砂帶機的設計

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1砂帶機的設計摘要:砂帶機是對工件進行降低表面粗糙度加工的一類機器。砂帶機分為金屬類砂帶機和木工類砂帶機。木工砂帶機也就是人稱之為：帶式木工砂光機。砂光機主要用于人造板的基板砂削，砂光機是利用磨具對人造板類，木制品構件進行砂削加工的設備。砂光機在人造板和家具行業(yè)中使用廣泛，需求量大，品種較多，近年來發(fā)展迅速。砂光機的特點是適應性強，能提高工作的尺寸精度，也能降低工件的表面粗糙度，是木材加工的重要機床之一。綜合以上考慮之后，將本次設計內容定為單面雙砂架上砂式寬帶砂光機的設計，輸送帶送料，輥式砂架粗磨，壓磨式砂架精磨的組合。壓磨式砂架由接觸輥，壓磨器，張緊輥組成?？紤]到防止重心過高引起整機振動，設計中將主電機置于下方，并通過皮帶傳動帶動驅動輥旋轉，使整機重心下降，并且機架底端開有地腳螺栓孔，使用前需固定安裝于地板上，有效增強整機的穩(wěn)定性。關鍵詞：寬帶；砂光機；壓磨式砂架；壓磨器；輥式砂架The design of the sand fabrics2Lixiaojian(Machinery and transportation institute,Southwest forestry university,Kunming,Yunnan 650224 China)Digest:Belt Sander is one kind of the machine for reducing the surface roughness of the workpiece. belt sander Divided into metal kind of belt sander and carpentry belt sander .Carpentry sand is also what machine people called: belt woodworking sanding machine.Belt Sander is the equipment utilizing attrition tool for machining to every kind of board and woodwork component. The belt sander is widely applicated in the wood-based plate and furniture trade, the requirement is very large. The belt sander have lots of variety and develop fast in recent years. The sander have the characteristic of good adaptability, so it can improve the size precision of the work, take from the surface roughness of the work piece, becoming one of the important lathes of wood working. More comprehensive consideration,so the design content as single double sand on sand in broadband sanding machine design .It has two sand belt shelves which locate on the up part of the sander, feed with track, and have the two kinds of sand shelves. To avoid too big vibrating from the gravity if it was located high, and the electrical engineer drives the roller with leather belt. And the bottom of the anchor bolt holes open have, before the use should be installed on fixed on the floor. This design attaches a good stability.Key words: Wide Belt; Sander; Press Abrading Grinding Shelf ; Pressing Block; Rolling Grinding shelf目錄1目 錄第一章 緒論 11.1 課題背景和研究意義 11.2 砂光機的發(fā)展趨勢 21.3 國內外寬帶砂光機的發(fā)展動態(tài) 51.4 本課題的立題依據(jù) 51.5 本課題研究的內容 7第二章 總體方案擬定 82.1 設計的總體原則 82.2 砂架的形式 82.3 機架的設計 122.4 升降系統(tǒng) 122.5 吸塵系統(tǒng) 122.6 清潔系統(tǒng) 122.7 進給系統(tǒng) 132.8 總體方案 132.9 技術要求 13第三章 機床的結構及工作原理 153.1 機床的總體結構 153.1.1 機床的布局 .153.1.2 機床的總體結構 .163.2 機床的工作原理 183.3 設計計算 203.3.1 電機的選擇 203.3.2 帶輪的選擇 .213.3.3 軸承的選擇 .223.3.4 氣缸選擇 .233.3.5 砂光機的安全防護和潤滑 .23第四章 主要的設計計算 264.1 概述 264.2 切削速度及接觸輥直徑的確定 274.3 機床對比 274.4 軸強度校核 294.5 軸承的校核與計算 344.6 電動機的校核計算 36第 5 章 本機的機構特點和技術經(jīng)濟指標 375.1 本機的結構特點 375.2 本機的技術經(jīng)濟指標 .37目錄2結 論 39參考文獻 40指導教師簡介 41致 謝 42第一章 緒論1第一章 緒論1.1 課題背景和研究意義砂光機是利用磨具對各種板類，木制品構件進行砂削（或稱磨削）加工的設備。砂光機在人造板和家具行業(yè)中使用面廣，需求量大，品種較多，近年來發(fā)展速度較快。砂光機的特點是適應性強，能提高工作的尺寸精度，也能提高工件的表面粗糙度；能加工寬度較大的工件，也能加工窄的工件；能加工各種平面，也能加工各種曲面；能用于大量生產(chǎn)，也能用于小批量生產(chǎn)。目前，國外的砂光機越來越多的代替刨床加工。砂光不僅可以大大的減少刨刀造成的木材撕裂，結疤撕裂和表面損壞現(xiàn)象，也可以減少坯料的尺寸 5--10%，而且克服了刨床不安全，噪聲大等缺點。如將其與銑床，車床等組合，可以連續(xù)完成成型和砂光加工。因此，砂光機成為木材加工的重要機床之一。砂光機的主要特點有：（1）具有“快削法”之稱。由于粘滿尖銳磨粒的磨具是一種多刀多刃的特殊切削工具，砂粒均為精選的針狀磨粒，其長寬比大于 1.5，粒度均布，磨粒等高性好，可使全部磨粒同時參與磨削，對工件的砂削效率很高，帶式磨削的效率可達銑削的十倍左右。（2）具有“冷態(tài)磨削”之稱。由于現(xiàn)在的砂帶，砂紙大都采用靜電植砂工藝，所以磨粒均直立于基底且鋒刃向上，定向整齊排列，磨粒間容屑空間大，磨粒與工件的接觸面積小，磨削熱產(chǎn)生少。尤其帶式砂光機，磨粒散熱時間間隔長。磨削后的工件表面殘余應力和表面硬化層的深度均大大低于砂輪磨削和輥式磨削，減少了工件的變形和燒傷。（3）具有“彈性磨削”之稱。砂光機在砂削過程中與工件的接觸大都為柔性接觸，有較好的跑合合拋光作用，且靜電植砂后的磨粒具有較小的負前角和較大的后角，即使對木紋較亂的木材表面進行加工也能得到好的表面粗糙度，不至于刨削和銑削一樣將木材纖維撕裂或刨銑壓痕。（4）輔助時間少。對于寬帶式砂光機而言，工件在一次定位以后，可以多次方便地更換砂帶；對于多個砂光頭組合而成第一章 緒論2的寬帶式砂光機，工件可以在一次送料中通過各個砂光頭上不同粒度砂帶的連續(xù)砂削而得到精美的表面質量，提高了生產(chǎn)效率。砂光機主要包括以下幾大類：（1）窄帶式砂光機：主要用于家具行業(yè)中砂光家具板件，成型板件等；（2）寬帶式砂光機（砂帶寬度大于 600mm）：主要用于人造板行業(yè)和家具行業(yè)中定厚砂光如膠合板，刨花板，中密度纖維板，實木板，門窗框，家具板件等。或精光單板鄉(xiāng)辦，貼面板，油漆面等；（3）盤式砂光機：主要用于木材廠和家具廠加工各種板件的平面和斜面；（4）輥式（包括軸式）砂光機：主要用于木材廠和家具廠砂光機各種板件（輥式砂光機主要用于加工平面或曲面，輥式砂光機可以加工較小的平面，端面，斜面，內曲面和外曲面）；（5）手提式砂光機：主要用于砂光或拋光板件的平面。1.2 砂光機的發(fā)展趨勢（1）向高精度發(fā)展。為提高加工精度，各國都采取了許多措施：如提高接觸輥的制造精度和調整精度；提高輸送帶式工作臺的平度；接觸輥等回轉件都經(jīng)動平衡矯正；采用厚度微調機構，加工厚度采用數(shù)字儀器經(jīng)放大顯示；有的砂光機已能加工 0.4mm 厚的單板。（2）向低粗糙度發(fā)展。砂帶橫向擺動方式趨于普遍應用。許多砂光機上采用了電子控制砂帶的橫向擺動，氣墊式壓帶器，電子控制分段式壓帶器，采用大直徑的硬度接觸輥，附設精光輥等措施。（3）向高加工能力發(fā)展。為了提高砂光效率，有的砂光機上采用大功率電機，高砂削速度（達 40m/s），高進給速度（達 75m/min），為提高加工短工件和油漆面的能力，許多砂光機上采用真空輸送帶式工作臺，采用橡膠輸送帶，采用特制的進料壓管，壓板，壓靴式組合式進料裝置，采用各種軟質壓帶器等。加工工件最短為100mm，最薄可至 2mm，厚度為 3mm 的一組工件也可同時加工。（4）向高自動化程度發(fā)展。如工件自動定厚；實現(xiàn)定厚——精砂自動轉換，采用電子程序控制壓帶器；砂帶和輸送帶自動對中等，近年來又出現(xiàn)了微機控制的仿型砂光機。第一章 緒論3（5）向安全和無塵方向發(fā)展。在各種砂光機上普遍采用高效的集塵除塵裝置，改善工作環(huán)境衛(wèi)生條件，保持工件表面的清潔。隨著中國改革開放帶來的信息技術，中國的木工機械廠家也開始研制自己的砂光機。國內最早的木工寬帶砂光機研制廠家是牡丹江木工機械廠，從一九八三年起參照日本菊川的技術生產(chǎn)出了 BSG 系列砂光機；然后青島木工機械制造總公司從一九八七年引進意大利 DMC 整套技術取得了成功，并逐步拓展成多規(guī)格和多功能的系列化產(chǎn)品；其次蘇州林機廠引進德國 BION 的技術生產(chǎn)出重型砂光機，主要用于人造板生產(chǎn)線,隨后其精細類寬帶砂光機也應運而生。就砂光機的生產(chǎn)起步來說，我國同國內外先進國家相比約落后四十多年；就技術水平而言，由于起點較高，約落后十五年左右。在中國，砂光機的市場還是很大的，但面對國際市場的沖擊，還有價格低，功能全的中國臺灣木工砂光機的沖擊，使得國內大陸砂光機的生產(chǎn)廠家變得較為嚴峻，而且我國砂光機的研制廠家都在紛紛上馬，使得砂光機市場競爭變得更加激烈。隨著木材工業(yè)的迅猛發(fā)展，砂光機已成為木材加工和家具行業(yè)廣泛應用的設備，砂光機的功能是：一、進行精確的幾何尺寸加工。即對人造板和各種實木板材進行定厚加工使厚度尺寸誤差減小到最小限度。二、對木制品零部件的裝飾表面進行修整加工，以獲得平整光潔的裝飾面和最佳的裝飾效果。前者一般采用定厚磨削的加工方式，后者一般采用定量磨削的加工方式。寬帶砂光機的砂架結構有：一、接觸輥式砂架（如圖 1-1 a） ；二、砂光墊式砂架（如圖 1-1 b） ；三、組合式砂架（如圖 1-1 c） ；四、壓帶式砂架（如圖 1-1 d） ；五、橫向砂架（如圖 1-1 e） 。后兩種的原理都是輥式和壓磨式的改進型。輥式砂架的砂帶與工件之間是線接觸，砂削力大，一定程度上代替了刨的功能，但砂削質量粗糙，只適合板材二次加工中的定厚及粗砂；壓磨式砂架的砂帶與工件之間是面接觸，接觸面大，砂削力小，適合于精砂加工。此兩者的作用相輔相成。第一章 緒論4（a） （b）（c）第一章 緒論5（d） （e）圖 1-1 砂架結構1.3 國內外寬帶砂光機的發(fā)展動態(tài)寬帶砂光機作為一種先進的技術手段，特別是其高生產(chǎn)率和完美的加工質量深受用戶的歡迎。七十年代后期，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和對外開放政策的實施，國內許多廠家通過各種渠道引進國外多種形式的砂光機。88 年之前引進了來自日本、意大利、德國、美國、英國、荷蘭、芬蘭等七個國家 18 個廠商超過 200 臺砂光機；89年以后，隨著三資企業(yè)的興起，臺灣、香港等地的砂光機紛紛進入大陸。這些砂光機均能起到滿意效果，對我國木材加工行業(yè)的進步起到推動作用。而我國砂光機制造起步較晚，是在 85 年以后又六家工廠在引進制造技術，參考樣機基礎上，試制成功多種型號的寬帶砂光機，填補我國砂帶磨削機械生產(chǎn)上的空白。這些砂光機已被廣泛應用于家具、木制品、膠合板、刨花板、中密度纖維板、竹材人造板、貼面裝飾材料等工廠的生產(chǎn)?？梢娢覈静暮腿嗽彀逍袠I(yè)對砂光機的應用已達到相當規(guī)?！，F(xiàn)在國產(chǎn)砂光機與國外同類產(chǎn)品的差距已經(jīng)不是很大，列如蘇福馬股份有限公司，青島千川木業(yè)設備有限公司等廠家，他們的產(chǎn)品已經(jīng)達到了很高的水平。隨近幾年國內幾家鄉(xiāng)鎮(zhèn)木業(yè)機械企業(yè)的蓬勃發(fā)展，多我國木工機械行業(yè)的進步做出了一定貢獻。寬帶砂光機作為一種技術要求較高，生產(chǎn)工藝復雜的木工機械在中國的發(fā)展還須全體同仁共同努力，開創(chuàng)我國木工行業(yè)的新紀元。 1.4 本課題的立題依據(jù)砂光機是現(xiàn)代木材加工生產(chǎn)中廣泛應用的設備之一，用于各種人造板材、木制品構件和木制零件的精加工，以提高其尺寸精度，表面平直度和光潔度，為木質零件的油漆或板材的二次加工獲得良好的基面。砂光機的形式多種多樣，近年來興起的的一種新型帶式砂光機——寬帶砂光機已獲得廣泛應用。寬帶式砂光機的優(yōu)點：（1）寬帶砂光機的砂帶寬度大于工件的寬度，一般砂帶寬度為 630——第一章 緒論62250mm，因此對板材的平面砂磨為線性接觸面小，只需工件作進給運動即可，且允許有較高的進給速度，故生產(chǎn)率高。（2）寬帶式砂光機的磨削量大，可達 0.5mm，大的磨削量，可以基本磨去膠紙帶，因而可以用來砂光有紙帶膠的木板、膠合板或人造板。(3)寬帶砂光機的砂帶比輥式砂光機的砂帶要長得多，因此砂帶易冷卻，且砂帶上磨粒之間的空隙不易于被磨屑堵塞，故寬帶砂光機的磨削用量可比輥式砂光機大。(4)寬帶砂光機使用壽命長，可磨 5000 張木板以上。砂帶的更換方式較簡單，方便，不需要高級技工指導，且更換砂帶所需時間短省時。由于種種優(yōu)點，在平面磨削中，寬帶砂光機幾乎代替了其他結構形式的砂光機。經(jīng)過廣泛的調查了解，本次設計綜合考慮了產(chǎn)品性價比、應用范圍、工藝性、國內生產(chǎn)現(xiàn)狀及個人能力，以下對立題過程進行簡要的分析。與窄帶式砂光機相比寬帶式砂光機的砂帶寬度大于工件的寬度，且允許以較高的速度進給，其生產(chǎn)率高于窄帶式砂光機；此外，寬帶砂光機的砂帶比輥式砂光機的砂帶要長得多，因此砂帶易于冷卻，且砂帶上磨粒之間的空隙不易被磨屑堵塞，故寬帶砂光機的磨削用量可比輥式砂光機大。所以在平面磨削中寬帶砂光機幾乎替代了其它結構的砂光機。綜合了以上的考慮之后，我將本次設計的題目定為單面上砂式雙砂架砂光機，其形式為輥壓組合式，皮帶送料。這個砂光機的設計目標主要用于板式家具生產(chǎn)線的定厚砂光和表面磨光。本機在設計過程中進行了充分的立題論證，從理論到實踐都符合設計的基本要求，因此客觀依據(jù)充分，使整機在性能和經(jīng)濟性方面符合客觀要求。第一章 緒論71.5 本課題研究的內容設計此單面上砂式雙砂架砂光機，主要用于板式家具表面精磨光。單面雙砂架上砂式寬帶砂光機，輥式砂架定厚，壓磨式砂架精磨的組合形式，有效降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。主要技術參數(shù)：最大加工寬度 1300mm工件厚度范圍 2.5—110mm加工精度 + 0.05mm進料速度 6—30m/min砂帶尺寸（長 X 寬） 1330 X 3615mm砂帶線速度 20m/s吸塵風速主電機功率 18.5kw除塵裝置風量 98003/h壓縮空氣工作壓力 0.6Mpa外形尺寸（長 X 寬 X 高） 2780X2380X2370凈重量 4500kg第一章 緒論8第二章 總體方案擬定9第二章 總體方案擬定2.1 設計的總體原則（1）應考慮木材砂削工藝方面的各種因素，以適合于不同工件加工的工藝靈活性，保證較高的加工精度和穩(wěn)定的加工質量。（2）操作方便舒適，易于維護、維修和調整。（3）最大限度地降低振動、粉塵和噪聲，提高機床的整體強度，保證其可靠性和安全性。結構布局要合理，保證機床的使用壽命。（4）降低成本，經(jīng)濟實惠性，耐用、電能、壓縮空氣的消耗適中。（5）整個機床的幾何精度、工作精度、制造與驗收條件、安全防護等均應符合國家規(guī)定的寬帶砂光機的標準。2.2 砂架的形式根據(jù)砂削部分的結構不同，砂光機有三種基本形式的砂架：輥式砂架（如圖 2-1 所示） 、壓磨式砂架（如圖 2-2 所示）和組合式砂架（如圖2-3 所示） 。砂光機砂架的設計應保證剛度及抗震性能，砂架與機架結合應緊密，使之與機架成一牢固整體。只有滿足上述兩個條件才能保證砂光機工作過程的穩(wěn)定性和較強的砂削力。相應的，砂帶磨削方式也有三種：接觸輥式、壓磨墊式和組合式。接觸輥磨削：從理論上講，砂帶與工件的接觸是線接觸，接觸面小，分配到單個磨料上的壓力非常大，因此有利于去除大的加工余量，用于對對板材進行厚度方向的幾何尺寸的精確校準加工，以獲得所需的均勻一致的板材厚度，是用于定厚磨削工序。相應的砂光頭上需安裝粗粒度的砂帶。壓磨墊式磨削：工作區(qū)面積較大，為平面磨削，參與磨削的磨料多單個磨料受到的壓力較小，有很多磨料同時參與工作，適用于磨削量小、需要增加光潔度的拋光工序，用于去除粗砂砂痕，和砂光波痕，以獲得手感細膩光滑的砂光表面。相應的砂光頭上需安裝細粒度的砂帶。組合磨削：接觸輥與壓磨式墊的組合，兼有定厚和精砂的功能。定厚輥和壓磨器可以分別單獨調整。當定厚是將接觸輥調第二章 總體方案擬定10整到工作位置，此時定厚輥作為過渡導向輥使用。這種砂削方式的靈活性好，常設置在定厚磨削之后，拋光磨削之前，接觸輥和壓磨墊磨削量不同的比例根據(jù)具體情況進行調整設置。第二章 總體方案擬定11第二章 總體方案擬定12圖 2-1 輥式砂架圖 2-2 壓磨式砂架圖 2-3 組合 式砂架第二章 總體方案擬定13第二章 總體方案擬定142.3 機架的設計（1）對振動、噪聲、剛度、可靠性等因素要著重考慮，如有的砂光機整個焊接機架里面注滿了水泥沙石，這種結構堅實，抗震的鋼框架結構保證了定厚砂光的精度。（2）應考慮整個機床的吊裝、運輸、校平與固定的問題。（3）機床應具有快速更換砂帶的功能，清掃方便，便于維修人員進行日常維護的基本要求。（4）機架采用厚鋼板焊接而成經(jīng)濟實用。2.4 升降系統(tǒng)一般砂光機的升降行程為 3—150mm，為了保證不同厚度工件的砂光質量，砂光輥和壓磨器的升降采用電機帶動絲杠升降和手輪旋轉升降復合的形式。上機架由四個升降支柱穩(wěn)固支撐，升降支柱一側設有升降扳手孔運用扳手即可人工控制上機架的升降。在升降過程中的不同位置的平行度必須符合砂光機的幾何精度標準。升降系統(tǒng)設計有精密厚度顯示器。保證工件的厚度公差在 0.05mm 之內。2.5 吸塵系統(tǒng)工件在磨削制造過程中要產(chǎn)生大量的粉塵，因此在砂光處要裝有吸塵吹塵裝置。吸塵裝置與集塵器的接口管徑的大小視機床的磨削寬度和砂削功率的大小而定。設計吸塵裝置時要保證集塵器與吸塵裝置接口處的真空度。吸塵管內的平均氣流速度及吸塵風量，要保證吸塵罩的設計以及接近砂帶磨削區(qū)除塵點的配置能耗低而且除塵效率高，還可以在吸塵管的中心管道處安裝空氣流量控制器，并加置控制器對吸塵流量進行調節(jié)。2.6 清潔系統(tǒng)砂帶在砂削工件過程中，會有一些木粉粘在砂帶表面，如果不及時清除，砂粒間的間隙將被堵塞，砂帶將失去應有的磨削作用，砂帶的發(fā)熱將急劇升高不利于繼續(xù)砂削，若用一定的壓縮空氣噴射砂帶，使砂帶無論什么時候都保持清潔和鋒利的砂第二章 總體方案擬定15粒刃口，以保證砂帶砂削量的可靠和長的使用壽命。另外，砂帶的高速砂削必然會產(chǎn)生大量的熱量，這些壓縮空氣的不斷吹動會使砂帶快速冷卻。工件在砂削之前和砂削之后需要采用軟質的毛刷輥清掃雜質和木屑，便于砂削的正常進行和砂削質量的鑒定。2.7 進給系統(tǒng)在確定砂光機的驅動功率時，應考慮以下因素：工件的硬度、砂削量、進給速度、砂削工件的最大寬度、接觸輥直徑等。本機床采用輸送帶進給。前輥筒主要起驅動作用，電動機經(jīng)蝸輪蝸桿減速器帶動前進輥，后進給輥從動。進給速度在 6—30m/min 之間進行無極調速。輸送帶下面的工作臺必須堅固可靠平整，輸送帶需要采用耐高溫、抗拉強度大的材料，輸送帶必須有張緊裝置，按時添加潤滑劑，轉動靈活，以免除因振動帶來的不良砂光效果。2.8 總體方案本機采用輥式砂架和壓磨式砂架的組合式砂架，兼具定厚粗砂和精砂的功能。機架大量采用厚鋼板的焊接形式，有效降低整機質量，機床內部空間較大利于砂帶的冷卻和工作粉塵的排出，使結構簡單易于制造。升降系統(tǒng)采用手動與電控配合方式，移動快速精準，電控裝置在工作過程中提供動態(tài)反饋對產(chǎn)品的質量進行自動控制，降低工人的工作強度。在機床的頂部開有三個吸塵孔，用于將砂光過程中產(chǎn)生的粉塵吸出機床內部，改善工作環(huán)境。工件在砂削之前和砂削之后需要采用軟質的毛刷輥清掃雜質和木屑，便于砂削的正常進行和砂削質量的鑒定。采用輸送帶進給，工件平放于皮帶上面，皮帶帶動工件向前移動到與砂帶接觸砂削開始進行。2.9 技術要求(1) 最大的加工寬度和砂帶寬度最大加工寬度為寬帶式砂光機的主要參數(shù)。國家標準規(guī)定的主要參數(shù)為630mm，800mm，1000mm，1250（1300）mm，1600mm 等 6 種規(guī)格。砂帶的寬度主要根據(jù)最大加工寬度確定。考慮到進板時的對中誤差和歪斜造成的誤差，砂帶的寬度應按最大加工寬度上加上 40—60mm 來選取。第二章 總體方案擬定16(2)砂削板厚度范圍一般用途的寬帶式砂光機，最小加工厚度應不小于 3mm，最大加工厚度應不大于120mm。通常砂削板材的厚度范圍為 3—200mm。(3)砂帶速度提高砂帶速度可以提高工件表面光潔度和砂光機的生產(chǎn)效率，但砂帶的速度過大，易使砂?？焖僮冣g和脫落，也易使砂帶間隙堵塞，木材表面燒焦。砂削木質材料時的砂帶速度：輥式砂架應取 20m/s—30m/s；壓磨式砂架應取 15 m/s—25 m/s；組合式砂架應取 18 m/s—25 m/s。柔光涂漆表面時的砂帶速度：瓷漆表面 3 m/s—7 m/s；聚酯漆表面 8 m/s—10 m/s。(4)進給速度進給速度影響砂光的表面質量，生產(chǎn)率和動力消耗；進給速度大，砂削生產(chǎn)率高但表面質量會下降，砂削功率增加。進給速度應與砂帶速度，砂削量，工件的寬度及其材料的硬度等相匹配。國產(chǎn)的用于砂削木質材料的砂光機的進給速度通常為16m/min—70 m/min；用于刨花板，中密度纖維板砂削的最大進給速度為 24 m/min—36 m/min，國外最大可達 70 m/min。柔光涂漆表面的進給速度通常為 5 m/min—10 m/min。(5)砂削壓力增大砂削壓力，可使砂削深度增加，砂削量增大；也使砂削表面質量下降，對濕材的影響更為顯著，砂削壓力過大，易使砂削表面起毛，木紋浮起，砂帶易被堵塞或損壞。另一方面，隨著砂帶壓力的增加，砂削溫度急劇上升，使砂帶軟化伸長從而降低砂削質量和效率。(6)砂削功率砂削力和砂削功率主要與被砂削材料，砂削深度，加工寬度，進料速度和砂帶速度等有關。所選用的主電機功率一般是按最大加工寬度，最大砂削深度和中等的進料速度進行計算確定的，以保證砂削過程中不會過載而損壞主電機。第三章 機床的結構及工作原理17第三章 機床的結構及工作原理3.1 機床的總體結構3.1.1 機床的布局本機床在布局上采用上砂式雙砂架布局，先粗后精，即按進料順序首先進行粗砂，相應的布局為輥式砂架;然后進行精砂，采用壓磨式砂架。砂架位于工作臺上方，為了平衡整機的重心，主電機置于工作臺的下方，采用皮帶傳動，粗砂時驅動輥為砂光輥，精砂時為導向輥，傳動原理如 3-1 圖。1 23 41. 輥式砂架 2.壓磨式砂架 3.4.驅動電機圖 3-1 傳動原理如圖 3.1 所示：此圖為砂光機的工作部分結構簡圖，其中 1 為輥式砂架，砂光輥兼作驅動輥，由電機 3 驅動；2 為壓磨式砂架，由電機 4 驅動，驅動輥為兩個導向輥共同承擔。既保證了導向輥轉速的同步，又使軸上的轉矩得到平衡，同時承擔砂削時的應力，降低了對軸的要求，增加了軸的安全系數(shù)。兩電機因工作條件的不同第三章 機床的結構及工作原理18所選用的電機型號也不同。3.1.2 機床的總體結構下面，我們把機床的外殼打開，來具體分析一下機床的總體結構和特點。讓大家更清楚地了解本機床的結構組成。該機床主要由下機架，上機架，砂架，厚度調整裝置，快速更換機構，除塵裝置，進給機構組成。首先機身的上部裝有三個排氣管，三個排氣管共同連接到一個總排氣管中。排氣管的作用是保證機床內外的氣壓平衡，并及時將加工過程中產(chǎn)生的粉塵排出機床內部。整機分為兩大部分，從進給皮帶處劃分，以上部分為上機身，以下部分為下機身。上下機身由四個上下可調的支撐柱連接，可以人工調節(jié)上機架與下機架的間隙。上機身正面設有砂帶快速更換機構，可大大減少砂帶的更換速度和停機時檢查內部情況。上機身的主要部件為兩個砂架，即前面提到的輥式砂架和壓磨式砂架，輔助部分有升降裝置、砂帶糾偏裝置、砂帶防竄動裝置及其行程控制開關、各種氣缸、安全防護裝置等。另外還有包括各種控制手柄。在進料口處設有導向輥，保證物料的正確進給方向，在物料進給過程中設有前、中、后三組壓板，用來固定被加工物料。整機的設計綜合考慮了機床的性能，操作方便和安全性，工作環(huán)境的舒適性，工作的可靠性等多重因素，以完成設計的預期目標。機床機構如圖3.2 所示。第三章 機床的結構及工作原理19123456781.排氣管 2.張緊輥 3. 上機架 4. 砂帶快速更換機構 5.接觸輥 6.可調支撐柱 7.工件 8.下機架圖 3-2 機床結構第三章 機床的結構及工作原理203.2 機床的工作原理本機是在原有單一砂光形式砂光機的基礎上，經(jīng)過創(chuàng)造性設計改造成的一類新型砂光機，它的特點是用雙砂架取代原有的單砂架，使砂削周期明顯變短，砂削力更均勻，砂削質量更高。根據(jù)砂架的形式，分為由壓輥直接壓緊砂帶進行砂削和由壓板壓緊砂帶進行砂削，前者使用輥式砂架主要進行定厚及粗砂光，后者使用壓磨式砂架主要進行精加工。輥式砂架是由接觸輥，張緊輥，支架等組成。砂帶被張緊輥張緊后，接觸輥將砂帶壓緊在工件表面上進行砂光的。輥式砂架的砂帶與工件之間是線接觸，接觸面積小，砂帶粒度粗，砂削力大，砂削量大，一定程度上代替了刨的功能，但砂削質量粗糙，砂削表面殘留劃痕，只適合板材二次加工中的定厚及粗砂。接觸輥是用來砂光工件的砂帶驅動器，張緊輥是用來張緊砂帶的輥子。為了增加個輥子的剛度及抗震性能，在接觸輥內部設置了加強肋，接觸輥外通常包一層橡膠，以獲得較大的摩擦力。接觸輥表面開有螺旋溝槽，以起到散熱和疏通砂帶內表面粉塵的作用。接觸輥設計成上下可調，并裝有顯示輥子精準位置的裝置，借以改變砂削壓力和砂削量，已達到不同的砂削工藝的需要。接觸輥的結構如圖 3-3 所示。圖 3-3 接觸輥一般驅動輥為壓緊輥或導向輥，通過皮帶由電機帶動。本機中的兩個砂架由不同的電機帶動，以滿足不同的砂削質量及砂削功率的要求。為了使砂帶始終保持足夠的張緊力，砂帶絕大多數(shù)是采用氣缸或氣囊張緊，本機采用的是氣缸張緊，張緊力第三章 機床的結構及工作原理21大小通過調壓閥調整，由壓力表指示，通過壓力開關控制，當砂帶的張緊力低于調整值時，其驅動電機不能啟動。壓磨式砂架是由驅動輥，張緊輥，壓板，支架等組成。砂帶張緊后調整壓板，壓板將砂帶壓緊在工件表面上進行砂光。壓磨式砂架的砂帶與工件的接觸是面接觸，接觸面積大，砂削力小，砂削量小，砂削質量光滑，適合于精砂光。壓板是鋼制長條平板，其工作表面經(jīng)過研磨達到光潔，外層包覆一層含有石墨的橡膠層，用以減少摩擦和傳導熱量。壓板被安裝在可上下調整的垂直支架上，壓板使砂帶與工件成較寬的平面接觸，而且砂帶的粒度號較小，所以參與砂削的砂粒多而細，單位壓力較低，以較小的磨削用量消除接觸輥砂削時遺留的刮痕，達到表面光滑平整的精磨目的。此兩者的作用相輔相成才能加工出高質量，高品質的木質產(chǎn)品，才能滿足市場的需要。機床的工作原理如圖 3-4 所示。1進料方向第三章 機床的結構及工作原理222 3 41.排氣管 2. 支撐柱 3.氣缸 4.工件圖 3-4 機床工作原理其工作方式為：被砂削的工件從機器左端進入平放在輸送帶上，輸送皮帶纏繞在左主動進給輥和右從動張緊輥上，在進給電機帶動下輸送帶帶動工件向右緩慢移動。調節(jié)所要加工的厚度值使砂光輥和壓磨器到位。氣缸負責對砂帶進行張緊。工件首先通過單面配置的輥式砂架，在高速電動機的帶動下砂光輥高速轉動，帶動砂帶高速旋轉砂帶接觸到工件緩慢砂削工件的一面，完成定厚粗砂，砂削量約占其總量的 60—70%。然后工件繼續(xù)移動通過壓磨式砂架，高速電動機帶動兩個張緊輥驅動砂帶高速旋轉，砂帶在壓磨器的壓緊下接觸工件高速精砂工件。最后通過出料端的一個刷輥，清除砂削表面殘留的粉塵。粉塵和砂帶在高壓氣流的吹動下粉塵被吹到上部由排氣管吸出，同時進行高速砂削后的砂帶在高速氣流的吹動下冷卻，高溫氣體也由上部排氣管吸走。工件就完成從粗到精的砂光，工件的一面被加工完成。砂帶的旋轉方向與工件的進給方向相反，砂下來的木粉經(jīng)吸塵口被強力氣流吸出進行無塵化處理。進行另外一面時需將工件翻面，或是兩個機床配合使用，使工件在生產(chǎn)線上完成坯料進入到成品產(chǎn)出的高效率生產(chǎn)線。3.3 設計計算3.3.1 電機的選擇功率的確定方法有計算法、實驗法和類比法，此處選用類比法初選。最后還須對電機進行校核。輥式砂架電機 所選型號為 Y180M-4 技術參數(shù)： p =18.5kw =1470r/min1n壓磨式砂架電機所選型號為 y160M-4技術參數(shù)： p =11kw =1460r/min 1進給機構電機 所選型號為 Y90L-4技術參數(shù)： =1.5kw =1400r/min 2n第三章 機床的結構及工作原理233.3.2 帶輪的選擇(1).工況系數(shù)： =1.2aK(2).設計功率： 1.2852.cPkpkw???是工況系數(shù)， P 是傳遞功率，初定 18.5kw，故 =22.2kw。a caP(3). 初選小帶輪直徑 10Dm大帶輪直徑 D=250mm通常帶輪的節(jié)圓直徑可看作為基準直徑。(4).帶速： V= 160dn??maxV?20?普通 V 帶 =25-30，窄 V 帶 =35-40。一般 V 不低于 5m/s，為充分發(fā)揮 vmax帶傳動能力，應使 v 帶速約為 20m/s。 V=15.39m/s(5).大帶輪轉速 =(1- ) =(1-0.01) =1176r/min (3.2)2n?12Dn?201475(6).初定軸間距： 0.7（ ） 2（ ）12d??0a12d?所以 =600mm0a(7).所需帶長：=2 + （ ）+ =1407.54mm (3.3)0dL?/2?12D?210()4a?(8).基準帶長： =2000mm0dL(9).實際軸間距 a + =236.33mm，安裝時需最小軸間距 =a-?02d??min0.015 ，張緊或補償所需最大軸間距 =a+0.030d mx0dL(10).小帶輪包角： = — =175.57，如果 較小，應增大 a 或用1?80?21D?57.3O1?第三章 機床的結構及工作原理24張緊輪。(11).單根 v 帶傳遞的額定功率： =5.17kw。 是 a= ，載荷平穩(wěn)時，特定基1p1p80O準長度的單根 v 帶的基本額定功率。(12).傳動比不為 1 時的額定功率增量： =0.32kw。1?(13).小帶輪包角修正系數(shù)： =0.99K?(14).帶長修正系數(shù)： =0.98L(15).V 帶的根數(shù)： Z= =5 (3.4) 1()calPpk??(16).v 帶每米長的質量： m=0.17kg/m(17).單根 v 帶的預緊力： N，m 是 v 帶每米長的202.5(1)56.3capFvKz?????質量。(18).作用在軸上的力： =2564.47N (3.5)0sin2rZ3.3.3 軸承的選擇砂光輥的軸承： （1） 軸左端軸承處直徑 40，所選軸承為帶立式座頂絲外球面軸承，代號為UCP208。安裝尺寸： D=50 B=160（2） 軸右端直徑 40，所選軸承為帶立式座頂絲外球面軸承，代號為UCP208。安裝尺寸 D=50 B=160軸承校核：附加軸向力 = N1sF2809.6rY??= N (3.6)2S35r軸承軸向力 因 + =230+900=1130＞Fs2A1軸承 2 被壓緊，故： NasF90 ?21902310asAF???第三章 機床的結構及工作原理25X，Y 值 ＜ e,查表得 =1， =01arF90.3128?1XY＞ e,查表得 =0.4, =1.62.ar 22沖擊載荷系數(shù) =1.5df當量動載荷 = N1P11().5(28094320raXFY????） ＝= N222.41.68drf ?） ＝軸承壽命 因 ＞ ,只計算軸承 1 壽命1= =206807h＞ h0hL3670()254?50所以，所選軸承合格。3.3.4 氣缸選擇根據(jù)氣動系統(tǒng)系統(tǒng)需要，所選的氣缸型號為 ESC-63×80-S-LB。氣缸在本機床的作用：為砂帶張緊提供預緊力吸收接觸輥和壓磨器在加工過程中所產(chǎn)生的振動，因為只要氣壓穩(wěn)定氣缸就會保持接觸輥和壓磨器對工件的壓緊，無需人為干預方便實用。而且空氣壓縮機在為氣缸提供高壓氣體的同時也可以為機床除塵和砂帶冷卻提供高壓空氣，一物多用經(jīng)濟實用。本氣缸特點：（1）采用含油軸承，使活塞桿無需加油潤滑。（2）除帶固定緩沖外，氣缸終端還帶可調緩沖，使氣缸換向時平穩(wěn)無沖擊。（3）多種安裝附件供客戶選擇。3.3.5 砂光機的安全防護和潤滑1) 安全防護本機床的安全防護主要是針對以下幾方面:（1）皮帶輪的制動主運動中，當機床發(fā)生故障時，如拖帶或斷裂，需要馬上停機。此時砂帶作用于安全開關上，切斷各臺電動機的電源，同時接觸輥端部的氣壓制動閘立即發(fā)生作第三章 機床的結構及工作原理26用，可在 2～3s 內夾緊摩擦輪，使接觸輥停止運動，摩擦輪（即制動輪）安裝在皮帶輪旁邊，在正常時，氣缸不動作，摩擦輪隨皮帶一起轉動，當發(fā)生故障時，氣缸軸伸出，使虎鉗上的彈簧張緊，帶動虎鉗夾住摩擦輪，使摩擦輪制動。本機中，摩擦輪上下各一個，其材料是耐磨的鑄鐵。在圖紙上，摩擦輪的制動原理圖并未畫出。由于本次設計資料有限，有關氣動方面的問題，并不在本設計重量之列。故其傳動原理圖不作任何顯示。（2）整機的防護整機的防護措施有以下幾方面：機架及外露部分噴涂深綠漆，防止其受腐蝕而生銹，影響機床外觀及使用壽命。○ 1定期檢查各重要部件，如立柱是否強度剛度保持足夠，摩擦輪是否反應靈敏，各○ 2配合處是否仍符合標準。定期注油或涂油，加強潤滑，防止機床過度磨損。○ 32) 潤滑在木工機床中凡是具有相對運動零件表面都會由于摩擦而造成不同程度的磨損，為了控制摩擦，減小磨損，必須加強潤滑。潤滑的作用有以下幾個方面：（1）控制摩擦在摩擦表面之間加入潤滑劑，形成油膜，就可以降低摩擦系數(shù)，減小摩擦阻力。例如在良好的液體摩擦條件下可以將摩擦系數(shù)降低到 0.001 甚至更低。（2）減小摩損只有選用合適的潤滑劑，就能形成良好的潤滑條件，避免油膜的破壞，保持零件配合精度，從而大大減小摩損。（3）降低溫度機床運轉時，摩擦消耗的機械能轉化為熱能，引起摩擦部件的溫度升高。使用潤滑油，可以使摩擦表面溫度降低，起到降溫冷卻作用，使機械控制在所要求的溫度范圍內運轉。（4）防止腐蝕，保護金屬表面潤滑劑對金屬沒有腐蝕作用，能隔絕空氣中的水分和有害介質的腐蝕，在機械的金屬表面添加潤滑劑使可起到防腐，防銹和保護金屬表面的作用。