农具去毛刺装置的设计与开发
作者：李传波 刘 燕
来源：《发明与创新（职业教育）》 2020年第2期
李传波 刘 燕
（山东劳动职业技术学院，山东 济南 250022）
摘 要：由于农具冲压类零部件精度要求较低，人工去毛刺劳动强度大，效率低。设计一种去毛刺装置，通过对该装置的结构组成和工作原理设计，分析该装置的优缺点及使用场合。
关键词：毛刺；装置；农具
一、技术背景
由于农具的使用场合和使用条件的原因，对农具的加工精度及成品粗糙度求比较低，但又由于农具在使用过程中受地域及气候等使用条件的影响，不同季节或地域，需要将装在同一驱动机构上的农具更换，人工装拆或检修农具的过程中发现现有农具的表面比较粗糙，毛刺、棱角锋利，经常出现误伤操作者的现象，造成不必要的人身伤害。
由于农具的使用条件及使用要求，决定其供应量大、加工过程迅速和利润低的性质，农具零件加工完成后采用人工打磨的方式不能满足大批量供应市场需求，采用去毛刺、棱角机构，会增加企业的生产成本，不利于企业利益最大化。
在北方寒冷地区，冻土的犁耕要求具有高强度和硬度的农具。为增强农具在低温状态下工作时的硬度，在加工完成后还需要淬火处理，淬硬后的农具表面处理毛刺的工作难度进一步增大。为了解决上述问题，应设计一种结构简单、成本低、可对农具类零件进行批量化处理的去毛刺装置。
二、去毛刺装置的结构组成及工作原理
该去毛刺装置结构组成，是由支撑部分、驱动部分、安全防护部分三部分组成。如下图：
支撑部分包括底座，底座是由下部底板和与下部底板焊接的上部支架组成，支架采用矩形管或角钢或槽钢焊接组成，为增强结构稳定性，整个支架采用四周设加强筋的三角形结构。上部支架转动连接有横跨支架左右两侧的转轴，转轴的中间部分转动连接有主轴，其主轴的其中一端与驱动机构连接，主轴另一端设置有滚筒，在滚筒内装有石子和水等作为研磨材料。
驱动部分包括手动驱动装置和电力驱动装置。
手动驱动部分是由涡轮与蜗杆配合安装，旋转轴的一端安装有涡轮，蜗杆一端连接有用于驱动蜗杆转动的手轮。选用普通的单头圆柱蜗杆即可达到传动要求，为降低成本，采用车床或旋风铣加工即可，压力角大小设计为常见的20°即可满足使用要求。蜗杆的导程角要设计成小于啮合轮齿间的当量摩擦角，使机构具有自锁性，实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。便于滚筒在任意角度下定位。
电力驱动机构为直连的电机和减速机，减速机优选摆线针轮减速机，性能稳定，市场占有率高，成本低。
安全防护部分：为了防止零件在旋转过程中滚出，轮蜗杆的外部设置防护罩，用于防止灰尘、杂质等异物掉落影响传动。在滚筒端部安装有盖板，盖板的中间部分设置透明板，这样可以方便观察滚筒内的工作情况。
（一）工作过程
将需要去毛刺和棱角的农具零件放入滚筒，根据零件的大小选择相应直径的石子放入滚筒，向滚筒内倒入设定体积的水，将盖板与滚筒通过第二螺钉固定，摇动手轮，调整滚筒的仰角，以停机状态下石子既不会堆积到滚筒的底部也不会堆积在盖板内侧为优选角度。启动电机，滚筒旋转，通过透明板观察到零件毛刺去除达到要求状态即可停机，松开第二螺钉，取下盖板，将零件取出。
（二）工作原理
装置中滚筒与主轴连接，主轴与转轴连接，转轴由涡轮蜗杆驱动，通过涡轮蜗杆转动，带动转轴转动，进而改变主轴端部滚筒的倾角，工件在滚筒内与滚筒底部产生一定的摩擦力，去毛刺原理是将工件、水和石子放入滚筒，在滚筒内受离心力、摩擦力和重力的作用，沿抛物线运动，根据不同重量的零件，调整滚筒的倾角、转速等参数，不同重量的工件由于重量不同按不同的脱离角离开滚筒边缘向下滚动。过程中既有有序旋转的也有沿滚筒底部向下滚动的，也有旋转与滚筒件之间的相互碰撞，多种作用力下使得工件间接触碰撞概率增大，去毛刺几率增多，进而达到去毛刺效果。
涡轮蜗杆连接的滚筒为倾角式自锁结构设计，调整好倾角后便可在蜗杆的自锁作用下将倾角位置固定，无需锁止结构，倾角式设计使得滚筒启动平稳、冲击力小，在驱动机构的作用下转动起来具有较大的惯性，节省一部分驱动力，节省成本的投入，该结构更具有经济适用性。
三、该装置实践效果
（一）本发明通过电机和减速机带动滚筒旋转，滚筒内的农具零件和石子一起随着滚筒旋转，在滚筒内产生碰撞，将农具零件表面的毛刺和棱角打磨平整，同时还可以去掉工件中的油污与表面锈迹。
（二）手轮驱动涡轮蜗杆机构运动，通过转轴传动到主轴，实现主轴仰角的调整，并且利用涡轮蜗杆的自锁功能，实现任意角度下的定位。
（三）滚筒端部设置盖板，可有效防止农具零件及石子在随滚筒旋转的过程中撒落到滚筒外部；盖板上设置透明板，可随时观察滚筒内的农具零件的去毛刺情况。
（四）研磨剂可以采用水、石子、氧化铝、碳化硅、陶瓷材料或者石英石，研磨材料可以采用不同的形状，譬如圆形、三角形、不规则的形状等。
由于这种去毛刺装置优点结构简单，价格低，使用方便，所以适合精度要求不高的冲压件，或者粗加工后精度要求不高的零件，但是由于工作过程中工件与磨料混装在滚筒内，在研磨过程中，零件所受冲力较大，可能会产生变形，所以零件不能选用空心材料或者刚性较差的材料研磨。缺点在高速旋转过程中，噪音较大，可以单独放置在无人的密闭车间。
农具去毛刺装置的设计与开发
