多功能可視化打磨清理設備的設計與開發

商闖 朱正坤 史東麗 龐雨花

摘 要針對柴油機噴油嘴，液壓閥，醫療器械等復雜的或者具有深孔、盲孔、交錯孔的零件，很多企業采用風磨筆人工打磨的去除毛刺的方法。采用把醫學上的內窺鏡鑲嵌在風磨筆上，并集成沖洗設備，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屏幕查看毛刺去除情況，大大提高了生產效率。這項簡單的技術，既解決了困擾企業多年的難題，同時也填補了國內的空白。

關鍵詞風磨筆;毛刺

在傳統制造業的工件加工過程中，毛刺清理打磨是提高成品工件表面質量的重要工序。普遍認為毛刺與零部件的精度、表面的狀態、邊緣的要求等都有一定的內在聯系，毛刺對產品會產生很大的影響，甚至于會影響整個產品的可靠性。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，而且勞動強度大，對工人的技術要求高，具有不穩定性。為了解決這一問題，近年來人們提出了不少機械去毛刺的手段，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。風磨筆打磨加工技術被廣泛應用于機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，設備結構比較簡單，操作維修方便等多種優點。基于風磨筆的加工原理，本文主要為提高去毛刺的質量和效率提出一種加工方法——可視化打磨清理，并進行了設備開發。

風磨機是利用壓縮空氣將空氣的壓力能轉換成打磨頭的旋轉機械能，進行對工件的打磨、去毛刺等處理的機械。也稱氣動打磨機，有的風磨機做成筆狀，所以習慣稱為風磨筆，常用于去毛刺、雕刻、打磨等作業。風磨筆的進氣口與壓縮空氣管連接，壓縮空氣通過進氣管流入能量裝換裝置，將壓力能轉換為旋轉動能，從而帶動打磨頭旋轉進行打磨作業，經過能量轉換裝置的壓縮空氣由回風口吹向工作處。

通過把醫療用高清內窺鏡鑲嵌在風磨筆上，并在風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進行沖洗，進而提高生產效率，減少流轉環節，降低生產成本。

本研究項目設計一種集成內窺鏡和沖洗管道的風磨筆，該多功能設備包括：一種常規的風磨筆以及高清內窺鏡和沖洗管道。清潔度要求完全達到JB/T 7661-1995柴油機油泵油嘴產品清潔度限值及測定方法標準。

本設計裝有內窺鏡的風磨筆結構示意圖如圖1所示，包括顯示器1、數據線2、內窺鏡3、磨頭4、風磨筆筆身5、通氣管6、壓縮空氣7、鏡頭護蓋8和開關9。風磨筆筆身5的前方安裝有磨頭4，風磨筆筆身5的上方的前側安裝有內窺鏡3，內窺鏡3的前方安裝有鏡頭護蓋8，風磨筆筆身5的后側安裝有開關9，風磨筆筆身5的后方設置有顯示器1，內窺鏡3通過數據線2與顯示器1連接，風磨筆筆身5的后方設置有壓縮空氣7，風磨筆筆身5通過通氣管6與壓縮空氣7連接，且通氣管6的前端固定在風磨筆筆身5的內部。內窺鏡3為工業用內窺鏡，其中安裝有可調節亮度的LED燈。內窺鏡3上設置有鏡頭護蓋8，用于保護內窺鏡3的鏡頭，開關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，避免打磨處理炙熱的鐵削燒到橡膠，數據線2自帶USB接口，方便與顯示器1連接。內窺鏡3、開關9和顯示器1之間的控制關系為現有技術，此處不再贅述。

風磨筆的工作原理示意圖如圖2所示，首先，先插入裝有內窺鏡的風磨筆，調節LED燈的亮度觀察毛刺的位置分布和大小，然后推動開關9，蓋上內窺鏡3的鏡頭護蓋8，使用風磨筆的磨頭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9，打開內窺鏡3的鏡頭護蓋8，通過顯示器1觀察毛刺的去除情況。如果仍有毛刺，重復以上步驟，毛刺打磨完后，移出裝有內窺鏡的風磨筆。風磨筆的顯示設備如圖3所示。

這項技術特別適合于柴油機噴油嘴、液壓閥、醫療器械等對毛刺和清潔度等要求較高的產品。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，填補了國內的空白。本設備通過把醫療用高清內窺鏡鑲嵌在風磨筆上，并在風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進行沖洗，進而提高生產效率，減少流轉環節，降低生產成本。

該設備相對企業中原先的去除內孔毛刺的方法，創新之處如下幾點：

（1）多功能：可打磨、可檢測、可沖洗。

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

（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窺鏡觀察毛刺位置和大小，采用風磨筆打磨去除毛刺，再用內窺鏡觀察毛刺去除情況。如果效果不好，再用風磨筆打磨，再觀察。多次反復。把內窺鏡和沖洗管道集成在風磨筆上之后，所用動作一次性完成。大大提高了生產效率。

（4）低成本：減少流轉成本。

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備對于毛刺去除具有較好的效果，為難加工的柴油機噴油嘴，液壓油缸上的液壓閥，醫療器械（深孔、盲孔、交接孔較多，表面質量要求較高）等產品的毛刺去除提供了一種新的解決方案。

參考文獻

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