CN105196147A - 一种力矩式金属带精密打磨机 - Google Patents

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Abstract

本发明是专为使用杜邦刷头而设计的一种打磨机，其特征在于采用力矩式打磨。本发明的打磨机是由一至数对旋转打磨轮刷组成，每对由相同转速同向旋转的上表面打磨轮刷及下表面打磨轮刷构成，选取打磨轮刷对数取决于金属材质及其表面氧化特性。打磨轮刷头由杜邦丝制备，具有耐磨性好、韧性好、磨削角小和精密打磨的特点。打磨轮刷的自稳定性好，每对上下表面打磨轮刷在金属带上的作用力方向相反，经补偿后不造成额外牵引力或阻力。打磨轮旋转时，依靠弹性力、重力和旋转力的合力矩使刷头与工件充分接触，根据打磨工况和工件材质调整打磨刷转速以获得不同的力矩，掌握转速与力矩的对应关系可实现自动化控制下的在线连续精密打磨。

Description

一种力矩式金属带精密打磨机
技术领域：
本发明属于金属材料制备与加工领域，特别涉及一种力矩式金属带精密打磨机。
背景技术：
清洁金属带表面氧化层的传统方法有化学法、抛丸法、模具法、人工打磨法、连续打磨法等。对于钢铁类金属带，其表面氧化层不致密，氧化层易与酸发生反应，可使用化学法；对于钛、铝金属带，其表面氧化层厚而致密，氧化层较难与酸、碱发生反应，可使用多道次化学法或抛丸加化学法；对于金属铜带，其氧化层薄而致密，可使用模具法或打磨法。
化学法受环境保护的严格限制且多用于离线清理处理，不能满足连续生产线在线清洁处理的要求。传统金属带打磨机通常是在机架上安装上下两个打磨轮刷或打磨带以及相应的固定支撑板，其缺点是：1、支撑板与打磨轮刷的间距调整具有不定性，致使打磨的均匀一致性受到影响；2、在线调整间距时需要人工操作，由于打磨产生金属粉尘，在线操作受到环境保护和安全生产的严格限制；3、若两个打磨轮刷中的一个需要调整或修复，会直接影响在线打磨效果；4、打磨刷为刚性金属丝制备，难以控制打磨精密，造成材料浪费。
连续生产线要求金属带在线清洁处理，对于铜、钛、镍、铝等具有化学活泼性以及小排量、长而薄、多品种、多工艺带卷的清洁处理，则前述方法都有局限性，表现为不便于维护，打磨不均匀，浪费严重，无法与连续生产体系匹配实现同步，容易引发二次氧化、环境污染和安全生产等问题。
发明内容：
本发明解决的是铜、钛、镍、铝等具有化学活泼性且为小排量、多品种、多工艺金属带表面清洁的步骤繁琐，打磨设备通用性差，专用磨具适用范围狭窄等技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种力矩式金属带精密打磨机，其特征在于打磨机采用力矩式即秋千式的结构设计，打磨轮刷使用杜邦刷头。如图1所示，本发明的力矩式金属带精密打磨机包括：1、入口导向滑块(1)，2、入口动力滚轮(2)，3、前端去应力矫平辊系(3)，4、打磨器(4)，5、风刀(5)，6、后端去应力矫平辊系(6)，7、擦抹器(7)，8、出口动力滚轮(8)，9、打磨机箱体(30)。如图2所示，本发明的力矩式金属带精密打磨机的上表面打磨轮刷包括：1、驱动电机(11)，2、动力传动轴(12)，3、动力传动带(13)，4、尼龙防擦面板(14)，5、刚性支撑架(15)，6、打磨轮芯(16)，7、打磨刷头(17)，8、打磨刷力臂(18)，9、弹性约束力臂(19)。如图3所示，本发明的力矩式金属带打磨机的下表面打磨轮刷与上表面打磨轮刷具有相同直径、相同转速和同向旋转，但其旋转力臂较长且辅助机构与上表面打磨轮刷辅助机构的方向相反。
本发明的力矩式金属带精密打磨机的主要构成部分打磨器4是由一至数对旋转打磨轮刷(10)组成，每对打磨轮刷是由相同直径、相同转速、同向旋转分别作用于金属带上表面和下表面的两组打磨轮及配套机构组成。辅助机构由尼龙防擦板(14)和刚性支撑架(15)组成。打磨轮的对数取决于被打磨金属带的材质及表面氧化层的特性，通常金属材质越硬，表面氧化层越厚、越致密并与金属基体的结合越紧密时，选取打磨轮的对数越多。
本发明所涉及的力矩式金属带精密打磨机的打磨流程为：金属带先经入口导向滑块(1)进行柔性导向，在导入滚轮(2)的动力牵引和刚性导向作用下进入连续打磨系统。金属带先由上下错位对应的平辊轮系(3)去除金属应力和矫平，然后经由打磨器(4)进行精密打磨去除金属带表面油污、异物和氧化层。经过两道次或多道次上下风刀(5)的强劲喷吹去除附着在金属带表面的金属粉尘，再经由上下错位对应的平辊轮系(6)去除金属应力和矫平，经过毛毡擦抹装置(7)洁净表面和软抛光。最后，在导出滚轮(8)的动力牵引和刚性导向作用下离开连续打磨系统，完成高质量、高精度的金属带表面洁净处理。
本发明的力矩式金属带精密打磨机的打磨器(4)工作原理是驱动电机(11)通过离合器与传动轴(12)相连并带动传动轴旋转，再通过传导带(13)带动打磨轮刷(10)旋转。打磨轮刷由打磨轮芯(16)和杜邦刷头(17)构成，与其配合的辅助机构包括尼龙防擦板(14)和支撑架(15)。打磨轮刷支架采用力矩式即秋千式结构设计，力矩支点为传动轴，在打磨轮重力、打磨旋转力、弹性约束力以及台面支撑力的共同作用下形成平衡力矩系统。
本发明的力矩式金属带精密打磨机的打磨箱体(30)为密闭结构。
作为本发明的一种优选方案，收集打磨所产生的金属粉尘方式为：1、该结构可与独立的金属粉尘收集器通过抽风管路相连接，防止金属粉尘进入并弥漫于生产场所的空间，形成危险源和污染源；2、打磨箱体(30)内的打磨器(4)可置于水槽中进行湿法打磨或喷淋打磨，打磨产生的金属粉尘直接沉降于水中便于后续收集。
作为本发明的一种优选方案，对于打磨后易与空气中的氧发生氧化反应的金属带，可以采用上述收集打磨金属粉尘的方式2进行湿法打磨并在惰性气体保护的箱体氛围中对清洁金属带进行干燥处理，完成高质量、高精度的金属带表面洁净处理并防止与空气接触发生二次氧化。在导出滚轮(8)的动力牵引和导向作用下洁净金属带通过尼龙防擦套后在线进入受惰性气体保护的连续生产线系统。
作为本发明的一种优选方案，驱动电机(11)采用单一电机并通过同步齿轮和齿轮联轴器与打磨轮刷的传动轴连接，实现同步运行，达到精确控制打磨轮转速的目的。
作为本发明的一种优选方案，驱动电机11采用变频器改变电源频率的方式调节电机转速，其调速范围大，稳定性和平滑性好，可实现无级调节，进而实现对打磨轮刷的无级调节。
本发明的力矩式金属带精密打磨机的技术方案有如下优点：1、打磨轮刷的自稳定性好；2、每对同向旋转的打磨轮刷打磨金属带的作用力方向相反，但由于两者旋转力臂的不同造成旋转力矩有所不同，通过调整弹簧弹性系数使两者的弹性力矩不同藉此补偿旋转力矩的差异，不会形成系统额外牵引力或阻力；3、打磨轮旋转时，依靠弹性力、重力和旋转力的合力矩使打磨轮刷与工件充分接触；4、根据打磨工况和工件材质调整打磨轮刷转速可以获得不同的力矩和单道次打磨效果；5、打磨轮刷头由杜邦丝制备，具有耐磨性好、韧性好、磨削角小、适应性广和精密打磨的特点；6、根据打磨工况和工件材质调整打磨刷头的目数即调整杜邦丝的尺寸规格和密度可以获得不同的单道次打磨效果；7、掌握转速与力矩的对应关系可以实现自动化控制下的连续打磨，适用于连续生产线体系。
附图说明：
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述：
图1为本发明力矩式金属带精密打磨机示意图。
图2为本发明力矩式金属带精密打磨机金属带上表面打磨轮刷的左视与正视图。
图3为本发明力矩式金属带精密打磨机金属带下表面打磨轮刷的左视与正视图。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例对上述方案做进一步说明。在此应理解为这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体试验或生产的工况条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规条件。
实施例：一种力矩式金属带精密打磨机，其打磨器特征为采用力矩式结构设计，打磨器主要由一至数对旋转打磨轮刷(10)组成，每对打磨轮刷由相同直径、相同转速、同向旋转的上表面打磨轮刷及下表面打磨轮刷构成，打磨轮刷由打磨轮芯、杜邦刷头及辅助机构组成。打磨轮刷的对数取决于被打磨金属带的材质及表面氧化特性。通常金属材质越硬，表面氧化层越厚、越致密并与金属基体的结合越紧密时，打磨轮的对数越多。
金属带经入口导向滑块进行柔性导向，在导入滚轮的动力牵引和刚性导向作用下进入连续打磨系统。金属带先由上下错位对应的平辊轮系去除金属应力和矫平，然后经由打磨器进行精密打磨去除金属带表面油污、异物和氧化层。经过两道次或多道次上下风刀的强劲喷吹去除附着在金属带表面的金属粉尘，再经由上下错位对应的平辊轮系去除金属应力和矫平后，经过毛毡擦抹装置洁净表面和软抛光。最后，在导出滚轮的动力牵引和刚性导向作用下离开连续打磨系统，完成高质量、高精度的金属带表面洁净处理。
打磨器的工作原理是驱动电机(11)通过离合器与传动轴(12)相连并带动传动轴旋转，再通过传导带(13)带动打磨轮刷(10)旋转。打磨轮刷由打磨轮芯(16)和杜邦刷头(17)构成，与其配套的辅助机构包括尼龙防擦板(14)和支撑架(15)。打磨轮刷支架采用力矩式即秋千式设计，力矩支点为传动轴(12)，在打磨轮重力、打磨旋转力、弹性约束力以及台面支撑力的共同作用下形成平衡力矩系统。打磨轮刷旋转时，依靠弹性力、重力和旋转力的合力矩使打磨轮刷与工件充分接触，通过调整打磨轮刷转速可以获得不同的力矩和单道次打磨效果。掌握转速与力矩的对应关系可以实现自动化控制下的连续打磨，适用于连续生产线体系。
上述实例仅为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟知此技术原理的人士能够充分了解本发明内容并据以实施，不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换、装饰或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种力矩式金属带精密打磨机，其特征在于该打磨机构包括了入口导向滑块(1)、入口动力滚轮(2)、前端去应力矫平辊系(3)、打磨器(4)、风刀(5)、后端去应力矫平辊系(6)、擦抹器(7)、出口动力滚轮(8)，打磨器(4)由一至数对旋转打磨轮刷(10)组成，每对旋转打磨轮刷是由相同直径、相同转速、同向旋转但分别作用于金属带上表面和下表面的两组打磨轮芯(16)、打磨刷头(17)及其配套机构组成，打磨刷头(17)由杜邦丝制备。
2.根据权利要求1所述的力矩式金属带精密打磨机，其特征在于打磨轮刷(10)是由驱动电机(11)、动力传动轴(12)、动力传动带(13)、打磨刷力臂(18)、弹性约束力臂(19)、打磨轮芯(16)、打磨刷头(17)和辅助机构组成，辅助机构由尼龙防擦板(14)和刚性支撑架(15)组成。
3.一种基于权利要求1所述的力矩式金属带精密打磨机的打磨方法，其特征在于包括了以下步骤：
A.金属带经入口导向滑块(1)进行柔性导向，在导入滚轮(2)的动力牵引和导向作用下进入连续打磨系统；
B.金属带经由前端上下错位对应的平辊轮系(3)去除金属应力和矫平；
C.杜邦刷头(17)精密打磨金属带去除表面油污、异物和氧化层；
D.两道次或多道次上下风刀(5)的强劲喷吹去除附着在金属带表面的金属粉尘；
E.洁净金属带经由后端上下错位对应的平辊轮系(6)去除金属应力和矫平；
F.洁净金属带经毛毡擦抹装置(7)洁净表面和软抛光后，在导出滚轮(8)的动力牵引和导向作用下离开打磨系统。
4.根据权利要求2所述的打磨轮刷(10)，其特征在于依靠弹性力、重力和旋转力的合力矩使其与工件充分接触，根据打磨工况和工件材质调整打磨轮刷转速以获得不同的力矩和单道次打磨效果。
5.根据权利要求2所述的打磨轮刷(10)，可根据打磨工况和工件材质调整打磨刷头的目数即调整杜邦丝的尺寸规格和密度以获得不同的单道次打磨效果。
6.根据权利要求2所述的打磨轮刷，其下表面打磨轮刷与相对应的上表面打磨轮刷具有相同直径、相同转速和同向旋转，但下表面打磨轮刷的旋转力臂较长且辅助机构的方向与上表面打磨轮刷辅助机构方向相反。
7.根据权利要求3所述的打磨方法，其打磨轮刷(10)的特征在于：
A.由驱动电机(11)通过动力传动轴(12)和动力传动带(13)使打磨轮刷(10)联动旋转；
B.打磨轮刷(10)由打磨轮芯(16)及打磨刷头(17)组成；
C.打磨刷力臂(18)支点为传动轴(12)；
D.打磨轮重力、旋转力、弹性约束力以及台面支撑力作用在打磨刷力臂的不同作用点形成平衡力矩系统。
8.根据权利要求6所述的上表面打磨轮刷与下表面打磨轮刷的差异是作用于金属带的作用力方向相反，由于两者旋转力臂的不同而造成旋转力矩不同，通过调整弹簧弹性系数使弹性力矩不同藉此补偿旋转力矩差异，因而不对系统造成额外牵引力或阻力。
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