多功能可視化打磨清理設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)

商闖 朱正坤 史東麗 龐雨花

摘 要針對柴油機(jī)噴油嘴，液壓閥，醫(yī)療器械等復(fù)雜的或者具有深孔、盲孔、交錯孔的零件，很多企業(yè)采用風(fēng)磨筆人工打磨的去除毛刺的方法。采用把醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡鑲嵌在風(fēng)磨筆上，并集成沖洗設(shè)備，使得操作人員在打磨毛刺的過程中，通過觀察電腦屏幕或者手機(jī)屏幕查看毛刺去除情況，大大提高了生產(chǎn)效率。這項簡單的技術(shù)，既解決了困擾企業(yè)多年的難題，同時也填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。

關(guān)鍵詞風(fēng)磨筆;毛刺

在傳統(tǒng)制造業(yè)的工件加工過程中，毛刺清理打磨是提高成品工件表面質(zhì)量的重要工序。普遍認(rèn)為毛刺與零部件的精度、表面的狀態(tài)、邊緣的要求等都有一定的內(nèi)在聯(lián)系，毛刺對產(chǎn)品會產(chǎn)生很大的影響，甚至于會影響整個產(chǎn)品的可靠性。獨立的毛刺去除工序往往比較原始，人工銼刀、油石、砂布、鋼絲刷等工具，適用于精度要求不高的工件，而且勞動強(qiáng)度大，對工人的技術(shù)要求高，具有不穩(wěn)定性。為了解決這一問題，近年來人們提出了不少機(jī)械去毛刺的手段，例如：電解去毛刺（工具頭的制作精度高、成本大、難度大）、熱脈沖去毛刺（零件會受到電解或爆炸熱的作用的影響，表面失去光澤，尺寸精度受到影響）、刷子精整法、擠壓絎磨、磁力研磨等技術(shù)。風(fēng)磨筆打磨加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的后期加工中。它具有切削功率低，工件加工精度高，表面粗糙度值低，設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，操作維修方便等多種優(yōu)點?；陲L(fēng)磨筆的加工原理，本文主要為提高去毛刺的質(zhì)量和效率提出一種加工方法——可視化打磨清理，并進(jìn)行了設(shè)備開發(fā)。

風(fēng)磨機(jī)是利用壓縮空氣將空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成打磨頭的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，進(jìn)行對工件的打磨、去毛刺等處理的機(jī)械。也稱氣動打磨機(jī)，有的風(fēng)磨機(jī)做成筆狀，所以習(xí)慣稱為風(fēng)磨筆，常用于去毛刺、雕刻、打磨等作業(yè)。風(fēng)磨筆的進(jìn)氣口與壓縮空氣管連接，壓縮空氣通過進(jìn)氣管流入能量裝換裝置，將壓力能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動能，從而帶動打磨頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行打磨作業(yè)，經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換裝置的壓縮空氣由回風(fēng)口吹向工作處。

通過把醫(yī)療用高清內(nèi)窺鏡鑲嵌在風(fēng)磨筆上，并在風(fēng)磨筆上集成沖洗管道，使得操作人員在打磨操作的過程中就可以觀察到操作情況，最后還可以對毛刺和雜質(zhì)進(jìn)行沖洗，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，減少流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)成本。

本研究項目設(shè)計一種集成內(nèi)窺鏡和沖洗管道的風(fēng)磨筆，該多功能設(shè)備包括：一種常規(guī)的風(fēng)磨筆以及高清內(nèi)窺鏡和沖洗管道。清潔度要求完全達(dá)到JB/T 7661-1995柴油機(jī)油泵油嘴產(chǎn)品清潔度限值及測定方法標(biāo)準(zhǔn)。

本設(shè)計裝有內(nèi)窺鏡的風(fēng)磨筆結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括顯示器1、數(shù)據(jù)線2、內(nèi)窺鏡3、磨頭4、風(fēng)磨筆筆身5、通氣管6、壓縮空氣7、鏡頭護(hù)蓋8和開關(guān)9。風(fēng)磨筆筆身5的前方安裝有磨頭4，風(fēng)磨筆筆身5的上方的前側(cè)安裝有內(nèi)窺鏡3，內(nèi)窺鏡3的前方安裝有鏡頭護(hù)蓋8，風(fēng)磨筆筆身5的后側(cè)安裝有開關(guān)9，風(fēng)磨筆筆身5的后方設(shè)置有顯示器1，內(nèi)窺鏡3通過數(shù)據(jù)線2與顯示器1連接，風(fēng)磨筆筆身5的后方設(shè)置有壓縮空氣7，風(fēng)磨筆筆身5通過通氣管6與壓縮空氣7連接，且通氣管6的前端固定在風(fēng)磨筆筆身5的內(nèi)部。內(nèi)窺鏡3為工業(yè)用內(nèi)窺鏡，其中安裝有可調(diào)節(jié)亮度的LED燈。內(nèi)窺鏡3上設(shè)置有鏡頭護(hù)蓋8，用于保護(hù)內(nèi)窺鏡3的鏡頭，開關(guān)9用于控制鏡頭保蓋8的起合。通氣管6就是可防水放熱的軟管，主要用于通氣，且外面有鐵皮保護(hù)，避免打磨處理炙熱的鐵削燒到橡膠，數(shù)據(jù)線2自帶USB接口，方便與顯示器1連接。內(nèi)窺鏡3、開關(guān)9和顯示器1之間的控制關(guān)系為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

風(fēng)磨筆的工作原理示意圖如圖2所示，首先，先插入裝有內(nèi)窺鏡的風(fēng)磨筆，調(diào)節(jié)LED燈的亮度觀察毛刺的位置分布和大小，然后推動開關(guān)9，蓋上內(nèi)窺鏡3的鏡頭護(hù)蓋8，使用風(fēng)磨筆的磨頭4打磨毛刺，邊打磨邊通過壓縮空氣7吹開金屬屑，待毛刺打磨完成后，推動開關(guān)9，打開內(nèi)窺鏡3的鏡頭護(hù)蓋8，通過顯示器1觀察毛刺的去除情況。如果仍有毛刺，重復(fù)以上步驟，毛刺打磨完后，移出裝有內(nèi)窺鏡的風(fēng)磨筆。風(fēng)磨筆的顯示設(shè)備如圖3所示。

這項技術(shù)特別適合于柴油機(jī)噴油嘴、液壓閥、醫(yī)療器械等對毛刺和清潔度等要求較高的產(chǎn)品。這個集成一體的工具完全可以推向市場，廣泛用于加工企業(yè)，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。本設(shè)備通過把醫(yī)療用高清內(nèi)窺鏡鑲嵌在風(fēng)磨筆上，并在風(fēng)磨筆上集成沖洗管道，使得操作人員在打磨操作的過程中就可以觀察到操作情況，最后還可以對毛刺和雜質(zhì)進(jìn)行沖洗，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，減少流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)成本。

該設(shè)備相對企業(yè)中原先的去除內(nèi)孔毛刺的方法，創(chuàng)新之處如下幾點：

（1）多功能：可打磨、可檢測、可沖洗。

（2）可視化：通過數(shù)據(jù)線連接至顯示器或移動終端，例如手機(jī)或者普通顯示器，使不易看到的內(nèi)部毛刺情況，通過內(nèi)窺鏡放大倍數(shù)并可視化。

（3）高效率：從多次打磨檢查降低為一次性完成。通過內(nèi)窺鏡的放大效果，可以快速有效地在顯示屏上找到毛刺位置和觀察大小。過去一些廠家采用內(nèi)窺鏡觀察毛刺位置和大小，采用風(fēng)磨筆打磨去除毛刺，再用內(nèi)窺鏡觀察毛刺去除情況。如果效果不好，再用風(fēng)磨筆打磨，再觀察。多次反復(fù)。把內(nèi)窺鏡和沖洗管道集成在風(fēng)磨筆上之后，所用動作一次性完成。大大提高了生產(chǎn)效率。

（4）低成本：減少流轉(zhuǎn)成本。

本文研究可視化打磨工具對于深孔、盲孔、交接孔毛刺的去除效果。通過系列實驗證明了多功能可視化打磨清理設(shè)備對于毛刺去除具有較好的效果，為難加工的柴油機(jī)噴油嘴，液壓油缸上的液壓閥，醫(yī)療器械（深孔、盲孔、交接孔較多，表面質(zhì)量要求較高）等產(chǎn)品的毛刺去除提供了一種新的解決方案。

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