砂輪修復夾具的巧制與應用

鄭英華

（廣州市公用事業高級技工學校，廣東廣州510000）

0 引言

為貫徹中國制造2025的戰略，各企業轉型升級走高質量發展路子，產品質量備受關注。技工院校作為職業教育的重要組成部分，主要為國民經濟生產一線提供技能型人才。同時要根據制造業發展需求，深化人才培養模式改革，培養高素質技能型人才[1]。

在機械加工實訓中，砂輪是必不可少的工具。機械加工中的刀刃為加工出好質量的零件提供了保障，平整的砂輪表面是保證磨削質量的重要前提。在機械加工實訓課堂中，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，定期修復刀刃是保障產品質量的關鍵性工作。

在教學中修復砂輪時，安全隱患較大，學生安全事故屢見不鮮，結合多年的教學經驗和安全案例，我們研發制作小組有針對性地設計了砂輪修復夾具，為消除學生磨刀時的安全隱患，提高砂輪修復效率和修復質量提供了保障。

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。數控車、普通車削、鉗工等實訓中使用的外圓車刀、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。由于長時間反復使用，加上部分學生操作不夠熟練，砂輪表面磨粒會脫落形成凹坑或者變形，導致砂輪形狀與精度嚴重受損。如果不及時修復，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量，降低產品零件加工質量，還存在安全隱患。

對平行砂輪進行修復時，在修復過程中常遇到以下問題：

一是砂輪機震動大、噪聲大。初學者會產生膽怯心理，影響學習自信心。

二是安全隱患大。修復過程中金剛筆與砂輪表面易打滑，會傷到手指，發生安全責任事故；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，初學者難以達到技術要求。

為解決以上問題，專門研發設計了砂輪修復夾具，經過多次技術改進，實現了機械裝置代替手動修復。該夾具能做到安全、穩定、高效地修復砂輪，在教學中得到了廣泛應用和師生好評。

2 夾具設計與制作

2.1 夾具的設計結構

夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響加工精度、勞動生產率和產品的制造成本等[2]。該夾具選用校中廠實習所用的鋁塊、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、帶有導軌的調整支架、走刀刀架、金剛石筆進給量調節裝置、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 砂輪修復夾具結構圖

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

經過使用實踐，發覺該設計在安裝時需要用內六角扳手左右分別擰緊調整安裝，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的鋁塊結構。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裝配成一體，為夾具提供剛性優良的工作平臺。

2.2.3 金剛石筆進給量調節裝置

金剛石筆進給量調節裝置材料為45號鋼，梯形結構。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，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節螺釘，便于砂輪修復時調節金剛石筆的修復進給量。

2.3 夾具工作原理

砂輪修復夾具工作時，首先將夾具安裝支架卡槽對準砂輪兩側的防護罩殼，再擰緊安裝支架上的裝夾螺母，調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節螺母，右手勻速搖動手柄，使金剛石筆在砂輪上來回往復移動，適當調節金剛石筆進給量，再來回移動金剛石筆，直至完全修復磨損砂輪。

3 砂輪修復夾具的優勢

使用砂輪修復夾具相對手動修復主要優勢如下：

（1）安裝快速，能在10s左右安裝在砂輪機上。

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

（3）修復精度高，實踐證明，使用該夾具修復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，實現了高精度的砂輪修復。

（4）穩定性好，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，節約了生產和教學成本。

（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品相比有很大的價格優勢。

4 使用效果及推廣價值

該砂輪修復夾具有結構簡單、操作方便、實用性強、安全可靠、造價低廉等優點。實踐證明，從安裝到修復磨損砂輪只需3min左右，新學員也極易上手，極大地提高了工作效率。可在企業生產車間砂輪房和職業院校的機加工實習車間推廣應用，同時還可作為砂輪機的專用配套裝備附件。

該夾具設計靈感源于生產學習實踐，是師生共同制作完成的，使用后修復砂輪成效立竿見影，曾在2016年廣東省小發明小制作比賽中榮獲二等獎及最佳人氣獎，極大鼓舞了師生創新設計的積極性，為師生后續的創新設計提供了寶貴的經驗。

該夾具的制作過程歷經繪圖設計、產品加工、檢測反饋、技術改良等，加工綜合了銑削、線切割、車削、鉗工以及裝配等多道工序。整個生產過程吻合技工院校以能力培養為本位，工作過程及學習過程一體化的教學目標。隨著小組生產方式的推廣和對教學要求的提高，教師們常采用項目教學法來培養學生的社會能力和其他關健能力[3]，因此，該夾具設計與制作還可以轉化為同類學校的一個項目制作課題。

5 不足之處

由于技術水平有限，加上學校現有材料的限制，該夾具在設計和使用中肯定還存在些不足之處，例如，整個夾具的結構還可以進一步簡化，材料還可以進一步優化等等。懇請各位專家、師傅提出寶貴意見，優化夾具的設計與制作，更好地為企業提高產品品質。

［參考文獻］

[1]林健清.機械專業技能型人才培養的教育教學實踐研究[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.一體化課程開發與實施[M].廣州：廣東教育出版社，2016.