砂輪修復(fù)夾具的巧制與應(yīng)用

鄭英華

（廣州市公用事業(yè)高級技工學(xué)校，廣東廣州510000）

0 引言

為貫徹中國制造2025的戰(zhàn)略，各企業(yè)轉(zhuǎn)型升級走高質(zhì)量發(fā)展路子，產(chǎn)品質(zhì)量備受關(guān)注。技工院校作為職業(yè)教育的重要組成部分，主要為國民經(jīng)濟生產(chǎn)一線提供技能型人才。同時要根據(jù)制造業(yè)發(fā)展需求，深化人才培養(yǎng)模式改革，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才[1]。

在機械加工實訓(xùn)中，砂輪是必不可少的工具。機械加工中的刀刃為加工出好質(zhì)量的零件提供了保障，平整的砂輪表面是保證磨削質(zhì)量的重要前提。在機械加工實訓(xùn)課堂中，常常使用砂輪磨刀具，例如普通車床加工中的外圓車刀、切斷刀、螺紋車刀和麻花鉆等，使用一段時間后刀具原有的角度受到磨損，將影響零件切削加工精度。因此，定期修復(fù)刀刃是保障產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性工作。

在教學(xué)中修復(fù)砂輪時，安全隱患較大，學(xué)生安全事故屢見不鮮，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗和安全案例，我們研發(fā)制作小組有針對性地設(shè)計了砂輪修復(fù)夾具，為消除學(xué)生磨刀時的安全隱患，提高砂輪修復(fù)效率和修復(fù)質(zhì)量提供了保障。

1 制作背景

砂輪房是機械加工車間的主要組成部分，我們使用的是M3025型落地式砂輪。數(shù)控車、普通車削、鉗工等實訓(xùn)中使用的外圓車刀、切斷刀、螺紋車刀、麻花鉆等使用過程中都需在砂輪上進行磨削。由于長時間反復(fù)使用，加上部分學(xué)生操作不夠熟練，砂輪表面磨粒會脫落形成凹坑或者變形，導(dǎo)致砂輪形狀與精度嚴(yán)重受損。如果不及時修復(fù)，在刃磨刀具的過程中砂輪跳動加劇，不僅會影響刀具刃磨質(zhì)量，降低產(chǎn)品零件加工質(zhì)量，還存在安全隱患。

對平行砂輪進行修復(fù)時，在修復(fù)過程中常遇到以下問題：

一是砂輪機震動大、噪聲大。初學(xué)者會產(chǎn)生膽怯心理，影響學(xué)習(xí)自信心。

二是安全隱患大。修復(fù)過程中金剛筆與砂輪表面易打滑，會傷到手指，發(fā)生安全責(zé)任事故；另外，手握金剛筆力度把握不均勻容易崩裂。

三是對操作者要求較高，初學(xué)者難以達到技術(shù)要求。

為解決以上問題，專門研發(fā)設(shè)計了砂輪修復(fù)夾具，經(jīng)過多次技術(shù)改進，實現(xiàn)了機械裝置代替手動修復(fù)。該夾具能做到安全、穩(wěn)定、高效地修復(fù)砂輪，在教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用和師生好評。

2 夾具設(shè)計與制作

2.1 夾具的設(shè)計結(jié)構(gòu)

夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響加工精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等[2]。該夾具選用校中廠實習(xí)所用的鋁塊、45號鋼等制作而成，如圖1所示，其主要由安裝支架、裝夾螺母、帶有導(dǎo)軌的調(diào)整支架、走刀刀架、金剛石筆進給量調(diào)節(jié)裝置、鎖緊金剛石筆的鎖緊螺釘、與走刀螺桿相配合的手柄等部件組成。

圖1 砂輪修復(fù)夾具結(jié)構(gòu)圖

2.2 夾具主要零件的制作

2.2.1 安裝支架

安裝支架的設(shè)計初稿是兩個分體式鋁板分別用螺紋連接安裝在砂輪機外殼上，如圖2所示。

圖2 改進前

經(jīng)過使用實踐，發(fā)覺該設(shè)計在安裝時需要用內(nèi)六角扳手左右分別擰緊調(diào)整安裝，存在兩個不足：一是比較耗費安裝時間，二是剛性有所欠缺。研發(fā)制作小組進一步探究，對分體式鋁板進行改造，做成整體式安裝支架，如圖3所示。

為保證夾具優(yōu)良的剛性，在校中廠就地取材，將原來的鋁板改良成厚度40mm的鋁塊結(jié)構(gòu)。針對我校砂輪機型號，在安裝支架上用線切割加工出寬4mm、長40mm的槽，安裝時直接將切槽對準(zhǔn)砂輪機防護罩外殼卡進，再用裝夾螺母擰緊即可。該改進顯著提高了砂輪修復(fù)夾具的安裝速度和剛性。

圖3 改進后

2.2.2 走刀裝置

走刀裝置是砂輪修復(fù)夾具的核心零部件，它是金剛石筆來回移動的軌道，長70mm、寬40mm、高18mm，45號鋼制作而成。中間在數(shù)控銑床上開通槽，70mm×50mm，兩端鉗加工鉆孔。配合M10的螺桿，螺桿一端用墊片螺母緊固，另一端加裝簡易的手柄機構(gòu)裝配成一體，為夾具提供剛性優(yōu)良的工作平臺。

2.2.3 金剛石筆進給量調(diào)節(jié)裝置

金剛石筆進給量調(diào)節(jié)裝置材料為45號鋼，梯形結(jié)構(gòu)。斜面開孔用于安裝鎖緊金剛石筆的螺釘。中間留一凸塊、兩側(cè)開槽，卡在螺桿走刀刀架上，凸塊上鉆孔加工螺紋，嵌入螺桿走刀裝置的通槽內(nèi)，與走刀螺桿配合形成螺紋相對運動。高度為35mm，與走刀螺桿垂直方向的兩側(cè)鉗加工鉆孔、加工螺紋。一端裝入金剛石筆，另一端安裝進給量調(diào)節(jié)螺釘，便于砂輪修復(fù)時調(diào)節(jié)金剛石筆的修復(fù)進給量。

2.3 夾具工作原理

砂輪修復(fù)夾具工作時，首先將夾具安裝支架卡槽對準(zhǔn)砂輪兩側(cè)的防護罩殼，再擰緊安裝支架上的裝夾螺母，調(diào)整兩安裝支架中間的螺桿走刀架位置，使金剛石筆尖較好地與砂輪保持接觸，擰緊金剛石筆鎖緊螺釘。開啟砂輪電源，左手輔助握住金剛石筆的進給量調(diào)節(jié)螺母，右手勻速搖動手柄，使金剛石筆在砂輪上來回往復(fù)移動，適當(dāng)調(diào)節(jié)金剛石筆進給量，再來回移動金剛石筆，直至完全修復(fù)磨損砂輪。

3 砂輪修復(fù)夾具的優(yōu)勢

使用砂輪修復(fù)夾具相對手動修復(fù)主要優(yōu)勢如下：

（1）安裝快速，能在10s左右安裝在砂輪機上。

（2）修復(fù)效率高，使用該夾具只需要1～3min即可完成砂輪修復(fù)，比之前手動修復(fù)速度提高了3～5倍，大大提高了工作效率。

（3）修復(fù)精度高，實踐證明，使用該夾具修復(fù)后的砂輪表面直線度誤差±0.02mm，比手工修磨精度提高了10倍以上，實現(xiàn)了高精度的砂輪修復(fù)。

（4）穩(wěn)定性好，該夾具在使用時幾乎沒有震動，金剛筆筆尖的金剛石不會崩裂，節(jié)約了生產(chǎn)和教學(xué)成本。

（5）安全可靠，機械裝備替代手工，杜絕了安全事故，緩解了師生教學(xué)壓力。

（6）制造成本低，整套家具直接成本約100元人民幣，與市面上售賣的同類產(chǎn)品相比有很大的價格優(yōu)勢。

4 使用效果及推廣價值

該砂輪修復(fù)夾具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、實用性強、安全可靠、造價低廉等優(yōu)點。實踐證明，從安裝到修復(fù)磨損砂輪只需3min左右，新學(xué)員也極易上手，極大地提高了工作效率。可在企業(yè)生產(chǎn)車間砂輪房和職業(yè)院校的機加工實習(xí)車間推廣應(yīng)用，同時還可作為砂輪機的專用配套裝備附件。

該夾具設(shè)計靈感源于生產(chǎn)學(xué)習(xí)實踐，是師生共同制作完成的，使用后修復(fù)砂輪成效立竿見影，曾在2016年廣東省小發(fā)明小制作比賽中榮獲二等獎及最佳人氣獎，極大鼓舞了師生創(chuàng)新設(shè)計的積極性，為師生后續(xù)的創(chuàng)新設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。

該夾具的制作過程歷經(jīng)繪圖設(shè)計、產(chǎn)品加工、檢測反饋、技術(shù)改良等，加工綜合了銑削、線切割、車削、鉗工以及裝配等多道工序。整個生產(chǎn)過程吻合技工院校以能力培養(yǎng)為本位，工作過程及學(xué)習(xí)過程一體化的教學(xué)目標(biāo)。隨著小組生產(chǎn)方式的推廣和對教學(xué)要求的提高，教師們常采用項目教學(xué)法來培養(yǎng)學(xué)生的社會能力和其他關(guān)健能力[3]，因此，該夾具設(shè)計與制作還可以轉(zhuǎn)化為同類學(xué)校的一個項目制作課題。

5 不足之處

由于技術(shù)水平有限，加上學(xué)?，F(xiàn)有材料的限制，該夾具在設(shè)計和使用中肯定還存在些不足之處，例如，整個夾具的結(jié)構(gòu)還可以進一步簡化，材料還可以進一步優(yōu)化等等。懇請各位專家、師傅提出寶貴意見，優(yōu)化夾具的設(shè)計與制作，更好地為企業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)。

［參考文獻］

[1]林健清.機械專業(yè)技能型人才培養(yǎng)的教育教學(xué)實踐研究[J].教育評論，2016（12）：130-133.

[2]彭德蔭.車工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2001.

[3]黃景容.一體化課程開發(fā)與實施[M].廣州：廣東教育出版社，2016.