機(jī)械刀具刀刃電動(dòng)打磨裝置的研究與設(shè)計(jì)

伍倪燕 陳琪 劉培濤

宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川宜賓 644003

在制造業(yè)中對(duì)于零件的加工較多是采用刀具對(duì)金屬進(jìn)行切削，刀具在使用過(guò)程中會(huì)隨著加工零件數(shù)量、加工材料、切削參數(shù)等因素發(fā)生磨損，磨損后的刀具不能保證加工質(zhì)量而嚴(yán)重影響工作效率，為此要對(duì)刀具進(jìn)行刃磨，經(jīng)過(guò)刃磨后的刀具仍可使用。

1 刀具刃磨設(shè)備的發(fā)展

隨著我國(guó)科技的高速發(fā)展，帶動(dòng)機(jī)械加工的設(shè)備由普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等向更精密加工設(shè)備發(fā)展，隨之改變刀具的形狀和整合了加工工藝，進(jìn)而提高工件的表面質(zhì)量，也對(duì)刀片刀具的精度、形狀提出了較高的要求。隨著刀具材料多樣性、刀具形狀復(fù)雜性、刀具耐用性和加工精度的不斷提高，刀具的刃磨設(shè)備也隨之在變化。全球刀具研磨設(shè)備的發(fā)展基本上經(jīng)歷了三個(gè)階段,從手動(dòng)刀具刃磨設(shè)備,到數(shù)控刀具刃磨設(shè)備,再到現(xiàn)在的多軸聯(lián)動(dòng)磨削。目前比較流行的數(shù)控工具磨床基本上是五軸聯(lián)動(dòng)的，加工精度高，生產(chǎn)效率高，磨削范圍廣，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，但投入和維修成本高。為降低加工成本，較多中小企業(yè)在選砂輪機(jī)、萬(wàn)能工具磨床、專用刃磨機(jī)床、數(shù)控磨刀機(jī)、數(shù)控萬(wàn)能刀具磨削中心等常用的刀具刃磨裝置時(shí)，還是采用傳統(tǒng)的手工砂輪磨削。

在刀具的刃磨過(guò)程中，為確保刀刃鋒利，需要保證刀具切削部分的幾何形狀、相關(guān)角度、刀尖位置在規(guī)定的范圍內(nèi)，以及刀具前刀面、刀具后刀面的表面粗糙度等。傳統(tǒng)的手工砂輪磨削對(duì)操作者要求較高，安全系數(shù)低。另外，目前在傳統(tǒng)刀具刃磨裝置中，因使用刀具不同，刃磨裝置也不同，給使用者帶來(lái)較多不便。為了解決這些問(wèn)題，做到安全高效、綠色低碳，項(xiàng)目通過(guò)對(duì)現(xiàn)有刃磨裝置的分析，研究、設(shè)計(jì)了機(jī)械刀具刀刃電動(dòng)打磨裝置。

2 設(shè)計(jì)思路

金屬切削加工因工種不同，所用刀具形狀不同，對(duì)刃磨裝置要求不同。要設(shè)計(jì)一款符合所有金屬切削刀具刃磨裝置，首先要考慮不同刀具的形狀，以及刃磨時(shí)刀具的裝夾。為此在設(shè)計(jì)時(shí)將刃磨裝置設(shè)計(jì)為在一個(gè)平臺(tái)上的兩個(gè)獨(dú)立部分，其中裝夾部分固定在平臺(tái)上，刃磨部分為可活動(dòng)部分。機(jī)械刀具刀刃電動(dòng)打磨裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1-支座；2-打磨電機(jī)；3-電機(jī)罩；4-打磨輪；5-吸風(fēng)罩；6-螺桿；7-夾板；8-調(diào)節(jié)桿；9-出風(fēng)口；10-吸風(fēng)機(jī)；11-卡座；12-過(guò)濾網(wǎng)；13-集塵箱；14-接板；15-連接桿；16-滾輪；17-輸送箱；18-螺套；19-連接螺桿；20-液壓桿；21-接板；22-支架；27-螺紋孔；28-連接夾座；29-支撐桿；30-連接板；31-液壓桿；32-支撐腿

裝夾部分：支座(1)頂部左端通過(guò)第一液壓桿(31)活動(dòng)連接第一連接板(30)底部的右端，通過(guò)調(diào)節(jié)桿(8)活動(dòng)連接夾座(28)，同時(shí)，夾座頂部通過(guò)轉(zhuǎn)軸和支撐桿(29)與第一連接板的底部活動(dòng)連接。夾座(28)的右側(cè)開(kāi)設(shè)有螺紋孔(27)，且螺紋孔的內(nèi)表面螺紋連接有螺桿(6)，同時(shí)，螺桿的左端通過(guò)軸承活動(dòng)連接夾板(7)。

刃磨部分：支座(1)頂部的右端固定連接有輸送箱(17)，輸送箱的正面固定安裝有輸送電機(jī)(26)，輸送電機(jī)的輸出軸固定連接有螺桿(19)，螺桿的外表面螺紋連接有螺套(18)，螺套的頂部通過(guò)連接桿(15)固定連接有第二連接板(14)，第二連接板的左端通過(guò)第二液壓桿(20)活動(dòng)連接有第三連接板(21)；支座底部的四周均固定連接有支撐腿(32)，第三連接板(21)和第二連接板(14)的底部均通過(guò)軸承活動(dòng)連接有支架(22)，支架的底部活動(dòng)安裝有滾輪(16)，滾輪的底部與支座的頂部接觸；第二連接板(14)的頂部固定連接有集塵箱(13)，集塵箱結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。集塵箱頂部的左端開(kāi)設(shè)有出風(fēng)口(9)，集塵箱頂部的中端固定安裝有吸風(fēng)機(jī)(10)，吸風(fēng)機(jī)的輸入端通過(guò)管道連通有吸風(fēng)罩(5)，吸風(fēng)機(jī)(10)的輸出端通過(guò)管道與集塵箱(13)右側(cè)的底部連通，集塵箱內(nèi)腔的上端固定連接有卡座(11)，卡座的內(nèi)表面卡接有過(guò)濾網(wǎng)(12)，集塵箱正表面的左端通過(guò)合頁(yè)活動(dòng)連接有活動(dòng)門(mén)(24)，活動(dòng)門(mén)正表面的左端設(shè)置有觀察窗(25)，活動(dòng)門(mén)正表面的右端設(shè)置有把手(23)；第三連接板頂部的左端固定安裝有打磨電機(jī)(2)，打磨電機(jī)的輸出軸固定連接有打磨輪(4)，第三連接板的頂部且位于打磨電機(jī)(2)的外側(cè)固定連接有電機(jī)罩(3)，電機(jī)罩示意圖如圖3所示。

17-輸送箱；26-輸送電機(jī)

3-電機(jī)罩

3 工作原理及特征

3.1 工作原理

將刀具的刀背放置在夾座內(nèi)側(cè)，然后擰動(dòng)螺桿使夾板將刀具的右側(cè)夾持住；根據(jù)需要控制第一液壓桿伸縮以及調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿可對(duì)刀具的傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便對(duì)不同斜度的刀刃進(jìn)行打磨；打開(kāi)打磨電機(jī)帶動(dòng)打磨輪轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)刀具進(jìn)行打磨，并控制輸送電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使打磨輪對(duì)刀具進(jìn)行勻速打磨；針對(duì)不同厚度的刀具根據(jù)需要控制第二液壓桿伸縮，對(duì)不同厚度的刀具進(jìn)行打磨處理；在打磨過(guò)程中，打開(kāi)吸風(fēng)機(jī)廢屑通過(guò)吸風(fēng)罩和管道輸送到集塵箱內(nèi)，被過(guò)濾網(wǎng)阻擋后廢屑留在集塵箱底部，空氣從出風(fēng)口處排出，保障作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生性，如圖4所示。

13-集塵箱；23-把手；24-活動(dòng)門(mén)；25-觀察窗

3.2 機(jī)械刀具刀刃電動(dòng)打磨裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1)裝夾裝置與打磨裝置之間可調(diào)節(jié)距離。支座底部的四周均固定連接有支撐腿，第三連接板和第二連接板的底部均通過(guò)軸承活動(dòng)連接有支架，支架的底部活動(dòng)安裝有滾輪，滾輪的底部與支座的頂部接觸。

(2)刀具夾板可根據(jù)不同的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。夾座的右側(cè)開(kāi)設(shè)有螺紋孔，螺紋孔的內(nèi)表面螺紋連接有螺桿。同時(shí)，螺桿的左端通過(guò)軸承活動(dòng)連接有夾板，對(duì)平板進(jìn)行調(diào)節(jié)，可用于不同硬度的刀具進(jìn)行裝夾。

(3)環(huán)保。在第二連接板的頂部固定連接了一個(gè)集塵箱，集塵箱頂部的左端開(kāi)設(shè)有出風(fēng)口，集塵箱頂部的中端固定安裝有吸風(fēng)機(jī)，吸風(fēng)機(jī)的輸入端通過(guò)管道連通有吸風(fēng)罩，吸風(fēng)機(jī)的輸出端通過(guò)管道與集塵箱右側(cè)的底部連通，在打磨過(guò)程中，打開(kāi)吸風(fēng)機(jī)廢屑通過(guò)吸風(fēng)罩和管道輸送到集塵箱內(nèi)，被過(guò)濾網(wǎng)阻擋后廢屑留在集塵箱底部，空氣從出風(fēng)口處排出，保障作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生性。

(4)集塵箱清洗方便。為了方便集塵箱的清洗，在集塵箱內(nèi)腔的上端固定連接了一個(gè)卡座，卡座的內(nèi)表面卡接了過(guò)濾網(wǎng)，集塵箱正表面的左端通過(guò)合頁(yè)活動(dòng)連接有活動(dòng)門(mén)，活動(dòng)門(mén)正表面的左端設(shè)置了觀察窗，活動(dòng)門(mén)正表面的右端設(shè)置有把手，便于觀察集塵工作情況。

(5)利用打磨電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)打磨。在第三連接板頂部左端固定安裝了打磨電機(jī)，打磨電機(jī)的輸出軸固定連接在打磨輪上，第三連接板的頂部且位于打磨電機(jī)的外側(cè)固定連接有電機(jī)罩，防止打磨屑飛濺。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)械刀具刀刃電動(dòng)打磨裝置在分析現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了優(yōu)化。主要體現(xiàn)在一是利用液壓桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，支座頂部的左端通過(guò)第一液壓桿活動(dòng)連接在第一連接板上，且第一連接板底部的右端通過(guò)調(diào)節(jié)桿活動(dòng)連接有夾座。二是刃磨刀具的角度可調(diào)節(jié)，在裝置上設(shè)置了連接板、液壓桿、調(diào)節(jié)桿和支撐桿，可對(duì)刀具的傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便對(duì)不同斜度的刀刃進(jìn)行打磨，設(shè)置了輸送箱、螺套、螺桿、連接板、連接桿、液壓桿和連接板，根據(jù)需要控制液壓桿伸縮，可對(duì)不同厚度的刀具進(jìn)行打磨處理，并控制輸送電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使打磨輪對(duì)刀具進(jìn)行勻速打磨。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)的配合，可對(duì)不同類型的刀具進(jìn)行多角度打磨處理，從而為人們的使用帶來(lái)極大的便利。