凸形拋光梯級磚生產線磨頭設計

摘 要 針對目前凹形拋光梯級磚的不足，本文設計出了凸形拋光梯級磚生產線磨頭。通過采用提高系統剛性的方法，使磨頭具有運轉平穩度高、性能穩定、易于更換磨輪等特點。實驗結果表明，該磨頭設計能滿足生產要求。

關鍵詞 磨頭，運轉平穩度，系統剛性

1 引言

拋光梯級磚是一種高級室內裝修材料，廣泛應用于辦公大樓、商場、家居等各種室內場所。目前使用的拋光梯級磚防滑線的形狀是幾條凹槽，如圖1所示。

由于表面光滑，這種凹形防滑線的防滑效果不太理想。把防滑線設計為凸形狀，則其防滑效果能得到很大改善，如圖2所示，其主要特點在于表面光滑，同時又具有防滑的作用。根據凸形梯級磚的特點設計出了一條拋光梯級磚生產線，它具有生產速度快、質量高、性能穩定、結構合理、體積小等特點。而拋光梯級磚生產線磨頭是拋光梯級磚生產線的核心部件之一，它對于能否生產出合格的凸形拋光梯級磚起著至關重要的作用。

2磨頭結構及其工作原理

磨頭設計結構如圖3所示：由于磨削線速度的需要，主軸2的轉速須達到3000r/min以上，采用三角皮帶傳動可以起到吸震的作用。磨頭左端裝有兩個滾動軸承，不但可以防止主軸2的左右竄動，同時也增強了系統的剛性。磨頭的右端是可拆軸承座29，它對于保證磨頭的系統剛性和運轉平穩度起到重要的作用。錐套19為可拆軸承座29與主軸2相連接的零件，它們之間采用了圓錐連接的方式，可以起到以下作用：消除連接間隙、保護連接部位，保證高精度重復定位和方便重復裝拆。

磨頭工作原理：工作時，皮帶4經皮帶輪1驅動主軸2轉動，使主軸上的磨輪9、防水蓋7、防水環8及錐套19等也一同轉動。磚坯21由輸送帶23輸送給磨輪進行磨削加工，這樣就可以不斷地加工出凸形梯級磚。當需要更換磨輪時（停機），首先把4個螺栓14松開，擰動拆卸螺栓15，即可把可拆卸軸承座從主軸上卸下來。用專用扳手從主軸上卸下防水蓋和防水環，把磨輪從主軸上拔出，換上新的磨輪，之后再把防水環、防水蓋、緊定螺絲和可拆卸軸承座依次安裝好，完成磨輪更換。防水蓋、潤滑脂在磨頭工作中起防水作用。

3磨頭各技術環節的設計分析

3.1 磨頭設計的技術指標

凸形拋光梯級磚采用成形磨削法，它是利用各種成形磨輪對磚坯進行粗磨、半精磨、精磨、粗拋光、精拋光等工序加工而成。在整個加工過程中要能順利加工出成品，必需滿足磨頭的各項技術指標，具體要求如下：

（1） 磨頭運轉平穩度高；

（2） 磨輪更換要方便，且不會因更換磨輪而影響磨頭的運轉平穩度，即可拆卸軸承座安裝方便、復位精度高；

（3） 防水性能要好，加工時防止冷卻水滲入主軸里面。

3.2 磨頭系統剛性設計

磨頭系統剛性是保證磨頭運轉平穩度高的重要環節。在本設計中，提高磨頭的系統剛性主要采用了以下三個措施：（1）在磨頭兩端軸承孔各增加一個滾動軸承，如圖3所示；（2）磨輪使用之前需經過動平衡檢測，以確保其運行平穩性；（3）通過采用40Cr材料，加調質至HB240～285，來提高主軸的剛性。并利用當量直徑法來求解等效光亮軸和第一臨界轉速兩個參數，來校驗其剛性和振動。

實踐證明：以上措施對增加磨頭系統剛性起到了很好的作用。

3.3 磨頭主要零部件的精度要求以及它們之間裝配公差的確定

合理選擇磨頭主要部件的技術精度是保證磨頭運轉平穩的另一個重要技術環節。主軸各主要部件間的同軸度為0.040mm；錐套的軸承座與內錐孔的同軸度為0.020mm；磨輪外圓與內孔的同軸度為0.020mm；磨輪架兩端軸承孔在安裝好的狀態下的同軸度為0.040mm；主軸與磨輪的裝配公差為0.050mm。

3.4 可拆卸軸承座的設計

磨頭最重要的特點是右端軸承座可重復拆卸并可高精度復位，易于更換磨輪，從而能保證兩端軸承孔的同軸度為0.040mm，結構如圖3及圖4所示。

在圖4中可以看到：拆卸軸承座的凸臺與磨輪架的凹槽相配合，配合公差為0.015mm；其觸面為A面及B面，另外兩組接觸面是C面和D面，當擰緊圓螺栓后，其配合公差可以認為都是0。如圖3所示，主軸與錐套間，由于采用圓錐配合，其配合公差也為0，這樣拆卸軸承座就可以重復高精度復位，同時也更好地保護了主軸。需特別注意的是，主軸錐體與錐套配合時錐角不能太大或太小：太大時錐體與錐套配合時易脫離；太小時錐體與錐套分離時顯得困難。

3.5 防水機構設計

如圖3所示，為了防止冷卻水對主軸及其它關鍵部件的損害，在兩端軸承孔旁邊設有防水槽及排水孔，分別與防水蓋相配合，擋住了大量冷卻水滲進軸承孔內。當有少量冷卻水滲進防水槽時，可由排水孔自然排掉，同時采用了潤滑脂起到防水作用。防水環是采用橡膠材料，可以起到防止冷卻水從磨輪兩端面滲進主軸的作用。

4結 束 語

實驗結果表明：該磨頭的生產速度大于3m/min、廢品率小于1%、成品光澤度可達60°～80°、加工寬度達到0～300mm、加工長度200～1000mm，完全滿足生產使用的要求。其結構特點是運轉平穩度高、結構緊湊、磨輪更換方便，并且只要更換不同形狀的磨輪就可以加工出不同類型的產品。其應用前景十分看好。

參考文獻

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