汽車離合器片雙端面磨床的磨削機構設計
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中不可缺少的部件。汽車離合器片雙端面磨床的磨削機構，采用無心磨床的工作原理設計。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的進給方式，通過左、右磨輪進行磨削．該設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，通過數控系統設定相關參數．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自動完成，以實現左右磨輪對離合器片同時進給磨削加工。該設計不僅提升了磨削機構自動化水平。也提高了磨削精度。
關鍵詞：離合器片磨床磨削機構自動化
最早對離合器片的加工是采用普通磨床實現的，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，效率比普通磨床高數倍，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的發展，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，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，產品質量不易控制，出現離合器片的厚度不均勻等現象。筆者所設計的離合器片雙端面磨床是一種在現代工業中應用非常廣泛的高效加工設備。采用無心磨床的工作原理，同時通過控制系統設定相關參數，利用機械手進行自動進出離合器片，實現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、磨床磨削機構的結構及工作原理
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、冷卻液供給系統及電氣控制系統等組成Hj，結構如圖1所示。其中左、右砂輪架進給由伺服電機驅動，砂輪軸角度可在內部調整，磨頭進給部分采用伺服電機和精密滾珠絲杠用聯軸器直接連接，進給平穩，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．后面的一對金剛砂輪同時進給，實現雙面磨削。以圍繞掛鉤芯軸旋轉的進給方式，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、磨輪補償等參數均由控制系統設定，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．提升了磨削機構自動化水平及磨削精度[2]。
2、砂輪主軸結構設計
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，其結構如圖2所示口]。從圖中可以看出，在砂輪軸后端有一個斜圓環和上、下、左、右4個位置對稱由楔塊組成的斜楔機構，調整任何一組對應楔塊．可以改變砂輪軸在水平面內或垂直面內的角度，從而可以較方便地調整兩砂輪的相對角度。砂輪架進給結構采用滾動導軌殼體移動進給方式，其驅動部分由伺服電機、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，其優點是：摩擦力小，扭矩大，脈沖當量小，低速進給穩定，精度高。
3、磨削控制系統設計
離合器片雙端面磨床設計時，內部參照傳統的端面磨床設計，將傳統的端面磨床對稱放置，利用兩臺對稱的砂輪進行磨削．實現一次磨削兩端面的設計。離合器片雙端面磨床不僅在機械結構上采取了措施，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生【2]。
(1)采用可編程的PLC控制器替代常規電器硬件控制，開發了性能可靠、操作性強的數控模塊，使砂輪主軸驅動工作可靠性、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，將誤差值反饋到數控系統，實現閉環反饋；將原手動控制所產生的因素盡量避免，用數字顯示磨床工作的實際位置與狀態。
(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。手動工作是為調整機床而設計的，自動工作是專為工件磨削而設計的。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，伺服機構將磨頭和用于使離合器片產生旋轉的機構進行合并，從而使離合器片旋轉．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)在片的兩面被連續磨削的同時，還以圍繞掛鉤芯軸旋轉的進給方式通過左、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。
(2)采用數控裝置的離合器片雙端面磨床，能連續磨削工件，在機床上配置自動測量、自動補償、自動上下料等機構，提高了自動化程度，節省了勞動力，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
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