纺织专用“全自动高精度皮辊磨床”系统设计

吴志伟（无锡培力自动化设备有限公司，江苏　无锡　214124）

纺织专用“全自动高精度皮辊磨床”系统设计

吴志伟
（无锡培力自动化设备有限公司，江苏无锡214124）

从传统纺织皮辊磨床的功能分析入手，通过现代设计理念，设计了其机械系统，气动系统，电气控制系统，通过人机界面和PLC等机电一体化控制技术，使机床具有二自由度闭环控制，皮辊自动检测，自动磨削/手动磨削，皮辊自动输送，自动砂轮修磨清洗等功能，使用结果表明，该机床采用全自动的高效连续自动化生产，具有自动化程度高，性能稳定，产品质量好，工作效率高等优点。

全自动高精度皮辊磨床；总体方案；系统设计

一、引言

皮辊磨床是用于对各类纺织皮辊进行磨削的专用设备，现有的皮辊磨床一般是横式结构（砂轮正对操作工），采取人工或半自动操作，工作效率低，安全性差，一个工厂往往需要多台磨床才能满足生产所需，不仅有多台同类磨床中的差异，而且存在各个操作工之间操作差异；没有自动测量机构，难以保证尺寸统一与产品的高精度，磨削质量很难保证，开展新型全自动高精度皮辊磨床的研制，采用全自动无人操作模式，可更好的提高皮辊的磨削质量，产生更多的综合社会效益，符合时代的需求。全自动高精度皮辊磨床磨削皮辊必须满足以下工艺要求：可磨削直径范围￠25至￠45；可磨削皮辊长度80～190；磨削后皮辊粗糙度要求，Ra值0.3～0.7。全自动高精度皮辊磨床须具备以下主要功能特征。①皮辊自动检测功能：由于皮辊是橡胶弹性体，工件磨削精度的控制，要比磨削金属材料更难，皮辊磨削余量的过大或过小将直接影响磨削尺寸，因此在磨削皮辊前，必须对加工的皮辊进行自动检测，只有对一定公差范围内的皮辊进行磨削（一般磨削余量在0.3～0.5），才能更好地保证成品质量；②皮辊自动输送功能：要达到全自动无人操作，必须有自动输送皮辊功能；③全自动砂轮修磨清洗功能：砂轮在使用一定时间后，一方面磨削中砂轮气孔会被磨粉堵塞，另一方面砂轮表面也会有一定程度的磨损，机器必须具有全自动砂轮修磨清洗功能，可以对砂轮进行周期性的全自动修磨清洗，修磨量可自由设定；④自动加工功能：机床应根据给定的进给量或磨削菜单的要求，以多种方式完成各项工作。主要功能包括：（a）指定直径自动磨削，（b）手动磨削。

二、全自动高精度皮辊磨床机械系统的设计

根据上述提供的技术方案，设计了该机器的机械系统：主要由机座1，进料滑道2，磨头总成4，砂轮修整器5，罗拉装置6，测量装置7，夹爪机构8，摇臂机构10，移动平台11，运输滑车9，出料滑道12，出料滑道过桥13等组成，如图1所示。其工作原理如下，物料架上的物料通过进料滑道2，进入运输滑车9，通过滑车将物料送入夹爪机构8，然后锁紧气缸动作夹紧，通过摆动气缸将摇臂机构10倒向水平位置，再通过水平滑动平台移动将工件移向测量装置7，测量满足要求，则罗拉装置6上翘运转，带动皮辊运转，皮辊向磨头总成4进给，磨削开始，测量不合格则通过轨道流出，此时过桥气缸工作，不合格品滑入废物箱，反之，合格品滑入合格品箱。（1）磨头主轴采用高精度滚动轴承，机械密封等结构，可保证工作性能稳定可靠，且比较适合粉尘较大的工况。（2）自动输送装置由进料滑道，运输滑车，夹爪机构，摇臂机构，出料滑道，出料滑道过桥等组成。主要通过自重滑行及气动执行元件来完成，其中夹爪机构及摇臂机构，安装在移动平台上。（3）水平移动平台全部采用高精度的滚珠丝杆副传动，并配有高精度的直线导轨及滑块，可确保平台的移动精度。（4）测量装置安装在水平移动平台的Y轴移动平台的两侧，由支座，移动板，位移传感器等组成。工件在磨削以前，必须将工件靠向测量装置，只有符合要求的工件才被磨削，这是磨削橡胶，保证质量的必要条件。（5）砂轮修整器安装在X轴移动平台上，可通过PLC控制伺服电机工作，满足砂轮修整器在X轴及Y轴两个方向的进给和移动，从而达到精准修磨砂轮的目的。（6）机器采用流水线形式，采用封闭式外罩，使工作安全可靠，有利于抽风吸粉尘，改善了工作环境。

三、全自动高精度皮辊磨床执行机构的设计

全自动皮辊磨床是一种具有特殊功能的外圆磨床，其传动系统有几个部分组成：工作台往复移动由伺服电机驱动，运输滑车，夹爪机构，摇臂机构，出料滑道过桥等机构由气动机构控制。磨头有变频器控制，电机转速可调。

四、全自动高精度皮辊磨砺机电气系统的设计

机床采用PLC控制，整机加工程序可实现加工过程自动化，并具有控制准确可靠的特点，加工时可采取多种模式加工：（1）可对皮辊进行指定尺寸磨削：皮辊直径精准统一。用户只需在操作界面上输入所需的皮辊尺寸运行机床即可；（2）手动进给磨削：主要是调试设备时应用。（3）砂轮自动修磨清洗：砂轮在使用一定时间后，可以对砂轮进行周期性的全自动修磨清洗，修磨量可自由设定，这种修磨方式可以把砂轮修磨的圆准度极高。同样为了适应用户的实际情况，可以选择在磨过一定数量的皮辊后进行修磨或清洗。

结语

全自动高精度皮辊磨床的制造，因其磨削工件特殊，始终是我国皮辊磨床制造企业的难题，该磨床的全新设计理念，大大提高了自动化的水平，保证了磨削精度和磨削效率，其结构合理，功能完善。已得到了用户单位的认可，该机床解决了我国纺织企业的皮辊磨削难题，完全实现了高精度与高效率，达到了预期的目的。

[1]马振福.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2012.

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