刘 峙

（许昌技术经济学校，河南长葛 461500）

1 引言

无论是冲孔、激光切割、等离子切割还是火焰切割，这些加工工序都会在板类零件的表面形成锋利的边缘和毛刺（见图1）。特别是等离子切割时，熔渣（氧化物和金属残留物的混合物）会顽固沉积在零件边缘，清理起来让操作工人伤透了脑筋。板类零件上若存在毛刺是非常危险的：首先，会增加操作工人受伤的风险；其次，在下游加工过程中，会危及产品质量、影响设备使用甚至缩短设备的使用寿命。在对板类零件进行去毛刺加工时，目前很多企业仍依赖于手工操作。例如让一些有经验的工人用刷子或角磨机磨除边缘、毛刺和飞溅物。这种方式的缺点主要在于：劳动强度大，加工时间长。而且加工效果达不到高度一致，无法保证持续的高效加工。这种情况下，很多企业不得不面临工时、生产成本不断增加以及行业内对板类零件表面质量要求却不断提高的挑战，越来越多的企业开始寻找替代手工去毛刺的方法。研发一种经济型自动去毛刺设备对于降低企业生产成本，提高加工效率，实现创新绿色发展是非常有必要的。

图1 等离子切割后毛刺未处理零件

2 毛刺存在的安全因素风险分析

板类零件上若存在毛刺是非常危险的，目前国内很多的中小型企业自动化程度不高，去毛刺的手段还完全依赖手工操作，这跟绿色、高效、节能、创新发展的理念是相违背的。

（1）毛刺极易诱发安全事故。

板类切割件的锋利、不规则的边缘和毛刺是造成工伤的重大隐患。锋利的边角有可能会割伤从事操作、组装或后续加工的工人。如果单个零件没有经过去毛刺加工，成品也会存在同样的风险。板类零件的边角经过去毛刺处理后便可以避免这类损伤的出现。

（2）毛刺存在不利于板类零件后续的喷涂处理。

各种涂层的涂敷质量和附着性能的高低、优劣与否，取决于板类零件边缘是否事先经过内外侧的打磨处理。无论是粉末、镀锌、湿涂漆或KTL底漆，涂层在尖锐边角上都无法牢固附着，特别是板类零件边缘的涂敷涂层不能确保均匀，最终丧失防锈能力。

（3）板类零件表面氧化层不利于后续加工。

经过由氧气作为辅助气体的激光切割后，板类零件边缘的截面会出现氧化层，它会负面影响板类零件的后续加工。氧化层的存在不利于焊接，板类零件之间的氧化层甚至会导致无法取得均匀的焊接结果，涂敷的漆层也很容易与氧化层一起剥落，然后长出锈斑。去毛刺工艺可以去除板类零件表面氧化层，从而安全后续的加工。

（4）毛刺会加剧板类零件磨损。

板类零件的毛刺特别容易损坏折边模具和矫平辊或使它们很快磨损。去毛刺后的光洁零件更容易装配，上漆或焊接，它们可以保护加工工具免受磨损。

（5）毛刺存在影响零件外观形象，影响企业产品竞争力。

去毛刺不仅可以去掉板类零件的锋利边角毛刺，同时还能够完成对板类零件的表面进行打磨，加工出光洁漂亮的精致表面，让加工后的板类零件外观更美观（见图2），从而提高企业品牌形象和企业产品竞争力。

图2 去毛刺前后零件的对比

3 经济型自动去毛刺设备的设计分析

（1）对板类零件去毛刺的原理设计分析。

工人手工去除板类零件毛刺，是利用角磨机或者磨光机，对板类零件有毛刺的一面进行磨削加工，凭工人肉眼和操作经验来确定去除情况。利用机器实现自动去除毛刺过程原理，也是模拟工人手动操作的过程。首先把板类零件平放在传送带上，待磨削一面朝上，由调速电动机驱动传送带自动化慢速（速度可调）运输板类零件，在传送带上方设计砂辊或者拉丝带，由动力电机驱动砂辊转动（方向与传送带转动方向一致），砂辊快速转动与板类零件表面“亲密接触”，依靠砂辊与待加工零件的相对运动产生磨削加工，从而达到去除板类零件毛刺，改善板类零件表面质量的功能。

（2）自动去毛刺设备的安全保护措施。

因为砂辊转动速度2,800 转/min 左右，砂辊接触板类零件后很容易把板类零件“带飞”或者改变板类零件在传送带上的位置或者使板类零件翻面。板类零件被砂辊“带飞”容易发生伤人事故；随意改变板类零件放置的位置，会使砂辊磨削受力不均匀，加速砂辊老化；板类零件误翻面会出现错误加工，导致需要加工的一面未能加工，不需要磨削加工的一面进行了加工，容易出现不合格产品或者废品。鉴于此，设计时可以通过以下措施进行解决：①在传送带和砂辊的上方加装全封闭安全防护罩，这样既可以防止板类零件飞出伤人，又可以有效控制砂辊在磨削时产生的粉尘四散；②可以在靠近砂辊的位置平行安装尼龙压轮棒，板类零件在接触砂辊前，由压轮棒压着板类零件平稳传递给砂辊进行磨削，待磨削完成后砂辊通过摩擦力再次把板类零件传递给下一个压轮棒，由于压轮棒上没有安装动力驱动装置，它与板类零件一起随传送带同步传动，这样加工完成的板类零件就随着传送带以来慢速出来落到合格零件收集区，这样就可以有效杜绝待加工板类零件在传送带上“乱跑”错位或者“翻跟头”。

（3）自动去毛刺设备效率和质量保障措施。

自动去毛刺设备工作效率的高低跟传送带转动的速度快慢和砂辊的长度（即工作台的宽度）有很大的关系。传送带转动速度快，单位时间内磨削的板类零件就多，反之，就少。另外，工作台设置的宽度越大，可以同时放置的待加工板类零件就多，效率也会快很多。砂辊与板类零件结合的紧密程度、砂辊的质量、磨削的次数等都会成为影响板类零件去毛刺的质量，所以在设计这款机器时必须要考虑到砂辊与传送带之间距离的可调节性（板类零件厚，砂辊与传送带之间的距离稍微大一些；板类零件薄，砂辊与传送带之间的距离可以调整的小一点）。另外为确保有效磨削，在这款设备中可以设置多道砂辊平行放置，以确保对待加工板类零件的有效磨削。对于长期使用的砂辊，为了确保去毛刺的效果和效率，也要做到对砂辊上的拉丝套筒进行定期更换。

4 经济型自动去毛刺设备的制造

根据对设备工作原理的分析，可以把自动去毛刺设备分成机架单元（含保护罩部分）、零件传递单元、砂辊磨削动力单元、压轮棒单元和电器控制等五个单元。

（1）设备机架和保护罩的制造。

设备机架是经济型自动去毛刺设备机械部分的重要单元，主要用于承载传送带、传送带驱动电机、砂辊、压轮棒、砂辊驱动电机、砂辊高低调节装置、轴承、传送带松紧调节装置、电气控制单元等，企业自行购置槽钢焊接即可（见图3）。机架的高度根据操作工人身高和操作的方便程度来设置，一般为800～1,200mm之间，也可以设计为可调机架；机架的长度一般根据需要安装的砂辊的数量来确定，通常安装3个砂辊，一般确定机架长度为1,200～1,500mm；机架的宽度一般由待加工板类零件的数量来确定的，待加零件数量多可以把砂辊的长度设计的长一些，反之，就短一些，这样机架的宽度则是根据砂辊的长度确定的（砂辊也不是越长越好，较长的话，砂辊轴直线度和强度不好保证，增加设备原材料成本），一般机架宽度为600mm左右。保护罩的作用：①保证加工完成的板类零件不能“飞出”工作台；②保证磨削过程中产生的毛刺或者金属氧化层的粉尘不能飞到外边，影响生产环境；③保证磨削所产出粉尘不能飞到轴承、电气控制单元以及一些可调装置上。通常设计为能严密罩住砂辊、压轮棒、传送带就可以。

图3 经济型自动去毛刺设备机架外观

（2）相关电器元件、运动部件和可调节装置。

传送带可以采用300W 220V 0.8A 6IK300RGUCF6GU25K 52r/min 减速电机驱动，售价约 500～700元。传送带为草坪纹PVC材质输送带，宽窄根据所设计的机架情况确定，标准件商店可以自购。砂辊可以采用3～4个拉丝轮用一根轴串起来使用，拉丝轮采用φ90×100mm 规格。砂辊驱动电机采用0.75KW220/380V1.8A三相交流电动机，价格约150元左右。为了防止磨削过程中板类零件飞出或者位置发生改变，在砂辊前后侧均平行设置两个压轮棒，压轮棒用普通尼龙棒代替就行，长度与砂辊一致。因待加工去毛刺的板类零件厚薄不一，所以为了保证砂辊与待加工板类零件表面能够“亲密接触”，可以设置3个滑台对砂辊轴的高度进行实时调节，为了保证去毛刺的质量，砂辊轴线必须保证与水平面平行，这就需要砂辊轴两端的支撑均能够进行实时调节。压轮棒的压紧程度可以通过压轮棒两端轴承下的支撑杆的旋转螺母和压缩弹簧来配合调节即可。传送带的松紧程度可以设置滑块与顶丝配合来调节。

（3）配电装置。

本设计案例中，需要设计电源指示灯、砂辊电机开关、输送带开关、急停按钮以及空气开关等电器元件组成。外接电源经急停按钮到空气开关，然后在分支到砂辊电机开关、输送带电机开关。急停按钮确保在更换零部件或者遇到紧急情况时能够一键停机。装配完成的经济型去毛刺设备如图4、图5所示。

图4 去掉保护罩后的自动去毛刺设备

5 经济型自动去毛刺设备的操作与维护

（1）启动时，先打开电源总开关，然后打开输送带开关，然后再启动砂辊电机开关，这时就可以按照传送带上所标注箭头指示的方向把板类零件待修磨面向上平均放置在传送带上（避免放置在一个位置上造成砂辊局部磨损严重）。传送带运转速度可以根据待加工板类零件毛刺的大小进行调整。在运转过程中，如发现异响或其它不正常现象时，请立即按下急停按钮，通知维修人员和班组长及时检修。

（2）砂辊的调整。去毛刺时需要根据待加工产品的厚度对砂辊离工作台的高度进行调节，首先松动主轴支撑螺栓，摇动滑台丝杆对高度进行调节，注意不要将砂辊压到传送带上，避免传送带磨损。

（3）砂辊拉丝轮的更换。在确定需要更换砂辊拉丝轮时，先按下急停按钮（避免误操作造成人员受伤），松下主轴支撑螺栓，向外拉出支撑，然后松下主轴螺栓即可对拉丝轮进行更换，更换过后，锁紧拉丝轮螺栓，安装主轴支撑，调整好砂辊的高度锁紧螺母即可使用。

6 结束语

本方案中制造一台经济型自动化板料零件去毛刺设备所需成本大约在3,000 元左右，这样的去毛刺设备比手工去除毛刺的速度快约4倍，中小型机械加工企业自制一台去毛刺机不但在短期内即可得到回报，而且保证了零件的高质量，提高了企业生产效率，大大降低了废品率和生产成本，企业的形象在激烈的社会竞争也会得到很大的提升，这样经济型的自动化去毛刺设备的设计与制造很值得推广。