机械刀具刀刃电动打磨装置的研究与设计

伍倪燕 陈琪 刘培涛

宜宾职业技术学院 四川宜宾 644003

在制造业中对于零件的加工较多是采用刀具对金属进行切削，刀具在使用过程中会随着加工零件数量、加工材料、切削参数等因素发生磨损，磨损后的刀具不能保证加工质量而严重影响工作效率，为此要对刀具进行刃磨，经过刃磨后的刀具仍可使用。

1 刀具刃磨设备的发展

随着我国科技的高速发展，带动机械加工的设备由普通机床、数控机床、加工中心等向更精密加工设备发展，随之改变刀具的形状和整合了加工工艺，进而提高工件的表面质量，也对刀片刀具的精度、形状提出了较高的要求。随着刀具材料多样性、刀具形状复杂性、刀具耐用性和加工精度的不断提高，刀具的刃磨设备也随之在变化。全球刀具研磨设备的发展基本上经历了三个阶段,从手动刀具刃磨设备,到数控刀具刃磨设备,再到现在的多轴联动磨削。目前比较流行的数控工具磨床基本上是五轴联动的，加工精度高，生产效率高，磨削范围广，自动化程度高，操作简单，但投入和维修成本高。为降低加工成本，较多中小企业在选砂轮机、万能工具磨床、专用刃磨机床、数控磨刀机、数控万能刀具磨削中心等常用的刀具刃磨装置时，还是采用传统的手工砂轮磨削。

在刀具的刃磨过程中，为确保刀刃锋利，需要保证刀具切削部分的几何形状、相关角度、刀尖位置在规定的范围内，以及刀具前刀面、刀具后刀面的表面粗糙度等。传统的手工砂轮磨削对操作者要求较高，安全系数低。另外，目前在传统刀具刃磨装置中，因使用刀具不同，刃磨装置也不同，给使用者带来较多不便。为了解决这些问题，做到安全高效、绿色低碳，项目通过对现有刃磨装置的分析，研究、设计了机械刀具刀刃电动打磨装置。

2 设计思路

金属切削加工因工种不同，所用刀具形状不同，对刃磨装置要求不同。要设计一款符合所有金属切削刀具刃磨装置，首先要考虑不同刀具的形状，以及刃磨时刀具的装夹。为此在设计时将刃磨装置设计为在一个平台上的两个独立部分，其中装夹部分固定在平台上，刃磨部分为可活动部分。机械刀具刀刃电动打磨装置结构示意图如图1所示。

1-支座；2-打磨电机；3-电机罩；4-打磨轮；5-吸风罩；6-螺杆；7-夹板；8-调节杆；9-出风口；10-吸风机；11-卡座；12-过滤网；13-集尘箱；14-接板；15-连接杆；16-滚轮；17-输送箱；18-螺套；19-连接螺杆；20-液压杆；21-接板；22-支架；27-螺纹孔；28-连接夹座；29-支撑杆；30-连接板；31-液压杆；32-支撑腿

装夹部分：支座(1)顶部左端通过第一液压杆(31)活动连接第一连接板(30)底部的右端，通过调节杆(8)活动连接夹座(28)，同时，夹座顶部通过转轴和支撑杆(29)与第一连接板的底部活动连接。夹座(28)的右侧开设有螺纹孔(27)，且螺纹孔的内表面螺纹连接有螺杆(6)，同时，螺杆的左端通过轴承活动连接夹板(7)。

刃磨部分：支座(1)顶部的右端固定连接有输送箱(17)，输送箱的正面固定安装有输送电机(26)，输送电机的输出轴固定连接有螺杆(19)，螺杆的外表面螺纹连接有螺套(18)，螺套的顶部通过连接杆(15)固定连接有第二连接板(14)，第二连接板的左端通过第二液压杆(20)活动连接有第三连接板(21)；支座底部的四周均固定连接有支撑腿(32)，第三连接板(21)和第二连接板(14)的底部均通过轴承活动连接有支架(22)，支架的底部活动安装有滚轮(16)，滚轮的底部与支座的顶部接触；第二连接板(14)的顶部固定连接有集尘箱(13)，集尘箱结构示意图如图2所示。集尘箱顶部的左端开设有出风口(9)，集尘箱顶部的中端固定安装有吸风机(10)，吸风机的输入端通过管道连通有吸风罩(5)，吸风机(10)的输出端通过管道与集尘箱(13)右侧的底部连通，集尘箱内腔的上端固定连接有卡座(11)，卡座的内表面卡接有过滤网(12)，集尘箱正表面的左端通过合页活动连接有活动门(24)，活动门正表面的左端设置有观察窗(25)，活动门正表面的右端设置有把手(23)；第三连接板顶部的左端固定安装有打磨电机(2)，打磨电机的输出轴固定连接有打磨轮(4)，第三连接板的顶部且位于打磨电机(2)的外侧固定连接有电机罩(3)，电机罩示意图如图3所示。

17-输送箱；26-输送电机

3-电机罩

3 工作原理及特征

3.1 工作原理

将刀具的刀背放置在夹座内侧，然后拧动螺杆使夹板将刀具的右侧夹持住；根据需要控制第一液压杆伸缩以及调节调节杆可对刀具的倾斜角度进行调节，方便对不同斜度的刀刃进行打磨；打开打磨电机带动打磨轮转动，对刀具进行打磨，并控制输送电机转动，使打磨轮对刀具进行匀速打磨；针对不同厚度的刀具根据需要控制第二液压杆伸缩，对不同厚度的刀具进行打磨处理；在打磨过程中，打开吸风机废屑通过吸风罩和管道输送到集尘箱内，被过滤网阻挡后废屑留在集尘箱底部，空气从出风口处排出，保障作业环境的卫生性，如图4所示。

13-集尘箱；23-把手；24-活动门；25-观察窗

3.2 机械刀具刀刃电动打磨装置的优点

(1)装夹装置与打磨装置之间可调节距离。支座底部的四周均固定连接有支撑腿，第三连接板和第二连接板的底部均通过轴承活动连接有支架，支架的底部活动安装有滚轮，滚轮的底部与支座的顶部接触。

(2)刀具夹板可根据不同的厚度进行调节。夹座的右侧开设有螺纹孔，螺纹孔的内表面螺纹连接有螺杆。同时，螺杆的左端通过轴承活动连接有夹板，对平板进行调节，可用于不同硬度的刀具进行装夹。

(3)环保。在第二连接板的顶部固定连接了一个集尘箱，集尘箱顶部的左端开设有出风口，集尘箱顶部的中端固定安装有吸风机，吸风机的输入端通过管道连通有吸风罩，吸风机的输出端通过管道与集尘箱右侧的底部连通，在打磨过程中，打开吸风机废屑通过吸风罩和管道输送到集尘箱内，被过滤网阻挡后废屑留在集尘箱底部，空气从出风口处排出，保障作业环境的卫生性。

(4)集尘箱清洗方便。为了方便集尘箱的清洗，在集尘箱内腔的上端固定连接了一个卡座，卡座的内表面卡接了过滤网，集尘箱正表面的左端通过合页活动连接有活动门，活动门正表面的左端设置了观察窗，活动门正表面的右端设置有把手，便于观察集尘工作情况。

(5)利用打磨电机实现电动打磨。在第三连接板顶部左端固定安装了打磨电机，打磨电机的输出轴固定连接在打磨轮上，第三连接板的顶部且位于打磨电机的外侧固定连接有电机罩，防止打磨屑飞溅。

结语

机械刀具刀刃电动打磨装置在分析现有设备基础上对结构和功能进行了优化。主要体现在一是利用液压杆进行调节，支座顶部的左端通过第一液压杆活动连接在第一连接板上，且第一连接板底部的右端通过调节杆活动连接有夹座。二是刃磨刀具的角度可调节，在装置上设置了连接板、液压杆、调节杆和支撑杆，可对刀具的倾斜角度进行调节，方便对不同斜度的刀刃进行打磨，设置了输送箱、螺套、螺杆、连接板、连接杆、液压杆和连接板，根据需要控制液压杆伸缩，可对不同厚度的刀具进行打磨处理，并控制输送电机转动，使打磨轮对刀具进行匀速打磨。通过以上结构的配合，可对不同类型的刀具进行多角度打磨处理，从而为人们的使用带来极大的便利。