CN109702611B - 一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置及其使用方法，装置包括接触轮组件、第一气缸、驱动轮组件、张紧轮组件、第二气缸、第二惰轮组件和砂带，接触轮组件与第一气缸的气缸推杆的伸出端连接，第一气缸用于调节接触轮组件的接触压力；张紧轮组件与第二气缸的气缸推杆的伸出端连接，第二气缸用于调节张紧轮组件的张紧力；砂带依次绕经驱动轮组件的驱动轮、张紧轮组件的张紧轮、第二惰轮组件的第二惰轮和接触轮组件的接触轮后张紧。本发明控制接触轮组件和张紧轮组件完成相应的位移，消除法向磨削压力改变对张紧力的影响，保持磨削过程的磨削力恒定，从而有效减少了磨削过程振动，保障了加工表面质量和砂带寿命。

Description

一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置及其使用方法

技术领域

本发明属于砂带磨削技术领域，具体涉及一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置及其使用方法。

背景技术

随着工业加工技术的发展和产品精度的不断提高，现代机械加工总体向着高精度和高效率的方向发展。高精度以不断提高产品制造精度和降低表面粗糙度值为目标，比如精密和超精密加工；高效率主要通过强力和高效完成。数控砂带磨削是一种弹性磨削，不易使工件变形，有“冷态”磨削之称，磨削后工件表面不易出现烧伤，同时还有磨削、抛光多重作用，可获得较高的表面加工质量，是精密、超精密加工技术中的一种。砂带磨削和其装置技术一直在快速发展，目前，砂带磨削机床已经发展为一种加工效率高、适应性强、应用范围广、操作安全方便的精加工设备，已应用于对汽轮机叶片、航空发动机叶片等一些复杂曲面零件的研磨抛光工作。

为保证被加工工件的表面质量，要求砂带磨削机床在运行时保持合适并恒定的张紧力，从而避免张紧力过小产生的打滑、振动和张紧力过大产生的砂带破坏等现象。因此，砂带张紧机构对砂带磨床的磨削效率和精度有很大影响，磨削压力与张紧力联合控制更是磨削行业的一个难题。常用的砂带张紧机构包括偏心轴张紧机构、凸轮张紧机构等，不能精确实现磨削压力与张紧力的联合控制，导致砂带在运行中振动或偏移，从而影响磨削加工的表面质量、砂带寿命和磨削效率，因此实现压力与张紧力的联合控制十分必要，它可在很大程度上提高表面质量和提高生产效率。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置及其使用方法，其目的在于实现张紧力随磨头机构压力变化而自动调整的功能，保证砂带磨削过程中砂带保持张紧力基本恒定，有效减少砂带振动，提高加工质量、延长砂带寿命和磨削效率。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，包括接触轮组件、第一气缸、驱动轮组件、张紧轮组件、第二气缸、第二惰轮组件和砂带，所述接触轮组件与第一气缸的气缸推杆的伸出端连接，第一气缸用于调节接触轮组件的接触压力；所述张紧轮组件与第二气缸的气缸推杆的伸出端连接，第二气缸用于调节张紧轮组件的张紧力；所述砂带依次绕经驱动轮组件的驱动轮、张紧轮组件的张紧轮、第二惰轮组件的第二惰轮和接触轮组件的接触轮后张紧。

进一步地，所述接触轮、驱动轮、张紧轮和第二惰轮的中心面在同一竖直平面上。

进一步地，还包括第一惰轮组件，所述第一惰轮组件的第一惰轮将驱动轮组件与张紧轮组件之间的砂带张紧；所述接触轮、驱动轮、第一惰轮、张紧轮和第二惰轮的中心面在同一竖直平面上。

进一步地，所述接触轮组件与第一气缸之间通过滚珠花键连接，且接触轮组件与滚珠花键通过螺钉连接，所述滚珠花键设置在第一安装座上，所述第一安装座固定在基座上；第一气缸推动滚珠花键进而调节接触轮组件的接触压力。

进一步地，所述滚珠花键靠近第一气缸的一端上设置有连接板，所述连接板可随滚珠花键一起运动，所述第二惰轮组件连接在连接板上，第二惰轮组件与接触轮组件之间相对静止。

进一步地，所述张紧轮组件包括张紧轮、张紧轮安装座和中心轴，所述张紧轮安装在中心轴上，中心轴的一端与张紧轮安装座铰接，另一端是斜面；所述张紧轮安装座上设置有凸块，所述凸块上开设有螺纹孔，调节螺栓穿过螺纹孔与中心轴的斜面相抵，通过旋转调节螺栓推动中心轴转动，中心轴带动张紧轮偏转。

进一步地，所述第一气缸的尾部与气缸连接轴的一端连接，所述气缸连接轴的另一端与气缸尾座连接，所述气缸尾座固定在基座上。

进一步地，所述第二气缸安装在第二安装座上，所述第二安装座固定在基座上。

进一步地，所述驱动轮组件与电机的输出轴连接，所述电机固定在基座上。

一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置的使用方法，在使用状态时，当需要增大接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸的气缸推杆推出，将接触轮组件推向磨削工件，同时，第二气缸的气缸推杆收缩，将张紧轮组件拉回，实现砂带的张紧力恒定；当需要减小接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸的气缸推杆收缩，将接触轮组件拉回，同时，第二气缸的气缸推杆推出，将张紧轮组件推出，实现砂带的张紧力恒定。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的接触轮组件与第一气缸的气缸推杆的伸出端连接，第一气缸用于调节接触轮组件的接触压力；张紧轮组件与第二气缸的气缸推杆的伸出端连接，第二气缸用于调节张紧轮组件的张紧力；砂带依次绕经驱动轮组件的驱动轮、张紧轮组件的张紧轮、第二惰轮组件的第二惰轮和接触轮组件的接触轮后张紧。本发明采用PLC控制第一气缸和第二气缸，在使用状态时，当需要增大接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸的气缸推杆推出，将接触轮组件推向磨削工件，同时，第二气缸的气缸推杆收缩，将张紧轮组件拉回，实现砂带的张紧力恒定；当需要减小接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸的气缸推杆收缩，将接触轮组件拉回，同时，第二气缸的气缸推杆推出，将张紧轮组件推出，实现砂带的张紧力恒定。综上，本发明控制接触轮组件和张紧轮组件完成相应的位移，消除法向磨削压力改变对张紧力的影响，保持磨削过程的磨削力恒定，从而有效减少了磨削过程振动，保障了加工表面质量和砂带寿命，具有构思巧妙、结构简单、实施容易、改装成本低、适用范围广的特点。

进一步地，在驱动轮组件与张紧轮组件之间设置有第一惰轮组件，第一惰轮组件的第一惰轮将驱动轮组件与张紧轮组件之间的砂带张紧，进而对磨削装置的砂带张紧力起到更好的张紧效果。

进一步地，接触轮、驱动轮、第一惰轮、张紧轮和第二惰轮的中心面在同一竖直平面上，防止砂带跑偏。

进一步地，接触轮组件与第一气缸之间通过滚珠花键连接，且接触轮组件与滚珠花键通过螺钉连接，滚珠花键设置在第一安装座上，第一安装座固定在基座上；第一气缸推动滚珠花滑动进而调节接触轮组件的接触压力。这样的结构设计，利用滚珠花键与第一安装座的活配合，用于给气缸推杆导向；同时，为适应不同加工工件以及不同加工部位，须合理更改接触轮型号，用内六角螺钉的连接方式能够实现接触轮磨头的快速更换，能有效节省加工时间，因此，接触轮组件与滚珠花键通过内六角螺钉连接，方便接触轮组件的拆换。

进一步地，滚珠花键靠近第一气缸的一端上设置有连接板，连接板可随滚珠花键一起运动，第二惰轮组件连接在连接板上，第二惰轮组件与接触轮组件之间相对静止，即这样的结构设计使得第二惰轮组件与接触轮组件同时运动，这部分结构能实现接触轮组件与第二惰轮组件之间的砂带与接触压力方向夹角始终不变，因此，可以实现接触轮上砂带张紧力的方向始终不变。

进一步地，张紧轮安装在中心轴上，中心轴的一端与张紧轮安装座铰接，另一端是斜面；并且在张紧轮安装座上设置有凸块，在凸块上开设有螺纹孔，将一个调节螺栓穿过螺纹孔后，调节螺栓的一端与中心轴的斜面相抵，这样通过旋转调节螺栓推动中心轴转动，进而使得中心轴带动张紧轮偏转，可以实现调偏功能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的装配体主视图；

图2是本发明的装配体俯视图；

图3是本发明的装配体俯视图；

图4是本发明的张紧轮组件局部视图。

图中：1-接触轮组件；2-滚珠花键；3-第一安装座；4-第一气缸；5-连接板；6-砂带；7-第一惰轮组件；8-第二惰轮组件；9-张紧轮组件；10-电机；11-联接套；12-驱动轮组件；13-挡圈；14-气缸尾座；15-气缸连接轴；16-基座；17-第二气缸；18-第二安装座；19-凸块；20-中心轴；21-调节螺栓；22-张紧轮安装座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，本发明一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，包括接触轮组件1、第一气缸4、驱动轮组件12、张紧轮组件9、第二气缸17、第一惰轮组件7、第二惰轮组件8和砂带6，砂带6依次绕经驱动轮组件12的驱动轮、张紧轮组件9的张紧轮、第一惰轮组件8的第一惰轮、第二惰轮组件8的第二惰轮和接触轮组件1的接触轮后张紧；接触轮、驱动轮、第一惰轮、张紧轮和第二惰轮的中心面在同一竖直平面上，第二惰轮组件8的中心面初始状态也在这个竖直平面内，可以通过调节倾斜一定角度。张紧轮组件9与接触轮组件1均能沿着水平方向移动，动力来源为气泵，执行部件为气缸。

作为本发明的某一优选实施例，接触轮组件1与第一气缸4之间通过滚珠花键2连接，且接触轮组件1与滚珠花键2通过内六角螺钉连接，方便接触轮组件1的拆换；滚珠花键2设置在第一安装座3上，滚珠花键2与第一安装座3之间滑动配合，第一安装座3固定在基座16上，这样，通过PLC控制第一气缸4的气缸推杆伸出和收缩，就可推动滚珠花键2进而实现调节接触轮组件1的接触压力。参考图1和图3所示，第一气缸4的尾部与气缸连接轴15的一端连接，气缸连接轴15的另一端与气缸尾座14连接，气缸尾座14固定在基座16上。优选的，第一气缸4的气缸尾座14通过内六角螺钉与基座16固连，中间使用弹垫和平垫保证连接稳固；第一安装座3通过两个内螺纹圆锥销在基座16上定位，利用一组内六角螺钉与基座16连接，弹垫和平垫用于保证连接紧固。本部分结构的具体执行的方式为：工控机控制气动回路中相关电磁阀，控制第一气缸4气缸连杆的位置，以此来调节叶片磨削时的磨削压力；同时，为适应不同加工工件以及不同加工部位，须合理更改接触轮型号，因此，内六角螺钉的连接方式能够实现磨头快速更换，能有效节省加工时间。

参考图1和图4所示，在第二安装座18上安装第二气缸17，通过PLC控制第二气缸17的气缸推杆伸出和收缩，进而可以控制张紧轮组件9左右移动，可以实现张紧力的调节。本发明中张紧轮组件9不仅具备张紧功能，同时还具备了调偏的功能。作为本发明的某一优选实施例，张紧轮组件包括张紧轮、张紧轮安装座22和中心轴20，张紧轮安装在中心轴20上，中心轴20的一端与张紧轮安装座22通过销铰接，另一端是斜面；优选的，张紧轮安装座22为U型槽结构，张紧轮安装座22上设置有凸块19，在凸块19上开设有螺纹孔，将调节螺栓21穿过螺纹孔与中心轴20的斜面相抵，通过旋转调节螺栓21推动中心轴20转动，进而中心轴20带动张紧轮偏转，实现调偏功能。本部分结构第二气缸17受工控机控制，通过调节第二气缸17行程来改变整个砂带磨削装置的周长，以此来改变砂带上的张紧力。

参考图2所示，驱动轮组件12位于装置的左侧，驱动轮组件12与电机10的输出轴连接，为砂带16运动提供动力，电机10固定在基座16上。优选的，电机10通过四颗六角头螺栓安装在基座16上，其中弹垫和平垫保证连接紧固。电机的输出轴与驱动轮之间使用连接套11固定连接传递扭矩，联接套11一端与电机轴连接，通过键保证周向同步，使用挡圈13以及螺钉保证轴向固定，其中弹垫和平垫保证连接紧固，联接套11另一端通过四个螺钉与驱动轮连接，其中弹垫和平垫保证连接紧固。

参考图1、图2和图3所示，第二惰轮组件8通过连接板5与滚珠花键2连接，具体的，在滚珠花键2靠近第一气缸4的一端上设置有连接板5，连接板5通过四个内六角螺钉与滚珠花键2固定连接，连接板5可随滚珠花键2一起运动，第二惰轮组件8连接在连接板5上，因此，第二惰轮组件8与接触轮组件1之间相对静止。这样的结构设计使得第二惰轮组件8与接触轮组件1同时运动，这部分结构能实现接触轮组件1与第二惰轮组件8之间的砂带6与接触压力方向夹角始终不变，因此，可以实现接触轮上砂带张紧力的方向始终不变。参考图1，第一惰轮组件7位于装置的最上方，安装在基座16上。

接触轮组件1包括接触轮、接触轮安装架和接触轮安装轴，接触轮安装在接触轮安装轴上，接触轮安装轴安装在接触轮安装架上。第一惰轮组件7包括第一惰轮、第一惰轮安装架和第一惰轮安装轴，第一惰轮安装在第一惰轮安装轴上，第一惰轮安装轴安装在第一惰轮安装架上。第二惰轮组件8包括第二惰轮、第二惰轮安装架和第二惰轮安装轴，第二惰轮安装在第二惰轮安装轴上，第二惰轮安装轴安装在第二惰轮安装架上。

本发明装置的使用方法如下：本发明采用PLC控制第一气缸4和第二气缸17，在使用状态时，当需要增大接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸4的气缸推杆推出，将接触轮组件1推向磨削工件，同时，第二气缸17的气缸推杆收缩，将张紧轮组件9拉回，实现砂带6的张紧力恒定；当需要减小接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸4的气缸推杆收缩，将接触轮组件1拉回，同时，第二气缸17的气缸推杆推出，将张紧轮组件9推出，实现砂带6的张紧力恒定。综上，本发明控制接触轮组件1和张紧轮组件9完成相应的位移，消除法向磨削压力改变对张紧力的影响，保持磨削过程的磨削力恒定，从而有效减少了磨削过程振动，保障了加工表面质量和砂带寿命，具有构思巧妙、结构简单、实施容易、改装成本低、适用范围广的特点。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：包括接触轮组件(1)、第一气缸(4)、驱动轮组件(12)、张紧轮组件(9)、第二气缸(17)、第二惰轮组件(8)和砂带(6)，所述接触轮组件(1)与第一气缸(4)的气缸推杆的伸出端连接，第一气缸(4)用于调节接触轮组件(1)的接触压力；所述张紧轮组件(9)与第二气缸(17)的气缸推杆的伸出端连接，第二气缸(17)用于调节张紧轮组件(9)的张紧力；所述砂带(6)依次绕经驱动轮组件(12)的驱动轮、张紧轮组件(9)的张紧轮、第二惰轮组件(8)的第二惰轮和接触轮组件(1)的接触轮后张紧；

所述张紧轮组件(9)包括张紧轮、张紧轮安装座(22)和中心轴(20)，所述张紧轮安装在中心轴(20)上，中心轴(20)的一端与张紧轮安装座(22)铰接，另一端是斜面；所述张紧轮安装座(22)上设置有凸块(19)，所述凸块(19)上开设有螺纹孔，调节螺栓(21)穿过螺纹孔与中心轴(20)的斜面相抵，通过旋转调节螺栓(21)推动中心轴(20)转动，中心轴(20)带动张紧轮偏转。

2.根据权利要求1所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：所述接触轮、驱动轮、张紧轮和第二惰轮的中心面在同一竖直平面上。

3.根据权利要求1所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：还包括第一惰轮组件(7)，所述第一惰轮组件(7)的第一惰轮将驱动轮组件(12)与张紧轮组件(9)之间的砂带(6)张紧；所述接触轮、驱动轮、第一惰轮、张紧轮和第二惰轮的中心面在同一竖直平面上。

4.根据权利要求1所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：所述接触轮组件(1)与第一气缸(4)之间通过滚珠花键(2)连接，且接触轮组件(1)与滚珠花键(2)通过螺钉连接，所述滚珠花键(2)设置在第一安装座(3)上，所述第一安装座(3)固定在基座(16)上；第一气缸(4)推动滚珠花键(2)进而调节接触轮组件(1)的接触压力。

5.根据权利要求4所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：所述滚珠花键(2)靠近第一气缸(4)的一端上设置有连接板(5)，所述连接板(5)可随滚珠花键(2)一起运动，所述第二惰轮组件(8)连接在连接板(5)上，第二惰轮组件(8)与接触轮组件(1)之间相对静止。

6.根据权利要求1所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：所述第一气缸(4)的尾部与气缸连接轴(15)的一端连接，所述气缸连接轴(15)的另一端与气缸尾座(14)连接，所述气缸尾座(14)固定在基座(16)上。

7.根据权利要求1所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：所述第二气缸(17)安装在第二安装座(18)上，所述第二安装座(18)固定在基座(16)上。

8.根据权利要求1所述的一种压力与张紧力联合控制的砂带磨削装置，其特征在于：所述驱动轮组件(12)与电机(10)的输出轴连接，所述电机(10)固定在基座(16)上。

9.根据权利要求1～8任一项所述砂带磨削装置的使用方法，其特征在于：在使用状态时，当需要增大接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸(4)的气缸推杆推出，将接触轮组件(1)推向磨削工件，同时，第二气缸(17)的气缸推杆收缩，将张紧轮组件(9)拉回，实现砂带(6)的张紧力恒定；当需要减小接触轮与磨削工件之间的接触压力时，第一气缸(4)的气缸推杆收缩，将接触轮组件(1)拉回，同时，第二气缸(17)的气缸推杆推出，将张紧轮组件(9)推出，实现砂带(6)的张紧力恒定。

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