橢圓孔砂帶倒角機床

王友林 姜 英

（山東理工大學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，在內燃機設計上出現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值差;這個數值差與連桿的端面與孔的軸線的傾角有關，還與孔徑的大小有關，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計帶來很多麻煩，而且每更換一種規格的零件就需要有與之對應的專用機床或專用夾具，從加工的經濟性考慮，任何一個企業是完全不能接受的。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 機床的結構組成

機床結構見圖1，回轉工作臺11及其驅動電動機13安裝在回轉臺架12上;滾珠絲杠副3和滾動導軌副6安裝在立柱10上;升降臺9與滾動導軌副6的滑塊相聯;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;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通過聯軸器4與滾珠絲杠相聯，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的轉輪和張緊輪18上;立柱10和回轉臺架安裝在底座14上;夾具15安裝在回轉工作臺11上。

2 工作原理

回轉工作臺驅動電動機13在控制系統的控制下帶動安裝在回轉工作臺11上的夾具15及工件16轉動;砂帶電動機7通過帶輪驅動砂帶運動，兩個支撐輪架17上的轉輪使砂帶與工件（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（轉動）;升降電動機1通過諧波齒輪減速機2驅動滾珠絲杠旋轉，帶動升降臺及安裝在升降臺上的砂帶運動機構向下運動，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生變化時，會使砂帶與工件之間的壓力發生改變，引起砂帶撓性變形產生變化，導致砂帶與工件孔的接觸面積發生了一些變化，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，較好地實現了橢圓形孔的倒角加工工作。

3 結語

該機床的控制系統采用數字控制技術，升降電動機和回轉臺驅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，導軌采用滾動導軌，滾珠絲杠和滾動導軌的摩擦系數小，摩擦阻力小，機床運動靈活，能耗小;由于機床采用了立式結構，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，實現減速機的逆向自鎖），替代滾珠絲杠副的自鎖，實現機床的升降臺在滾動導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，同時使升降臺上的砂帶運動機構向下運動，壓向工件，使砂帶與工件的孔接觸，實現對工件的倒角加工;工件相對于砂帶只需要旋轉2圈就能加工工件的一個倒角，再將工件翻轉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.砂帶磨削的發展及關鍵技術［J］.中國機械工程，2007，18（18）:2263－2267.

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

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

［4］周文，黃云，黃智，等.發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，張習如，等.多工位砂帶磨削機床的研究［J］.機械設計，2010（12）:34－37.