强力全方位滚磨加工设备

摘要

一种强力全方位滚磨加工设备，属于机械零件精加工范畴，主要用于对汽车轮毂、刹车盘等大中型盘类零件的全方位表面光整加工及去毛刺。其主要特征为竖直滚筒的下部为正圆柱结构，上部为缩口正圆台结构，加工主轴为三维可调式结构。其工艺方法简单，对盘类零件实现一次性全方位表面加工，成本低，效率高，无污染，加工质量稳定。不但彻底解决了汽车轮毂表面光整加工的国际性技术难题，而且为我国盘类零件表面加工创出一条新的途径。

说明书

强力全方位滚磨加工设备，属于机械零件精加工范畴，主要用于对汽车轮毂、刹车盘和精密齿轮等大中型盘类零件的全方位表面光整加工及去毛刺。

随着机械产品质量的不断提高，以及国际贸易的要求，对汽车轮毂、刹车盘等大中型盘类零件表面质量的要求越来越高，目前，国内外对汽车轮毂、刹车盘等零件的表面加工多采用手工抛光、布轮抛光的方法，其效率低，加工质量不稳定，而且污染严重。1992年8月在中国大连召开的第二届光整加工及去毛刺国际学术会议上，我国某汽车轮毂专业生产厂，把轮毂的表面加工作为技术难题，进大会招标，受到各国专家的重视，至今尚未解决。

另外，对于普通轴类零件表面光整加工和去毛刺，可采用太原工业大学张银喜等人发明的旋流式高精抛磨加工设备及工艺(专利号ZL92100312.9)，其设备主要由主轴箱、滑座、床身、底座、回转盘、磨块槽罐、夹持装置组成，其回转磨块槽罐为直筒式结构，不利于槽罐高速回转，加工过程中，工件回转轴线与磨块槽罐的回转轴线是平行的，并且两轴线间距固定，使得轴类零件径向加工效果好，而端面加工效果差，所以不能适应各种大小的盘类零件加工。

本发明的目的在于彻底解决汽车轮毂、刹车盘等盘类零件的全方位，即内外径向端面和轴向端面表面光整加工的国际性技术难题，为我国盘类零件表面加工创出一条新的途径。

强力全方位滚磨加工设备主要由底座1、立座及升降总成2、主轴偏角α调整总成3、主轴移位总成4、主轴减速回转总成5、主轴摆角β调整总成6、工件夹持总成7、滚筒8、滚筒减速回转总成9组成，其特征在于，立座及升降总成2采用立座三面包围脚踏式液压升降机构的方式固定在底座1上，主轴偏角α调整总成3采用立式回转套双圆盘弧形槽螺钉定位结构安装在立座及升降总成2上，主轴移位总成4采用整体横梁开平行双长槽方式与主轴偏角α调整总成3用螺钉调整并固定，主轴摆角β调整总成6采用同轴双支座回转架带刻度和锁定结构固定在主轴移位总成4上，主轴减速回转总成5固定在主轴摆角β调整总成6的回转架上，工件夹持总成7为自定心三爪卡盘，以盘套结构与主轴相联，滚筒减速回转总成9安装在底座1上，滚筒8固定在滚筒减速回转总成9的可正反回转的回转盘上，滚筒8的下部为正圆柱结构，滚筒8的上部为上缩口正圆台结构，主轴减速回转总成5的轴线与主轴摆角β调整总成6的回转轴线垂直相交，主轴摆角β调整总成6的回转轴线与主轴偏角α调整总成3的回转轴线垂直交叉，加工主轴为三维可调式结构，也就是说加工主轴与竖直滚筒轴线可成平行、相交、交叉三种状态。

上述滚筒8其缩口边与竖直线成7-15°；滚筒直径为1000-1250mm，滚筒高度为450--550mm，滚筒上部缩口高度为滚筒高度的1/3-1/2。

主轴偏角α调整范围以主轴偏角α调整总成3的轴线和滚筒8的轴线所构成的平面为对称面，前后可调整30°。

主轴移位总成4与主轴偏角α调整总成3用螺钉调整并固定，其最大调整范围为200-300mm。

主轴摆角β是主轴与水平面的夹角，调整范围为0°＜β≤90°，主轴摆角β调整总成6的回转轴线与主轴偏角α调整总成3的回转轴线垂直交叉，其两轴线间距为350-600mm；

加工主轴为三维可调式结构，调整主轴偏角α和主轴摆角β，当α≥0，β＝90°时，加工主轴与滚筒轴线成平行状态；当α＝0，0＜β＜90°时，加工主轴与滚筒轴线成相交状态；当α＞0，0＜β＜90°时，加工主轴与滚筒轴线成交叉状态。

强力全方位滚磨加工工艺方法：一、在滚筒内加入滚磨介质，[1]磨块12，为Φ3×8斜圆柱棕刚玉磨块(粗加工)或SΦ2-5球白刚玉磨块(精加工)，粒度为180^#—250^#，磨块12装入高度为滚筒高度的三分之二至四分之三。[2]加工液11为普通自来水和LC系列滚磨加工化学剂的混合物，其中自来水以淹没磨块12，并高出磨块12表面20-30mm，化学剂加入量大约1Kg。二、将被加工工件10通过夹持总成7固定于主轴减速回转总成5伸出的主轴上。三、根据具体加工工件10及加工要求，通过主轴偏角α调整总成3和主轴摆角β调整总成6，分别调整并确定主轴偏角α和主轴摆角β。四、通过立座内的脚踏液压升降总成，实现工件10插入滚角8合适的高度位置。五、接通电源，选定加工时间T及循环半周期时间t，操作按钮，实现主轴回转(n)和滚筒回转(N)的自动循环过程：

(N，-n，t) (0，0，Δt)(-N，n，t)

或(N，n，t)(0，0，Δt)(-N，-n，t)

累积t达到T，便自动停机。一般T为6-15分钟，t为1-2分钟，Δt由电器控制实现，一般为2-3秒。六、操作脚踏液压升降机构，使工件10升到滚筒8上方，取下工件10，之后如重复加工，则不必调整α，β，可按二、四、五、六的过程进行。

本发明主要用于对汽车轮毂，刹车盘、精密齿轮等大中型盘类零件一次性全方位表面光整加工。它可以去除工件毛刺，使棱角倒圆，有效改善工件表面粗糙度，提高表面物理机械性能，消除或减小机械加工表面的隐患裂纹，延长使用寿命，并替代了现有的手工生产方式，减轻工人劳动强度，总体分析，本发明的优点有：对盘类零件实现一次性全方位表面加工，成本低，效率高，无污染，加工质量稳定，易于实现自动化生产。

最佳实施例：

例1、(设备例)

底座采用HT20-40材质铸造而成，外形尺寸1540×900×112，安装立座和滚筒减速回转总成的安装孔位置保证滚筒中心线与主轴偏角调整中心线距离760mm

立座采用HT20-40材质铸造而成，外形尺寸390×390×700；

主轴偏角α调整总成采用立式回转套双圆盘弧形槽螺钉定位结构，其回转套直径140mm，套长200mm，圆盘直径390mm，弧形槽55°，可使主轴偏角α前后调整27.5°。

主轴移位总成采用整体横梁开平行双长槽方式，用槽钢角钢焊接而成，使主轴摆角调整总成的回转线与主轴偏角调整总成的回转线之间的距离为可调的，其调整范围为380-560mm

主轴减速回转总成，采用XLD系列行星摆线针轮减速机，其功率为0.55KW，机座号2，减速比17，电机转速1500r/min，主轴输出转速88r/min。

主轴摆角β调整总成，采用同轴双支座回转架带刻度和单面销锁定结构，其主轴摆角β的调整范围为0-90°，调整间隔为5°。

工件夹持总成采用GB4346-84短圆柱型三爪自定心夹头80，其内径夹持范围Φ3-Φ65外径夹持范围Φ20-Φ60，联接盘套与三爪夹头和主轴端尺寸配套。

滚筒设计时考虑到工艺性，下部制成正十二棱柱结构，上部制成正十二棱台结构，其棱柱外接圆直径为1000mm，滚筒高度510mm，滚筒上端缩口角γ＝10°，棱台高度210mm，制造时采用5mm厚钢板焊接而成。

滚筒减速回转总成的底座及转盘采用HT20-40材质铸造而成，传动路线为：电机—皮带传动—圆柱蜗杆减速器—转盘，其电机功率1.5KW，转速1500r/min，圆柱蜗杆减速器的减速比为20，两带轮直径根据具体联接关系设计，保证转盘转速45r/min。

例2(加工例)

被加工工件：130汽车轮毂，钢带钢板轧制后焊成，其外形尺寸：直径Φ440mm，厚度200mm；

加工要求：去各边毛刺，去内外表面锈点，使焊缝处光滑，作好镀前准备。

加工过程：如前所述，本例中采用例1所述设备，磨块为SΦ3白刚玉，粒度200^#，250Kg，LC-10型化学剂1Kg，调整主轴偏角α＝15°，主轴摆角β＝35°，加工时间15分钟，循环半周期t＝1.5分钟，采用(-N，n，t)0，0，Δt)(N，-n，t)式的循环过程。

加工效果：加工后轮毂内外表面均光亮照人，各边口毛刺去掉，两处焊缝均光滑无痕迹，满足镀前抛光要求，有关表面物理机械性能方面的测试没有进，根据以前其他各种滚磨加工方法的研究结果其表面物理机械性能明显提高。

加工状态分析：在加工状态中，滚筒8中的磨块12在回转产生的离心力作用下，均使磨块产生向外作用力，由于采用缩口滚筒结构，滚筒回转速度较高，致使在滚筒内壁处形成了一个坚实的环形区域的刚性集积层，处于这一加工区域的轮毂受到来自磨块12很强的压力，对轮毂表面起到了微量磨削，快速刻划，滑擦，和持续挤压光饰的作用，由于轮毂轴线与滚筒轴线呈交叉状，完全避免了磨块对工件表面的正面碰撞，并一次性将内外表面及端面都进行了加工。

附图说明：

图1、强力全方位滚磨加工设备的外观主视图，图中标号分别代表：

1-底座  2-立座及升降总成     3-主轴偏角α调整总成  4-主轴移位总成

5-主轴减速回转总成           6-主轴摆角β调整总成  7-工件夹持总成

8-滚筒  9-滚筒减速回转总成  10-被加工工件          11-混合加工液

12-磨块γ-滚筒缩口角

图2、强力全方位滚磨加工设备的外观俯视图，图中标号为：

n-主轴转速  N-滚筒转速