寬砂帶磨削去毛刺工藝及專用技術裝備

梁 睦 李鉻 李春廣

（中原工學院機電學院，河南鄭州450007）

目前，數控激光切割、沖孔、裁剪設備，已在許多制造加工企業中廣泛使用，薄板平面零件沖孔、裁切后，周邊總會產生一些飛邊、毛刺;采用通用平面磨床修理周邊毛刺、飛邊，效率低，工時費用較高。采用電動砂輪機和砂布帶輪手工修理，工時費用低，但工人操作安全性較差，工作效率不高，而且加工質量受人為因素影響，得不到有效控制。當厚度不大的平板類小零件品種、數量較多時，就需要設計專用設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備的結構特點及工作原理

根據寬砂帶磨削，一次磨削寬度大，磨削效率高的特點，筆者設計了寬砂帶磨削去毛刺專用設備如圖1所示。主要由砂帶磨削系統、工件傳送帶機構及手動升降磁性工作臺3部分組成。

工件傳輸帶機構包括料箱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由帶有手動調速裝置的擺線針輪減速電機驅動，可在1∶8速比范圍內手動調速，以適應不同材料、尺寸、形狀工件對于磨削進給速度的需要。從動帶輪8可由張緊機構［1］17實施隨機的張緊調整需要。

砂帶磨削系統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、驅動電動機9、聯軸器10、軸承座11、鋼架墻板16組成。其中驅動電動機9、聯軸器10、軸承座11、主動砂帶輪7固定安裝在鋼架墻板16上，形成砂帶磨削系統的固定端;為了提高鋼架墻板結構的整體穩定性，兩直立墻板除底座連接處為整體連接外，圖中虛線位置也設計有連接板（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，形成砂帶磨削系統的浮動端;在工件磨削中形成一定的彈性磨削力。磨削系統采用500 mm寬砂帶，通過皮帶輪摩擦傳動方式，由電動機直接驅動產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、聯軸器13、手動蝸桿升降機構14組成。磁性工作臺12上設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構14在傳送帶兩側邊抬起磁性工作臺12，由聯軸器13實現同步升降，通過工作臺的手動升降，適應于不同厚度、不同磨削擠壓力的調整需求。

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。當進入磁性工作臺12的磁性區域時，靠磁鐵將工件吸貼在帆布傳送帶上。當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域。當傳送帶驅使工件離開工作臺磁性區域，工件自動消磁，到達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 有關砂帶去毛刺專用設備和工藝問題幾點的說明

2.1 寬砂帶磨削

目前砂帶磨削在國內已有了多年的成功經驗，主要用于木工拋光，而且砂帶寬度多小于200 mm，這是由于砂帶環形粘接后，喇叭口問題［4］始終解決不好，砂帶越寬，砂帶兩側張力相差越大，越容易出現砂帶起皺，走偏。筆者設計的砂帶磨削設備采用500 mm寬砂帶，由于從動砂帶輪兩側采用兩組壓縮彈簧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生摩擦力的同時，兩邊向外產生不大的拉力［3］。在本設備使用階段，沒有出現十分明顯的砂帶起皺，走偏現象，但應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;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、調整螺釘1固定到鋼架墻板8上，用調整螺釘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的相應位置，用聯軸器10連接驅動電動機9，松開圖2上的調整螺釘1，使浮動砂帶輪處于張緊狀態。開動電動機，并調整主動砂帶輪的工作位置直到理想狀態，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，形成一個整體構件。當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，最后通過導向輪軸5、導向輪軸承座7、連接螺釘11、導向輪8作用在鋼架墻板9上，實現軸向卸荷。當外加軸向力作用使浮動砂帶輪軸向右竄動時，用同樣的結構和方法在浮動砂帶輪的另一端（左端）實現軸向卸荷。

如圖3所示，導向輪軸5與軸承端蓋為平面接觸，當導向輪軸5被導向輪軸承座7用連接螺釘11固定后，導向輪軸5將無法轉動;另外導向輪軸又被制動卡片10固定在導向輪軸承座7上，使它相對于軸承端蓋6既不能轉動，也無法移動。作為導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;軸向由導向輪8形成點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 手動蝸桿升降機構的結構設計與工作原理

如圖4所示為一特制的蝸桿減速機，當轉動搖柄驅使蝸桿2轉動時，蝸輪3按一定的傳動比轉動;在蝸輪3的中心孔上加工有內螺紋，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的轉動。因此，當蝸輪3轉動時，絲桿8只能沿蝸輪軸線方向上下移動。

3 結語

砂帶磨削與砂輪磨削相比，工作效率高，設備費用低，但由于機械振動問題和寬砂帶制作成本和自身質量問題，平面磨削質量不如砂輪平面磨床的磨削質量，故寬砂帶磨削在金屬表面加工的應用方面進展遲緩［6］。但本課題實踐證明，砂帶磨削去毛刺工藝還是十分成功的。與傳統的手工去毛刺工藝相比，寬砂帶去毛刺專用設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（砂輪往復磨削，有效寬度太小）;實驗證明，本設備用于薄鋼板表面除銹、拋光也十分有效。因此，寬砂帶磨削技術和專用設備的深入研究，具有十分重要的使用價值和深遠的戰略意義。

［1］濮良貴.機械設計［M］.北京:高等教育出版社，2007.

［2］鄧朝暉，廖鋼，羅重常，等.強力砂帶平面磨削的磨削機理［J］.制造技術與機床，1997（2）:16－17.

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

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

［5］成大先.機械設計圖冊［M］.北京:化學工業出版社，2000.

［6］朱派龍，侯力，廖月明，等.平面砂帶磨削設計與應用［J］.制造技術與機床，1997（6）:49－51.