砂带抛光机床的设计

摘 要：砂带抛光机床是一种适用于凸轮轴等抛光工序的新的工艺技术设备,是现代加工工业的一种十分重要的方法.本文在简要介绍砂带抛光机床基本情况的基础上,深入研究和分析了砂带抛光机床的技术参数设计、整体布局设计及液压系统设计等的主要内容,希望能够对砂带抛光机床的设计和研究提供一定的帮助和借鉴.

关 键 词：砂带抛光机床；设计；初探

砂带抛光机床是一种适用于凸轮轴等的抛光工序的新的工艺技术设备,是现代加工工业的一种十分重要的方法,被专家称作未来巨人.随着我国经济社会的不断发展和进步,砂带抛光机床的设计和应用日益得到重视,对于提升我国现造企业经济效益和综合竞争力,具有十分重要的意义和作用,发展前景较为广阔.本文在简要介绍砂带抛光机床基本情况的基础上,深入研究和分析了砂带抛光机床的技术参数设计、整体布局设计及液压系统设计等的主要内容,希望能够对砂带抛光机床的设计和研究提供一定的帮助和借鉴.

1.砂带抛光机床概述

1.1.砂带抛光机床的发展现状

过去我国传统的制造业通常采取砂轮磨削及手工抛磨等方式来进行抛磨的工序,无论在技术的含量、自动化的程度及加工的精度等方面,都是比较低的.从上世纪80年代初到90年代初期间,砂带抛光的加工工艺受到国内教育科研机构和企业界的高度重视和关注.近些年以来,砂带抛光机床虽有所有回头,但加工的范围小、品种少等问题仍然突出.从国外情况看,美国加大了研究和应用力度,制造出砂带抛光的相关机床产品,且成功应用到汽车加工之中.

1.2.砂带抛光机床的主要优点

砂带抛光机床和易于损坏的机床相比,主要有以下几个方面的优点：一是加工的效率比较高,有着良好的切削的性能.二是其加工的表面质量较高,加工的精度较高.三是工艺的灵活性较大,其适应性较强,能方便地对平面、外内圆、异形面、表面的抛光等各种情况的加工,并解决对平面、超长或超大轴类及不规则的表面等难于加工零件进行精密加工的问题.四是砂带弹性大,机床系统抗振性较高.五是砂带的尺寸大,很适于大面积、高效率的加工要求,设备操作简单、安全,使用及维护较为方便等.

2.加强对砂带抛光机床的技术参数设计

2.1.做好主参数的设计

针对凸轮轴的实际情况,选定主参数及基本参数可以按照加工的工件的尺寸及所设计机床的形式结合起来,采取类比相似法来参考机床的设计手册中普通机床的相关参数,来确定机床的最大直径、最大长度、最大工件的回转直径及长度等参数.

2.2.做好主轴转速的设计

由于砂带加工机床工件的转速通常用0至20米/秒,同时凸轮表面的质量要求实际上不太高,表面的粗糙度一般在0.4至12.5微米,最终采用的主轴转速是每分钟60转.

2.3.做好切削的数据设计

一是切削力目前无具体计算的公式,只好采取参照法,取抛光最大的切向分力为50牛.二是切削的用量,因机床横向的进给是手动的,所以生产过程中手动进行调节就行.

2.4.做好主电机功率的设计

为确保电动机工作的时候不会出现低负荷作业造成的浪费现象,以及电动机时常处在超负荷的状态致使电机及其元件被烧坏,通常采取计算法先初步地设计出主电机功率.主电机的功率计算公式如下：

2.5.做好砂带抛光装置的电机功率设计

因为砂带抛光装置具体的尺寸及偏角要等抛光装置设计完成之后,方可进行精确计算,设计只好用参考法进行取值.

3.加强砂带抛光机床的整体布局设计

3.1.设计好运动分配

按照机床设计小件承受运动之原则,考虑到机床上工件和砂带相对运动的特性、抛光头特殊的运动形式等因素,采取如下运动分配的形式：工件的承担相对砂带运动的方向作反向转动（由主轴获取）,砂带相对工件的转动作反向独立的运动（单独动力供给）,抛光头运动由液压系统中的恒定外力作用随动进行.具体情况如下图所示.

抛光机床的运动分配示意图

3.2.设计好机床传动的形式

机床传动的形式是机床的主轴箱齿轮的机械传动,抛光装置当中恒压系统液压的传动,主电机和主轴箱以及砂带和各个传动轮带间的传动.

3.3.设计好机床支承的形式

4.加强砂带抛光机床的液压系统设计

4.1.强化工况的分析

工况分析主要是确定液压机构运动过程当中,运动规律、负载大小及变化的规律等情况.运动分析重点设计液压系统所需负载,以及负载变化的程度；负载及其变化规律分析包括,负载的分析、液压机构处于理想的状态时受力的情况以及它的变化情况的分析等.

4.2.强化液压元件选择和计算

通过因为系统要求工作推力的条件在不太高时,只需超256.3牛即可,对液压缸工作的压力和尺寸等无附加条件.所以设计液压系统可在液压泵选定之后再来确定元件设计的方案,同时对相关的参数做出验证计算.

4.3.强化液压系统可行性的验证

机床工件的转速是60转/分,所以工件每秒转一圈,则液压缸中油量的变化用四次进行临界速度的计算,每次的变化量取值是3.2毫米,所以设计出来的液压系统能够达到装置控制的要求.

4.4.强化支撑件和导轨的设计

机床支承件包括了立柱、床身、底座及横梁等各个大件,在设计时主要应在热变形、刚度及内应力等一些方面着重进行考虑.由于抛光机床在支承件的设计过程中,为了床身与底座而设计,考虑缩短其设计时间与周期的因素,可以采取普通对车床进行变形设计的方法.

5.结语

综上所述,砂带抛光是现代加工行业的一项新的技术,其优越性正逐步地为人们认识和关注.目前国际市场中已经出现了各种砂带抛光机床的产品和应用,而从国内的情况看还处于推广和应用的阶段,加强砂带抛光机床设计和应用研究,对于加快我国制造行业和企业的发展,具有重要的意义.