劉國濤 呂 彤 姜豪增 王立達(dá) 李文輝 楊勝強(qiáng)

(①太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024；②廊坊市北方天宇機(jī)電技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065000；③精密加工山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024)

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叉軸式滾磨光整加工實(shí)現(xiàn)高端鋁輪拋光的裝備研發(fā)*

劉國濤①②③呂 彤②姜豪增②王立達(dá)②李文輝①③楊勝強(qiáng)①②③

(①太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024；②廊坊市北方天宇機(jī)電技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065000；③精密加工山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024)

面向高端鋁輪轂表面拋光的實(shí)際需求，在分析多種鋁輪轂拋光加工工藝的基礎(chǔ)上，明確提出研發(fā)叉軸式滾磨拋光高端鋁輪轂成套裝備的思路。依據(jù)叉軸式滾磨光整加工基本原理及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，提出了多參數(shù)可調(diào)的實(shí)驗(yàn)裝置總體設(shè)計(jì)方案，明確了實(shí)驗(yàn)裝置的工作過程，在選定5個(gè)可調(diào)控結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)的情況下，進(jìn)行了L16(45)正交實(shí)驗(yàn)，綜合評(píng)價(jià)了5個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響情況，確定了設(shè)備研發(fā)的參數(shù)優(yōu)選范圍，從工程應(yīng)用角度出發(fā)，提出并實(shí)施了多軸集成鋁輪拋光成套裝備方案，重點(diǎn)闡述了多軸集成鋁輪拋光設(shè)備及其組成部分的研發(fā)實(shí)踐。

叉軸式滾磨光整加工；高端鋁輪轂；拋光

鋁輪轂以其散熱性好、重量輕、精度高、外觀美等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代鋼輪轂越來越受汽車生產(chǎn)廠家的青睞，尤其在當(dāng)前，高檔、頂級(jí)車型均采用拋光鋁輪轂，其全球需求量正逐步增加，是國際知名品牌汽車企業(yè)跨國采購的重點(diǎn)零件之一。拋光鋁輪轂相比普通鋁輪轂增加了拋光工序，即在鑄/鍛造成形后先進(jìn)行拋光處理，再進(jìn)行涂裝。通過拋光處理的輪轂不但外觀美觀，而且可以改善輪轂的耐磨損、抗疲勞、耐腐蝕等使用性能[1]，并且直接影響下一道涂裝工序的質(zhì)量[2]，所以拋光工藝越來越受到重視。目前常見的鋁合金輪轂拋光方式有人工打磨拋光、機(jī)械打磨拋光、化學(xué)拋光、滾磨光整拋光等。國內(nèi)外大部分企業(yè)輪轂拋光方式以人工打磨拋光為主。人工打磨拋光步驟一般是毛坯噴丸(表面粗糙度在Ra9～10 μm左右)、開砂(180目→320目→400目→600目，表面粗糙度在Ra0.2 μm左右)、拋光(1 200目，表面粗糙度可達(dá)Ra0.08～0.1 μm)。其中拋光步驟難度最大，耗時(shí)最多，需要依賴熟練的手工拋光工人。人工拋光勞動(dòng)強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率低，拋光質(zhì)量不穩(wěn)定、一致性差，且打磨過程會(huì)產(chǎn)生大量粉塵直接危害人體，而且當(dāng)粉塵密度過高時(shí)會(huì)引起爆炸，如2014年發(fā)生在江蘇昆山的輪轂拋光車間特大爆炸事故，危害相當(dāng)嚴(yán)重。這種落后的生產(chǎn)方式已經(jīng)無法適應(yīng)高端鋁輪轂多輪輻化、個(gè)性化的發(fā)展趨勢。而機(jī)械打磨拋光[3-4]如砂帶拋光、滾輪拋光都無法解決復(fù)雜輪型表面拋光均勻性問題。化學(xué)拋光[5]會(huì)產(chǎn)生腐蝕坑、桔皮狀波紋，而且效率低，也無法穩(wěn)定達(dá)到拋光要求。滾磨光整拋光是一種新型加工工藝，也被用于鋁輪拋光，旋振復(fù)合式滾磨加工[6]對(duì)輪轂端面中心孔和窗口處的光整效果較差，加工效率低，一致性差；1999年，楊勝強(qiáng)等[1，7-10]提出的叉軸式強(qiáng)力滾磨光整加工方法，在可調(diào)的實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了輪盤類工件綜合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，并針對(duì)某型號(hào)鋼輪轂進(jìn)行工程實(shí)驗(yàn)，加工后輪轂表面光亮照人，各邊口毛刺去掉，兩處焊縫均光滑無痕跡，加工效率較高，且綜合成本較低。本文從鑄造高端鋁輪轂經(jīng)600目開砂后直接叉軸式滾磨拋光到成品的工程化應(yīng)用研發(fā)為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)闡述實(shí)驗(yàn)裝置組成、設(shè)備參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和工程化應(yīng)用的裝備研發(fā)相關(guān)問題，確定了工程應(yīng)用的叉軸式滾磨拋光鋁輪成套裝備方案。

1 叉軸式滾磨光整的鋁輪拋光實(shí)驗(yàn)裝置及加工過程

1.1 總體設(shè)計(jì)

考慮到實(shí)驗(yàn)裝置用于設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)動(dòng)參數(shù)綜合摸索的目的，在全面考慮可調(diào)參數(shù)、可調(diào)范圍的基礎(chǔ)上選擇相對(duì)簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。叉軸式滾磨光整實(shí)現(xiàn)鋁輪拋光實(shí)驗(yàn)裝置的組成如圖1所示，總體結(jié)構(gòu)由支撐框架、升降機(jī)構(gòu)、四維位置可調(diào)機(jī)頭及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、三爪卡盤機(jī)構(gòu)、料箱、料箱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等6大部分組成。

升降機(jī)構(gòu)位于支撐框架內(nèi)的上半部，可以實(shí)現(xiàn)與其固定連接的四維位置可調(diào)機(jī)頭及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步升降，從而實(shí)現(xiàn)被加工鋁輪轂從裝卸位到加工位或從加工位到裝卸位的移動(dòng)。

四維位置可調(diào)機(jī)頭及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與升降機(jī)構(gòu)連接，升降機(jī)構(gòu)固定連接件上設(shè)有導(dǎo)軌滑塊和絲杠螺母機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)頭的水平平移，用于調(diào)整機(jī)頭相對(duì)料箱的偏心距L，初始值為600 mm、調(diào)整范圍為0～300 mm；同時(shí)設(shè)有側(cè)向分級(jí)調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)鋁輪軸線與磨塊理想回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切線方向的夾角θ1，調(diào)控范圍為-20°～20°、調(diào)整間隔為5°；還設(shè)有俯仰分級(jí)調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)鋁輪軸線與水平面的傾角θ2，調(diào)控范圍為0°～45°、調(diào)整間隔為5°；主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過減速器和齒輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速變頻可調(diào)，50 Hz時(shí)轉(zhuǎn)速n1為40 r/min。

三爪卡盤機(jī)構(gòu)裝在機(jī)頭主軸前端，由支架、三爪組成，支架用于連接機(jī)頭主軸和三爪，三爪可以調(diào)節(jié)徑向位置，滿足不同大小輪轂的裝卡，裝卡范圍為17～21英寸。

料箱為圓形豎直開口滾筒，內(nèi)壁直徑2 500 mm、深度700 mm，料箱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤軸承及相應(yīng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，料箱固定在料箱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，料箱轉(zhuǎn)速變頻可調(diào)，50 Hz時(shí)轉(zhuǎn)速n2為30 r/min。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置工作過程及加工機(jī)理

實(shí)驗(yàn)裝置使用前首先在料箱中裝入特定形狀、特定材質(zhì)的滾拋磨塊及液體介質(zhì)(水和磨液)，其中滾拋磨塊(本實(shí)驗(yàn)采用2500目白剛玉磨料的燒結(jié)型磨塊，球形直徑3 mm)裝入量以靜態(tài)平面距離料箱上邊沿220 mm，水的加入量以基本淹沒滾拋磨塊并保證加工過程中不甩出，同時(shí)添加鋁硅合金材質(zhì)的專用磨液[11]，約為水重量的3%～5%左右；之后依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求調(diào)整好結(jié)構(gòu)參數(shù)L值和θ1、θ2角，設(shè)置好主軸轉(zhuǎn)速n1和滾筒轉(zhuǎn)速n2相應(yīng)的變頻可控頻率，其中料箱單向回轉(zhuǎn)、主軸以90 s交替正反向回轉(zhuǎn)；將實(shí)驗(yàn)鋁輪裝在三爪卡盤上，通過操作升降機(jī)構(gòu)使鋁輪加工端面的中心位置處在滾拋磨塊靜態(tài)平面位置，此時(shí)被加工鋁輪的回轉(zhuǎn)軸線與料箱回轉(zhuǎn)軸線成交叉狀態(tài)。

加工過程中滾拋磨塊與鋁輪被加工表面間產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，考慮到滾拋磨塊自身質(zhì)量的存在，滾拋磨塊對(duì)鋁輪被加工表面產(chǎn)生一定的作用力。在力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用下，滾拋磨塊對(duì)鋁輪被加工表面會(huì)產(chǎn)生不同程度的碰撞作用、滾壓作用、擠壓作用以及滑擦和刻劃的微量磨削作用[12]，滾磨加工后工件表面的毛刺、銳邊和微觀高峰會(huì)被磨塊折斷、碾平和磨去，從而改變工件表面的微觀幾何形貌，綜合達(dá)到去除微細(xì)毛刺、倒圓修銳，細(xì)化表面粗糙度等效果。同時(shí)，輪轂表面在磨塊撞擊力、擠壓力和磨削力的作用下，表面層的金屬將發(fā)生一定程度的彈性和塑性變形，從而改變鋁輪表層的應(yīng)力狀態(tài)，獲得均勻的壓應(yīng)力，提高表面顯微硬度和細(xì)化表層的金屬組織，從而改善鋁輪表層的物理機(jī)械性能。

省委第十巡視組對(duì)省民族宗教委黨組巡視整改情況進(jìn)行滿意度測評(píng)和實(shí)地檢查 11月7日，根據(jù)省委巡視工作領(lǐng)導(dǎo)小組安排，省委第十巡視組組長楊榮新、副組長施傳革一行六人，對(duì)省民族宗教委黨組巡視整改情況進(jìn)行滿意度測評(píng)和實(shí)地檢查。委黨組班子成員、副巡視員、機(jī)關(guān)和委屬單位主要負(fù)責(zé)人及群眾代表共95人參加了巡視整改滿意度測評(píng)大會(huì)，省委統(tǒng)戰(zhàn)部副部長、省民族宗教委黨組書記李四明向大會(huì)通報(bào)了巡視整改工作情況，省委第十巡視組楊榮新組長就此次測評(píng)及實(shí)地檢查進(jìn)行了動(dòng)員和說明，省民族宗教委干部群眾現(xiàn)場對(duì)巡視整改情況滿意度進(jìn)行投票。會(huì)后，巡視組對(duì)機(jī)關(guān)和委屬單位整改情況進(jìn)行了實(shí)地檢查。

2 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)選用輪型為19英寸多幅鋁輪，表面狀態(tài)為經(jīng)過600目開砂并高壓水清洗處理，其表面粗糙度值平均為Ra0.2 μm，這樣待加工表面是在平整度保證的基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)選定為表面粗糙度Ra值。

參考基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[8]、理論分析[10]結(jié)果和使用實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的大量摸索性實(shí)驗(yàn)判定，篩選確定了5個(gè)主要影響加工效果的因素，分別為主軸轉(zhuǎn)速n1、料箱轉(zhuǎn)速n2、機(jī)頭相對(duì)料箱中心的偏心距L、機(jī)頭側(cè)角θ1、機(jī)頭傾角θ2。采用正交試驗(yàn)方法[13]，對(duì)每個(gè)因素設(shè)置4個(gè)水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，5因素4水平正交實(shí)驗(yàn)取值參數(shù)如表1。

表1 5因素4水平正交實(shí)驗(yàn)取值參數(shù)

因素水平n1/(r/min)n2/(r/min)L/mmθ1θ2ABCDE12020600-20°0°23025700-10°15°340308000°30°4503590010°45°

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，按L16(45)正交方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表中K1、K2、K3、K4對(duì)應(yīng)行的5個(gè)數(shù)，分別為5因素4水平所對(duì)應(yīng)的粗糙度數(shù)值之和；σ1、σ2、σ3、σ4分別為K1、K2、K3、K4除以4后的平均數(shù)；R為極差，即同一因素最大平均數(shù)與最小平均數(shù)的差值。

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

因素實(shí)驗(yàn)號(hào)ABCDE實(shí)驗(yàn)指標(biāo)Ra/μm1111110.1662122220.1253133330.0984144440.1455212340.1516221430.1497234120.0918243210.1419313420.14210324310.11911331240.11812342130.13513414230.13914423140.12415432410.10816441320.127K1/μm0.5340.5980.5600.5160.534K2/μm0.5320.5170.5190.5230.485K3/μm0.5140.4150.5050.4950.521K4/μm0.4980.5480.4940.5440.538σ1(K1/4)/μm0.1340.1500.1400.1290.134σ2(K2/4)/μm0.1330.1290.1300.1310.121σ3(K3/4)/μm0.1290.1040.1260.1240.130σ4(K4/4)/μm0.1250.1370.1240.1360.135R極差/μm0.0090.0460.0160.0120.014優(yōu)化方案A4B3C4D3E2

由表2可知，依據(jù)極差R的差異，5個(gè)因素對(duì)600目開砂后輪轂表面粗糙度影響由強(qiáng)到弱排序?yàn)锽>C>E>D>A，同時(shí)得到本次正交實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化方案為A4B3C4D3E2，而本次正交實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)際的最佳結(jié)果是實(shí)驗(yàn)號(hào)7，對(duì)應(yīng)的具體方案為A2B3C4D1E2，進(jìn)一步說明因素A(n1)和因素D(θ1)各水平參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)影響程度較小。為進(jìn)一步優(yōu)化方案，在A4B3C4D3E2方案基礎(chǔ)上，對(duì)5因素的水平值范圍進(jìn)一步實(shí)施細(xì)化實(shí)驗(yàn)，最終得出可工程化的設(shè)備參數(shù)范圍為：機(jī)頭轉(zhuǎn)速(n1)45～55 r/min，鋁輪拋光時(shí)端面輪心所對(duì)應(yīng)位置磨塊理想的線速度(由料箱轉(zhuǎn)速n2和偏心距L協(xié)同實(shí)現(xiàn))為2.2～2.8 m/s，機(jī)頭側(cè)角為-10°～10°，機(jī)頭傾角為15°～25°。

2.3 表面紋理分析

不同參數(shù)情況下進(jìn)行拋光后，分別選取實(shí)驗(yàn)指標(biāo)最佳的實(shí)驗(yàn)號(hào)7和料箱轉(zhuǎn)速、偏心距、機(jī)頭傾角水平值較大但實(shí)驗(yàn)指標(biāo)不佳的實(shí)驗(yàn)號(hào)4的樣輪，用GE-5數(shù)碼觀測儀放大60倍觀察輪轂表面紋理與拋光前輪轂表面紋理進(jìn)行對(duì)比，如圖2所示。

圖2a為600目開砂后鋁輪拋光前表面紋理狀態(tài)，從圖中可以清晰的看到人工開砂留下的磨痕紋道，圖2b、2c分別為兩種不同拋光條件下鋁輪表面的紋理狀態(tài)，其中圖2b中鋁輪表面粗糙度值Ra0.091 μm，粗糙度值明顯減小，磨塊對(duì)鋁輪表面綜合作用留下的痕跡較少。這是因?yàn)槟K相對(duì)鋁輪線速度適中，機(jī)頭傾角適合，磨塊能強(qiáng)制有效地穿越輪輻，鋁輪表面紋理得到顯著改善。而圖2c中鋁輪表面粗糙度值Ra0.145 μm，可以看到鋁輪表面出現(xiàn)小麻坑，這是因?yàn)槟K相對(duì)鋁輪線速度偏大，加工時(shí)磨塊具有較大的動(dòng)能，與鋁輪接觸撞擊后表面發(fā)生塑性變形，因此鋁輪表面留下許多小麻坑，導(dǎo)致粗糙度值增大，并且隨著時(shí)間的增加，鋁輪表面小麻坑會(huì)越來越多，尤其是鋁輪中心處與邊緣處會(huì)出現(xiàn)明顯的差異，邊緣處會(huì)出現(xiàn)過磨現(xiàn)象。

3 工程應(yīng)用的成套裝備研發(fā)分析

充分考慮拋光加工過程的效率、成本、安全、環(huán)保等工程化應(yīng)用實(shí)際需求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置研發(fā)及實(shí)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化結(jié)論，研發(fā)了多軸集成鋁輪拋光成套裝備，具體工程過程示意圖如圖3所示。實(shí)現(xiàn)鋁輪大批量從打磨到涂裝過程的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，采用自動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輥道傳輸機(jī)構(gòu)組成，位于多軸集成鋁輪拋光設(shè)備四周，承接打磨、高壓清洗、檢驗(yàn)、涂裝等工序?？紤]到鋁輪打磨后殘留在表面的鋁粉進(jìn)入拋光工序會(huì)污染磨液以及鋁輪拋光后表面會(huì)殘留鋁屑和磨粉，分別在拋光工序前后進(jìn)行高壓水清洗。

多軸集成鋁輪拋光設(shè)備研發(fā)以滿足批量加工為目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增大料箱直徑，使其可容納多個(gè)機(jī)頭同時(shí)進(jìn)行加工。料箱與料箱回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于底座中心，4個(gè)機(jī)頭圍繞料箱均勻布置，并通過獨(dú)立立柱與底座連接。每個(gè)機(jī)頭通過機(jī)械傳動(dòng)可以將鋁輪在裝卸位和加工位之間移動(dòng)，考慮到要最大限度縮短裝卸時(shí)間，通過PLC程序控制使得每個(gè)機(jī)頭可以獨(dú)立控制，這樣1個(gè)工位裝卸的同時(shí)，其余3工位還在繼續(xù)拋光加工。

依據(jù)上述研發(fā)思路，多軸集成鋁輪拋光設(shè)備必備的核心部件除料箱及料箱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外還包括：氣動(dòng)三爪夾具系統(tǒng)、機(jī)頭復(fù)合轉(zhuǎn)位系統(tǒng)、水循環(huán)過濾系統(tǒng)、高速抽吸及清洗篩選系統(tǒng)。

3.1 氣動(dòng)三爪夾具系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)一人裝卸鋁輪，裝夾方式為腳踏開關(guān)控制氣動(dòng)三爪夾具機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)三爪夾具機(jī)構(gòu)應(yīng)用三連桿機(jī)構(gòu)自鎖原理，參照三爪卡盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由支架機(jī)構(gòu)、連桿自鎖機(jī)構(gòu)、氣缸拉桿機(jī)構(gòu)、可調(diào)夾具，腳踏開關(guān)組成。支架機(jī)構(gòu)用于連接機(jī)頭主軸和安裝、定位連桿自鎖機(jī)構(gòu)的作用；連桿自鎖機(jī)構(gòu)由三組在圓周方向均勻分布的水平連桿、中間連桿、夾具連桿構(gòu)成自鎖結(jié)構(gòu)，水平連桿與氣缸桿連接，通過氣缸的伸縮帶動(dòng)夾具連桿實(shí)現(xiàn)開合動(dòng)作；可調(diào)夾具與夾具連桿連接，每套夾具可以調(diào)整徑向位置，用于不同大小鋁輪的裝夾。腳踏開關(guān)可以控制氣動(dòng)電磁閥換向，從而控制氣缸實(shí)現(xiàn)伸縮動(dòng)作。

3.2 機(jī)頭復(fù)合轉(zhuǎn)位系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)鋁輪在裝卸位和加工位之間空間立體轉(zhuǎn)位，采用機(jī)頭復(fù)合轉(zhuǎn)位方式，即包括水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)。水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)底座下端面固定在立柱上，上

端面與俯仰機(jī)構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤軸承相連，通過制動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)；俯仰機(jī)構(gòu)底座下端面與轉(zhuǎn)盤軸承相連，上端面固定有可做俯仰動(dòng)作的橫梁體，橫梁體轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與制動(dòng)電動(dòng)機(jī)相連實(shí)現(xiàn)俯仰動(dòng)作，橫梁體前端與機(jī)頭相連，后端與主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)相連，中間通過十字軸聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給機(jī)頭主軸，實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)在每個(gè)位置上均安裝有接近開關(guān)，通過PLC程序控制檢測每個(gè)位置，使旋轉(zhuǎn)、俯仰動(dòng)作可以有序進(jìn)行。

3.3 水循環(huán)過濾系統(tǒng)

考慮到批量拋光會(huì)產(chǎn)生不少的包括鋁屑和磨粉的混合液體，必須有水循環(huán)過濾系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將過濾后的混合液體利用高壓水泵泵入上水管路并輸送到位于料箱側(cè)壁上方的上水管噴頭流進(jìn)料箱，與滾拋磨塊一起參與拋光，拋光過程中液體通過料箱側(cè)壁的篦子進(jìn)入下方環(huán)槽形接水盤，接水盤連接下水管路并進(jìn)入地下由污水池和凈水池構(gòu)成的液體池?；旌弦和ㄟ^污水池的沉淀、過濾生成循環(huán)水，由凈水池上的高壓水泵泵入上水管循環(huán)使用。

3.4 高速抽吸及清洗篩選系統(tǒng)

考慮到批量拋光會(huì)產(chǎn)生不少的鋁屑和磨粉不斷沉積到料箱底部以及側(cè)壁，與不參與拋光的磨塊混在一起，甚至形成板結(jié)。采用高速抽吸及清洗篩選系統(tǒng)分步驟進(jìn)行處理，首先通過高速磨塊抽吸機(jī)定期將磨塊抽出料箱，高速磨塊抽吸機(jī)簡單的說是一臺(tái)大功率真空負(fù)壓泵，它可以快速將料箱內(nèi)的磨塊抽到一個(gè)固定容器里，其次通過磨塊清洗篩選機(jī)將板結(jié)的磨塊進(jìn)行清洗并篩選，磨塊清洗篩選機(jī)簡單的說是一種密閉式圓形振動(dòng)篩，在篩蓋上裝有高壓水噴管，將磨塊倒進(jìn)篩中，通過振動(dòng)和高壓水沖洗以達(dá)到徹底清理鋁屑和磨粉的目的。經(jīng)篩選后的磨塊再重新抽吸回料箱。

4 結(jié)語

本文所述成套裝備已在某大型輪轂生產(chǎn)企業(yè)高端鋁輪拋光工序中實(shí)際應(yīng)用，并得到高端鋁輪車型企業(yè)的高度認(rèn)同。成套裝備的使用，部分替代了落后的人工拋光生產(chǎn)方式，與原人工拋光方式相比，拋光質(zhì)量穩(wěn)定、加工效率提高數(shù)十倍。圖4為使用成套裝備成批實(shí)施鋁輪拋光前后效果對(duì)比照片。

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Equipment R&D for polishing the outer surface of advanced aluminum wheel with crossed axis barrel finishing

LIU Guotao①②③, LV Tong②, JIANG Haozeng②, WANG Lida②, LI Wenhui①③, YANG Shengqiang①②③

(①School of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, CHN;②Langfang Beifang Tianyu Mechanical and Electrical Technology Co., Ltd., Langfang 065000, CHN;③Shanxi Key Laboratory of Precision Machining, Taiyuan 030024, CHN)

In order to meet the requirement of polishing advanced aluminum wheel, the crossed axis barrel finishing equipment to polish aluminum wheel was proposed clearly based on analyzing different processing technics for aluminum wheel polishing. According to the basic principle and experiment of crossed axis barrel finishing, the whole design scheme of experiment installation was made with adjustable parameters. After the explicit experimental process was determined and 5 adjustable parameters for structure and motion were selected, L16(45) experiment was conducted and the effect levels of these parameters were evaluated comprehensively. Eventually, the optimization regions for device parameters were made. The aluminum wheel polishing plan with integrated-axis of equipment was proposed and conducted in the aspect of engineering application. At last, the development practice for aluminum wheel polishing with integrated-axis and its components were highlighted.

crossed axis barrel finishing; advanced aluminum wheel; polishing

* 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( U1510118) ; 山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目( 2015031011 - 3) ; 教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金( 20131402110002)

TH69

B

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.11.017

劉國濤，男，1985年生，碩士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)榫鼙砻婀庹庸ぁ?/p>

(編輯 汪 藝)

2016-08-01)

161124