便携式多功能打磨机的研制

吴锡球WU Xi-qiu

（肇庆市技师学院，肇庆 526060）

1 打磨设备的现状

市场上现售卖的打磨设备主要有：砂带机、砂轮机、角磨机等，它们功能单一、结构复杂、携带和使用都不方便。经过市场调研后发现，现在市场上还没有一款专门针对小作坊、维修店、家庭、机电DIY爱好者以及移动维修人员专门使用的小型打磨机。而他们所需求的是一台功能多样、操作和维护简单、携带方便、成本低的多功能打磨机。

2 产品的构思

2.1 打磨的功能与特点

打磨主要是对工件的平面、曲面、外圆、内孔、或刀具进行抛光、打磨、倒角、去毛刺、刃磨等。在日常的活、设备的维修、装配都有需要用到打磨设备。

2.2 市场定位

市场上现有的打磨设备主要以工厂为主，设备笨重、而且功能单一。市面上没有专门为小作坊、个体维修店、移动维修、爱好机电DIY的个体以及家庭用的多功能打磨设备，而这个客户群体数量巨大，市场潜力广。

3 产品的设计及研发

根据打磨的功能与特点，以及针对目标客户的需求，设计出这台便携式多功能打磨机。便携式多功能打磨机的机构主要包括：带传动机构、砂带机构、快夹机构、钻头刃磨机构以及便携机构。如图1、图2。

①便携式多功能打磨机集合了砂带机、砂轮机和角磨机等打磨设备的功能，实现一机多能。主要功能有：修磨和抛光各种零件的平面、外圆、内孔、刀具以及去毛刺、倒角等。

在日常机械设备的装配与维修、零件加工过程中，经常需要对零件或刀具进行修磨，有时一个工件需要多个打磨工序，这样就会使用到多样打磨工具，而通常工厂的打磨设备会安装在不同的车间，这样为了完成一件工件还需要在多个车间来回跑动才能把工件加工好，非常不方便。有时还要把笨重的设备搬到打磨车间，甚至更多时候只能现场人工用砂纸打磨，这样工人又苦又累、效率又不高，将各种打磨功能集合在一台设备上是设计这台设备的目的。

1）砂带的功能部分：具有平面、外圆弧、刀具刀刃的修磨与抛光功能。2）砂轮的功能部分：适合用于加工磨削量较大的零件或刀具。

②传动机构。如图3。

1）传动。市面上的打磨机大都采用电机直接传动，但这样设计会增加设备的体积。本机采用了V带传动方式，这样更有利于产品的布局如图2。同时带传动有以下优点：传动平稳，无噪声；有过载保护作用；传动距离较大；结构简单，维护方便，成本低。

2）砂带传动机构。砂带传动机构轮传动轮由主传动轮、从动轮和张紧轮组成。主传动轮接触表面采用加粗设计，这样可以增加主动轮与砂带之间的摩擦力，降低砂带打滑。而从动轮和张紧轮表面则采用表面光洁度更高的要求。

③轴承的选择。由于设备各传动部件主要承受径向力和较少的轴向力，在满足产品性能的基础上，设计时轴承选用了较为经济实惠的深沟球滚动轴承，且还选择了带油封的，这样的好处是可免于对轴承的维护与保养。

④设备的防震。由于设备在高速旋转的运行过程中会产生震动，为了降低设备的震动，在设备的四个支撑脚中分别加装了橡胶垫脚，这样能起到很好的减震作用，同时橡胶的成本也较低。

⑤电源和电机功率的选择。电源采用220V单相交流电，这样可以广泛适用于工厂和家庭。由于本设备主要针对特定的客户群体，他们不需要一天不停的打磨，所以在满足目标客户需求的情况下，选择了转速5000转/分钟、功率250W的小型单相电机。

⑥手提装置。在打磨机侧加装了手提装置，有利于设备携带。设备整体净重不足十公斤，整体尺寸规格：长、宽、高，携带十分便利，且占用地方小，很少受到使用场地影响，使用十分方便。

⑦安全装置。为了提高设备的安全系数，避免安全事故的发生，设备加装了以下的安全措施。

1）断带保护装置。考虑到砂带在长时间运行中会有磨损，为避免砂带因磨损而造成断裂，从而引起安全事故的发生。设计时在砂带松边加装了张紧开关，当砂带出现断开时，张紧开关突然失去张紧力、张紧开关由原来的常闭状态转为断开、及时将电源断开，从而对使用者起到安全保护的作用。

2）V带防护装置。在V带上加装护罩。因为V带在长时间的使用过程中会造成磨损、断裂，为防止因V带的断裂对操作者造成人生伤害，在V带外加装防护罩。同时加装了防护装置也可避免操作人员违规操作而造成的安全事故。

3）砂轮防护装置。砂轮加装护罩。零件在砂轮上高速打磨过程中产生破裂、铁销、生火花等，护罩能够有效挡住这些物体，保证操作人员的人身安全。

4 便携式多功能打磨机的创新与特点

4.1 创新一

弹性自动张紧机构。如图5、图6。

砂带弹性自动张紧机构主要由：滑块、张紧弹簧、弹簧张紧力调整装置和滑轨组成。其主功能有：

4.1.1 防松作用

砂带在长时间使用后会产生磨损，从而导致砂带打滑、松脱，自动张紧机构会根据磨损程度自动调整砂带的张紧力，从而避免砂带因张紧力的不足而出现打滑和松脱发生；弹簧长时间的使用中如果出现张紧力的不足，可通过调整装置的螺母来调整弹簧的张紧力。

4.1.2 方便砂带的拆卸

砂带弹性自动张紧机构有利于砂带的快速拆卸，减低工作强度、提高工作效率。在日常的打磨过程中会根据不同的打磨材料和光洁度要求，来更换不同的砂带，要更换时，只需要用手把张紧机构向里推，就可以轻松的把砂带卸下，安装时同样只需把张紧机构向里推，这样就可以缩减砂带张紧轮与从动轮及主动轮之间的距离，轻松地把砂带套装好。

4.1.3 有利于不同直径的外圆和曲面修磨

不同直径的外圆和曲面修磨或抛光时需要砂带不同的弧度来配合，而弹性自动张紧机构会根据不同直径的接触面来自动调整张紧力，砂带所产生的圆弧也会因所受的压力大小和零件直径而产生相应的圆弧变化，弹性自动张紧机构使用时会让不同直径的零件始终与砂带紧贴在一起，这样能让零件的修磨和抛光达到最佳的效果。

如图4、图5。

4.2 创新二

快夹机构。

在不改变设备总体的布局和不增加制造成本的前提下，充分利用现有机构的基础上，在砂带主动轮中加装上快夹装置，这个装置使设备的功能得到了很大的提升。快夹装置结构简单，操作方便，它是由：工具安装孔、锁紧螺钉构成。过去砂带机构与砂轮机构只能对工件的外平面和外曲面进行加工，而不能对工件的内孔进行抛光打磨加工，而通过快夹机构更换不同的内孔打磨工具，很好地解决了工件的内孔进行抛光或打磨，而且也没有增加设备的成本。如图6。

4.3 创新三

标准麻花钻头刃磨机构。

标准麻花钻头刃磨机构能精准修磨钻头顶角和主后角，确保修磨后钻头两边主切削刃对称，提高刃磨的效率和质量。同时提高钻头刃磨的安全性。

在机械加工、装配以及设备维修中都需要用到钻孔技术，钻孔加工是机械领域必不可少加工工艺，钻孔质量的好坏直接影响到装配质量和设备使用寿命，而钻孔所需的工具就是钻头，钻头加工质量的好坏直接影响孔的质量。在钻孔加工过程中容易出现钻头磨损、折断等，为了提高钻孔的质量、提高生产效率、降低生产成本，在符合钻孔要求下，需要对用过的钻头进行重新刃磨，刃磨好的钻头就像新的钻头一样重新投入使用。钻头刃磨机构就是一种对钻头进行刃磨的机构。

目前国内大部分企业的钻头刃磨工作主要由技术工人直接在砂轮上进行修磨，这样对工人技术要求高、难度大，同时修磨出来的钻头几何角度及两主切削刃的对称性也难以得到保证，即便是熟练的技工也要进行反复修磨检测，耗费大量的时间和人力，同时存在较大的安全风险。钻头刃磨质量的好坏直接影响到钻出来孔的质量、钻孔效率、钻头使用寿命。

为了解决上述现有技术存在的问题，使普通工人甚至新工人也可以轻松地掌握钻头刃磨技能，本设备提供了这种钻头刃磨机构。

标准麻花钻刃磨机构组成。内设标准麻花钻V形角度槽，可安放不同直径的麻花钻头，V槽与砂轮水平线夹角为钻头顶角的一半，工作台可绕螺钉轴线作旋转运动，工作台可根据砂轮的大小调整高度，工作台的高度在砂轮轴线水平方向之上。结构为：螺钉穿入弹簧、穿入滚针轴承，此组件穿过支架调整槽、穿入平面滚针轴承、螺钉拧入工作台，在保证工作台与支架不松动的情况下，工作台可绕螺钉轴线作旋转运动。有效解决初学者钻头修磨顶角角度难掌握和两端刀刃不对称的难题，以保证主后角后端面比前端面低。工作台在安全的空间内运动，提高了刃磨的安全性。钻头刃磨机构，解决了困扰大多数技术工人标准麻花钻刃磨的难题，让初学者也能轻松磨出高质量的钻头。有了这设备，让钻头刃磨变得更轻松、更安全，解决了过去钻头刃磨中出现的难题，同样适用职业和技工院校的钻头刃磨教学。

如图7、图8。

5 总结

便携式多功能打磨机是一台集合了砂带机和砂轮机为一体的多功能打磨机，同时还具备内孔打磨和钻磨的特点；其应用范围广、可应用于金属、塑料、木材、石材等材料的打磨与抛光。它的出现可解决当前市场上打磨设备功能的单一问题，对于产品要求进行多种打磨加工工序能够满足。同时由于功能的多样性可减少企业设备投入的成本，节约场地。其具有：结构简单、功能多样、携带方便、外形美观、应用性广、安全可靠、实用性强等优点。能有效提升工作效率，提高经济效益。便携式多功能打磨机广泛可适用于工厂、家庭、职业和技工院校。开发便携式多功能打磨机经济效益高，市场前景广阔。便携式多功能打磨机的一些机构已经获得了国家专利局授权专利。