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汽車離合器片雙端面磨床的磨削機構(gòu)設(shè)計

2016-8-15 來源：金華漢生機電控制工程有限公司等作者：杜巧連陳旭輝舒柏和

摘要：離合器片是汽車換擋機構(gòu)中不可缺少的部件。汽車離合器片雙端面磨床的磨削機構(gòu)，采用無心磨床的工作原理設(shè)計。汽車離合器片豎直掛在機械手掛鉤上，以圍繞掛鉤芯軸旋轉(zhuǎn)的進給方式，通過左、右磨輪進行磨削．該設(shè)計大大提高了磨削進給力的均勻性。同時利用機械手進行自動進出片，通過數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定相關(guān)參數(shù)．工件磨削過程中各階段的磨削速度及磨削量都由磨床電控系統(tǒng)自動完成，以實現(xiàn)左右磨輪對離合器片同時進給磨削加工。該設(shè)計不僅提升了磨削機構(gòu)自動化水平。也提高了磨削精度。

關(guān)鍵詞：離合器片磨床磨削機構(gòu)自動化

最早對離合器片的加工是采用普通磨床實現(xiàn)的，需要一名工人在機器旁邊對其進行操作，工作強度較大，加工的效率與自動化程度低。砂帶磨床是利用快速運動的砂帶作為磨具進行磨削和拋光的磨床，其加工精度一般可保證在±5¨m之內(nèi)，效率比普通磨床高數(shù)倍，功率消耗僅為其幾分之一?。與普通磨床相比，利用砂帶磨床可以大大提高離合器片的加工效率，但是砂帶磨床需要兩名工人配合才能完成加工，即需一名工人在機器的前端放置需要加工的工件，另一名工人在機器的后端取下已被加工的工件，而且需要往復加工，才能使工件加工完整。20世紀以來，隨著汽車、拖拉機和軸承類工業(yè)的發(fā)展，雙端面磨床的使用得到了快速的增長∞]。雙端面磨床相對于普通平面磨床，它一次就可將工件的兩個端面磨削出來，再加上磨床本身配有專門的上料、送料機構(gòu)，使工件裝夾時間大為減少。效率得到大大提高。汽車離合器片采用普通磨床、砂帶磨床等方式加工時，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，出現(xiàn)離合器片的厚度不均勻等現(xiàn)象。筆者所設(shè)計的離合器片雙端面磨床是一種在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的高效加工設(shè)備。采用無心磨床的工作原理，同時通過控制系統(tǒng)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，利用機械手進行自動進出離合器片，實現(xiàn)左右磨輪同時進給磨削加工，大大提高了磨削進給力的均勻性及磨削精度。

1、磨床磨削機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理

離合器片雙端面磨床由床身、自動進出片機械手、兩臺對稱砂輪架磨削裝置、自動磨削伺服進給系統(tǒng)、冷卻液供給系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等組成Hj，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中左、右砂輪架進給由伺服電機驅(qū)動，砂輪軸角度可在內(nèi)部調(diào)整，磨頭進給部分采用伺服電機和精密滾珠絲杠用聯(lián)軸器直接連接，進給平穩(wěn)，靈敏度高。雙端面磨床工作采用無心磨床工作原理。離合器片豎直掛在機械手掛鉤上．由前面的一對橡皮輪帶動工件旋轉(zhuǎn)．后面的一對金剛砂輪同時進給，實現(xiàn)雙面磨削。以圍繞掛鉤芯軸旋轉(zhuǎn)的進給方式，通過左、右磨輪同時進行磨削，大大提高了磨削進給力的均勻性。產(chǎn)品的厚度以及分段進給量、進給速度、進給停留時間、磨輪補償?shù)葏?shù)均由控制系統(tǒng)設(shè)定，磨削加工完成后，由機械手自動完成出片工作，使離合器片能夠達到均勻磨削．提升了磨削機構(gòu)自動化水平及磨削精度[2]。

2、砂輪主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計

砂輪主軸由三套精密級角接觸球軸承支承，提高了砂輪軸的剛性，其結(jié)構(gòu)如圖2所示口]。從圖中可以看出，在砂輪軸后端有一個斜圓環(huán)和上、下、左、右4個位置對稱由楔塊組成的斜楔機構(gòu)，調(diào)整任何一組對應(yīng)楔塊．可以改變砂輪軸在水平面內(nèi)或垂直面內(nèi)的角度，從而可以較方便地調(diào)整兩砂輪的相對角度。砂輪架進給結(jié)構(gòu)采用滾動導軌殼體移動進給方式，其驅(qū)動部分由伺服電機、諧波減速器、滾珠絲杠副和滑板組成。砂輪架固定在滑板上并隨之移動，其優(yōu)點是：摩擦力小，扭矩大，脈沖當量小，低速進給穩(wěn)定，精度高。

3、磨削控制系統(tǒng)設(shè)計

離合器片雙端面磨床設(shè)計時，內(nèi)部參照傳統(tǒng)的端面磨床設(shè)計，將傳統(tǒng)的端面磨床對稱放置，利用兩臺對稱的砂輪進行磨削．實現(xiàn)一次磨削兩端面的設(shè)計。離合器片雙端面磨床不僅在機械結(jié)構(gòu)上采取了措施，以提高精度，還在磨削控制上采取措施，以進一步避免影響加工精度的因素發(fā)生【2]。

(1)采用可編程的PLC控制器替代常規(guī)電器硬件控制，開發(fā)了性能可靠、操作性強的數(shù)控模塊，使砂輪主軸驅(qū)動工作可靠性、操作性大大提高，以取得最佳磨削速度。

(2)采用人工界面觸摸屏操作，實現(xiàn)端面磨床裝置的進給補償、熱變形補償和砂輪修整補償，增加了在線測量裝置，測量砂輪間的實際距離，將誤差值反饋到數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)反饋；將原手動控制所產(chǎn)生的因素盡量避免，用數(shù)字顯示磨床工作的實際位置與狀態(tài)。

(3)增加砂輪主軸電機的電流顯示，實時了解砂輪的磨削情況，以判斷加工余量的變化和砂輪的實際使用狀況。

(4)利用機械手進行自動進出片，實現(xiàn)左右砂輪同時進給磨削加工，顯著提高了磨削效率，減輕了工人勞動強度。

4、磨床磨削過程[5-6]

離合器片雙端面磨床的磨削方式包括手動工作和自動工作。手動工作是為調(diào)整機床而設(shè)計的，自動工作是專為工件磨削而設(shè)計的。其磨削的主要特點是：機械手上下料對工件進行逐個磨削，工件磨削過程中，各階段的磨削速度及磨削量都是由磨床電控系統(tǒng)自動完成的。磨削加工的主要過程如下。

(1)取片。由取片機械手的氣缸將負氣壓吸盤推出，吸上離合器片后，氣缸后退反向運動，將要加工的離合器片吸附到指定的位置。

(2)送片。由龍門式的機械手臂將氣動手指送到指定位置，氣動手指在氣缸的作用下，平行夾緊離合器片。由機械手臂將其送至指定位置進行磨削。

(3)磨削。待送片動作完成后，伺服機構(gòu)將磨頭和用于使離合器片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)進行合并，從而使離合器片旋轉(zhuǎn)．使磨頭能對離合器片進行均勻的磨削。

(4)出片。待磨削加工完后，由另一氣動手指將其取出，并將其放置到指定位置，從而完成一次加工。

5、結(jié)束語

離合器片雙端面磨床的主要特點如下。

(1)在片的兩面被連續(xù)磨削的同時，還以圍繞掛鉤芯軸旋轉(zhuǎn)的進給方式通過左、右磨輪進行磨削，大大提高磨削進給力的均勻性。使離合器片能夠達到均勻磨削，提高了磨削精度和加工效率，適合于大批量生產(chǎn)。

(2)采用數(shù)控裝置的離合器片雙端面磨床，能連續(xù)磨削工件，在機床上配置自動測量、自動補償、自動上下料等機構(gòu)，提高了自動化程度，節(jié)省了勞動力，提高了磨削加工效率，降低了加工成本。

(3)磨削工件時，采用掛鉤芯軸，不采用電磁吸盤夾持，這樣可以避免工件有殘磁，是適合加工薄型工件的雙端面磨床。

參考文獻

[1] 豪彥．21世紀世界汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(十八)——汽車離合器新技術(shù)[J]．汽車與配件，2001(27)：22—24．

[2]姚峻，賈平，呂一林，等．近年來雙端面磨床的發(fā)展綜述[J]．精密制造與自動化，2012(1)：8—13．