魏高軍 王小洋 都本達(dá) 劉鑫鑫 邱茂榮

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1 設(shè)計(jì)背景

噴砂機(jī)的工作原理為,以壓縮空氣為主要?jiǎng)恿?通過氣流的高速運(yùn)動(dòng)在噴砂槍內(nèi)形成負(fù)壓,磨料通過輸砂管吸入噴砂槍并經(jīng)噴嘴射出,對(duì)工件表面產(chǎn)生沖擊和切削作用,使工件表面獲得一定的清潔度和相應(yīng)的粗糙度,使工件表面的機(jī)械性能得到改善,提高工件的抗疲勞性,增大工件與涂層之間的附著力,提高涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和裝飾,同時(shí)使介質(zhì)表面粗化,消除工件殘余應(yīng)力,提高基材表面硬度。筆者設(shè)計(jì)了一款雙工位旋轉(zhuǎn)噴砂機(jī),其結(jié)構(gòu)如圖1所示。這一設(shè)備已經(jīng)在廣東某公司的磨刀棒生產(chǎn)中得到應(yīng)用,并且已經(jīng)在相關(guān)行業(yè)進(jìn)行了推廣。這一設(shè)備進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)改革和創(chuàng)新,填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外技術(shù)空白。

▲圖1 雙工位旋轉(zhuǎn)噴砂機(jī)結(jié)構(gòu)

2 功能

筆者設(shè)計(jì)的雙工位旋轉(zhuǎn)噴砂機(jī)用于各種形狀棒料表面噴砂處理。設(shè)備左右兩側(cè)分別有兩套獨(dú)立的噴砂工位,在設(shè)備工作過程中,一側(cè)工位門系統(tǒng)關(guān)閉,保持噴砂工位的密閉,以此減小噴砂過程中粉塵對(duì)外部環(huán)境的污染。伺服旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)通過夾具開合機(jī)構(gòu)夾緊棒料。伺服噴砂機(jī)構(gòu)帶動(dòng)噴砂槍上下勻速移動(dòng),用金剛砂對(duì)棒料進(jìn)行高速噴射,沖擊棒料表面。同時(shí)抽風(fēng)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行收集,并通過粉塵處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。另一側(cè)工位門系統(tǒng)開啟,旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)使棒料旋轉(zhuǎn)固定角度,六軸機(jī)械手按固定角度取出成品和放置待噴砂的棒料。棒料放置完成后,關(guān)閉工位門系統(tǒng),開始下一輪的噴砂工作。

3 旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)如圖2所示。在噴砂過程中,噴砂槍噴射出的金剛砂高速?zèng)_擊棒料表面,在沖擊力的作用下,夾持機(jī)構(gòu)需要具有一定的夾持力度。同時(shí),薄壁棒料的夾持需要采用仿形夾具,這樣才能保持棒料噴砂過程中的穩(wěn)定。旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)上設(shè)置的盤形感應(yīng)片和感應(yīng)器用于棒料的定位,使得每次噴砂完成,棒料夾緊機(jī)構(gòu)取放料都旋轉(zhuǎn)到固定角度,配合機(jī)器人進(jìn)行精準(zhǔn)上下料。旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)采用伺服驅(qū)動(dòng),可以通過調(diào)節(jié)伺服電機(jī)速度,獲得最好的噴砂效果。

▲圖2 旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)

4 夾具開合機(jī)構(gòu)

現(xiàn)在市場(chǎng)上噴砂機(jī)的夾持機(jī)構(gòu)多采用氣動(dòng)三爪卡盤,其弊端是噴砂槍噴射出來的金剛砂沖擊產(chǎn)品表面后反射無方向性,并產(chǎn)生大量粉塵,致使三爪卡盤活動(dòng)夾爪進(jìn)入砂粒和粉塵,夾爪開合過程中會(huì)出現(xiàn)卡阻,造成產(chǎn)品夾持不牢,產(chǎn)生掉料現(xiàn)象。

筆者自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的夾具開合機(jī)構(gòu)如圖3所示。氣缸驅(qū)動(dòng)鍥形圓環(huán)下降,頂壓鍥形塊。兩個(gè)鍥形塊在鍥形圓環(huán)的頂壓下克服彈簧力,帶動(dòng)齒條沿滑槽反向運(yùn)動(dòng)。中間的齒輪與齒條嚙合,固定在齒條上的兩個(gè)夾板也被帶動(dòng)同時(shí)反向運(yùn)動(dòng),夾板上的仿形夾具松開棒料。向仿形夾具內(nèi)放入棒料,氣缸驅(qū)動(dòng)鍥形圓環(huán)上升,鍥形圓環(huán)脫離鍥形塊,兩個(gè)夾板在彈簧的拉力下相向運(yùn)動(dòng)夾緊棒料,同樣通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)保證夾緊時(shí)兩側(cè)仿形夾具的同步性和對(duì)中性。在近3個(gè)月實(shí)際生產(chǎn)中得到驗(yàn)證,自行設(shè)計(jì)的夾具開合機(jī)構(gòu)的夾爪在取放棒料時(shí)從未出現(xiàn)卡阻,穩(wěn)定性好,而且成本僅是氣動(dòng)三爪卡盤的20%。

▲圖3 夾具開合機(jī)構(gòu)

5 砂粒循環(huán)利用系統(tǒng)

金剛砂對(duì)棒料的高速?zèng)_擊過程中,在與棒料表面撞擊的同時(shí),有一部分砂粒也被擊碎變小,造成再次經(jīng)過噴砂槍高壓噴射時(shí)沖擊力不足,產(chǎn)品表面處理不能滿足要求。傳統(tǒng)的噴砂機(jī)在使用過程中,金剛砂循環(huán)使用4～8次后,需要對(duì)金剛砂進(jìn)行整體更換。筆者設(shè)計(jì)的雙工位旋轉(zhuǎn)噴砂機(jī)具有砂粒循環(huán)利用系統(tǒng),金剛砂在高速噴射后,經(jīng)過坡度導(dǎo)料滑落到振動(dòng)篩中,振動(dòng)篩振動(dòng),將顆粒大的砂粒篩選到噴砂儲(chǔ)料倉,被重新利用。顆粒小的則被篩選出來。當(dāng)噴砂儲(chǔ)料倉中金剛砂減少到一定數(shù)量時(shí),只需要補(bǔ)充一定量新的金剛砂,就能循環(huán)使用。設(shè)計(jì)的砂粒循環(huán)利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了噴砂、砂?；厥铡⑸傲：Y選的循環(huán)利用,減少了人工更換金剛砂的煩瑣工序,提高了金剛砂的利用率,降低了金剛砂原料使用成本。

6 結(jié)束語

雙工位旋轉(zhuǎn)噴砂機(jī)是自主研發(fā)的帶有砂粒循環(huán)利用系統(tǒng)的創(chuàng)新產(chǎn)品,設(shè)備采用伺服上下噴砂系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)、夾具開合機(jī)構(gòu)等創(chuàng)新設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種形狀棒料表面噴砂處理。通過六軸機(jī)械手實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)上料機(jī)、等離子噴涂機(jī)等前后端設(shè)備連線,可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。