工院校的鉆頭刃磨教學(xué)。

如圖7、圖8。

5 總結(jié)

便攜式多功能打磨機(jī)是一臺集合了砂帶機(jī)和砂輪機(jī)為一體的多功能打磨機(jī)，同時還具備內(nèi)孔打磨和鉆磨的特點(diǎn)；其應(yīng)用范圍廣、可應(yīng)用于金屬、塑料、木材、石材等材料的打磨與拋光。它的出現(xiàn)可解決當(dāng)前市場上打磨設(shè)備功能的單一問題，對于產(chǎn)品要求進(jìn)行多種打磨加工工序能夠滿足。同時由于功能的多樣性可減少企業(yè)設(shè)備投入的成本，節(jié)約場地。其具有：結(jié)構(gòu)簡單、功能多樣、攜帶方便、外形美觀、應(yīng)用性廣、安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。能有效提升工作效率，提高經(jīng)濟(jì)效益。便攜式多功能打磨機(jī)廣泛可適用于工廠、家庭、職業(yè)和技工院校。開發(fā)便攜式多功能打磨機(jī)經(jīng)濟(jì)效益高，市場前景廣闊。便攜式多功能打磨機(jī)的一些機(jī)構(gòu)已經(jīng)獲得了國家專利局授權(quán)專利。