用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置及评价方法与流程

本发明属于表面成型设备技术领域，具体涉及一种用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置及评价方法。

背景技术：

手持砂纸打磨器作为结构表面抛光前工序的重要机械设备，由于具有自动化程度高、成本低、良好的便携性以及适用性广等突出优点，目前正在被越来越多地应用于金属、木工、复合材料等各种材料及结构的曲面和平面打磨领域，如打磨类似叶片、曲轴等结构的复杂曲面等等。

目前市场上并未出现一款可以有效评价手持砂纸打磨器打磨效果的测试装置或试验平台，人们通常只是直接使用手持砂纸打磨器，而对于市面上出现的不同种类、不同型号、不同品牌的手持砂纸打磨器，缺乏专业的测试装置或试验平台来客观评价其在曲面打磨时的实际效果，这样往往会造成打磨器产品不满足用户使用要求，严重时甚至会导致打磨工件质量不合格而给用户造成巨大的经济损失。为此，设计发明一款可以实现多种加工曲面的打磨效果评价的试验台就显得尤为重要了，而目前尚未有能解决这类问题的技术。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置及评价方法，利用了弹性橡胶回弹性好、使用寿命长等优势，通过凸轮机构实现了不同弧度和曲率的曲面仿形。同时提出了一个科学评价打磨曲面的评价方法，并量化了打磨效果，使得试验具有可靠的数据支持，能够较好地提供多种曲面，同时测试成本大大降低。

具体技术方案如下：

用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置，包括动力传动机构、凸轮方向调整机构、凸轮顶起机构和试验台成型表面；

所述动力传动机构包括伺服电机一和伺服电机二，所述伺服电机一和伺服电机二连接在主轴上；所述伺服电机一为凸轮方向调整机构的提供动力，实现整个装置的周旋转；所述伺服电机二为凸轮顶起机构提供动力，通过锥齿轮副一和锥齿轮副二实现垂直轴的传动和升降；

所述凸轮方向调整机构通过主轴与锥齿轮副一和锥齿轮副二连接；

所述凸轮顶起机构连接在主轴上，包括凸轮一，凸轮二，凸轮三，凸轮四，所述凸轮一和凸轮二连接于锥齿轮副一的输出轴上，凸轮三和凸轮四连接于锥齿轮副二的输出轴上；所述顶杆一、顶杆二、顶杆三、顶杆四分别与凸轮一、凸轮二、凸轮三、凸轮四接触配合；

所述试验台成型表面通过内外套箍将试验所用的橡胶绷紧，橡胶的上表面粘贴薄壁待打磨试件。

所述用于评价打磨器曲面打磨效果的装置通过联轴器联接在试验台的底板上。

所述内外套箍由内框、外框和弹性构件组成，所述内框为环状，所述外框为环状，能够嵌合于上述内框的外侧，所述弹性构件设置于内框的外周面和外框的内周面之中。

用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置的评价方法，包括如下步骤：

(1)将用于评价打磨器曲面打磨效果的装置通过联轴器联接在试验台的底板上联轴器安装孔内；

(2)将凸轮顶起机构的四个凸轮安装在锥齿轮副的输出轴轴段上，确保可靠连接；

(3)将试验所用的橡胶与试验台成型表面四周连接扣绷紧连接，并且确保橡胶的四个侧面通过试验台固定可靠，将薄壁待打磨件粘贴于橡胶的上表面；

(4)通过伺服电机控制凸轮方向调整机构将位置调整合适，适用于所需的平面的形成；通过伺服电机调整凸轮方向调整机构让凸轮周旋转到合适的位置，再通过伺服电机调整凸轮顶起机构，使凸轮带动顶杆上升顶住橡胶的下表面，至橡胶与薄壁待打磨件形成相应的曲面；

(5)通过手持砂纸打磨器对薄壁待打磨件进行打磨；

(6)打磨结束后，通过伺服电机控制，将凸轮顶起机构恢复原位，切断电源；

(7)测量薄壁待打磨件并评价曲面打磨效果。

所述测量薄壁待打磨件并评价曲面打磨效果的方法如下：

(1)当薄壁待打磨件质量测量方便时，可采用如下打磨效果评价公式计算打磨效果评价参数p：

式中，p为打磨效果评价参数，ra为打磨后的薄壁待打磨件表面的平均粗糙度，测20次取平均值，δm为打磨前后薄壁待打磨件质量的变化量，t为打磨所用时间；

(2)当薄壁待打磨件质量测量不便时，可采用如下打磨效果评价公式计算打磨效果评价参数p：

式中，p为打磨效果评价参数，a为薄壁待打磨件表面的面积，δh为打磨前后薄壁待打磨件厚度的变化量，ρ为薄壁待打磨件的密度，t为打磨所用时间，ra为打磨后的薄壁待打磨件表面的平均粗糙度，测20次取平均值。

本方法的优点是：

1、本发明创造性地利用橡胶回弹性好的特点，通过凸轮机构实现了不同弧度和曲率的曲面仿形，提供多种曲面。本发明可以用于对于曲面和平面打磨效果的评价，具有良好的通用性，显著降低测试成本；

2、本发明提出了一个科学评价打磨曲面的评价方法，并量化了打磨效果，使得试验具有可靠的数据支持；

3、本发明通过凸轮方向调整机构和凸轮顶起机构的配合，实现打磨表面的形成，自动化程度较高，较为可靠；

4、本发明的电机为伺服电机，是驱动装置，便于控制旋转速率以及启停；一个伺服电机为凸轮方向调整机构的提供动力，实现整个装置的周旋转，另一个伺服电机为凸轮顶起机构提供动力，通过锥齿轮副实现垂直轴的传动和升降；

5、本发明选用锥齿轮副传动，便于实现相交轴的传动；

附图说明

图1为本发明评价装置主体部分的主视图；

图2为本发明评价装置主体部分安装示意图；

图3为本发明评价装置上表面示意图；

图4为本发明评价装置橡胶与薄壁待打磨件安装示意图。

图中，1-试验台箱体，2-伺服电机一，3-联轴器安装孔，4-橡胶，5-伺服电机二，6-锥齿轮副二，7-锥齿轮副一，8-主轴，9-试验台底板，10-内外套箍，11-凸轮一，12-凸轮二，13-凸轮三，14-凸轮四，15-顶杆一，16-顶杆二，17-顶杆三，18-顶杆四，19-薄壁待打磨件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

图1为本发明评价装置主体部分的主视图，图2为本发明评价装置主体部分安装示意图，图3为本发明评价装置上表面示意图，图4为本发明评价装置橡胶与薄壁待打磨件安装示意图，如图所示：

用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置，包括动力传动机构、凸轮方向调整机构、凸轮顶起机构和试验台成型表面；

所述动力传动机构包括伺服电机一2和伺服电机二5，所述伺服电机一2和伺服电机二5连接在主轴8上；所述伺服电机一2为凸轮方向调整机构的提供动力，实现整个装置的周旋转；所述伺服电机二5为凸轮顶起机构提供动力，通过锥齿轮副一7和锥齿轮副二6实现垂直轴的传动和升降；

所述凸轮方向调整机构通过主轴8与锥齿轮副一7和锥齿轮副二6连接；

所述凸轮顶起机构连接在主轴8上，包括凸轮一11，凸轮二12，凸轮三13，凸轮四14，所述凸轮一11和凸轮二12连接于锥齿轮副一7的输出轴上，凸轮三13和凸轮四14连接于锥齿轮副二6的输出轴上；所述顶杆一15、顶杆二16、顶杆三17、顶杆四18分别与凸轮一11、凸轮二12、凸轮三13、凸轮四14接触配合；

所述试验台成型表面通过内外套箍10将试验所用的橡胶绷紧，橡胶的上表面粘贴薄壁待打磨试件。

所述用于评价打磨器曲面打磨效果的装置通过联轴器联接在试验台的底板上。

所述内外套箍10由内框、外框和弹性构件组成，所述内框为环状，所述外框为环状，能够嵌合于上述内框的外侧，所述弹性构件设置于内框的外周面和外框的内周面之中。

用于手持砂纸打磨器曲面打磨效果的评价装置的评价方法，包括如下步骤：

(1)将用于评价打磨器曲面打磨效果的装置通过联轴器联接在试验台的底板上联轴器安装孔3内；

(2)将凸轮顶起机构的四个凸轮安装在锥齿轮副的输出轴轴段上，确保可靠连接；

(3)将试验所用的橡胶4与试验台成型表面四周连接扣绷紧连接，并且确保橡胶4的四个侧面通过试验台固定可靠，将薄壁待打磨件19粘贴于橡胶4的上表面；

(4)通过伺服电机控制凸轮方向调整机构将位置调整合适，适用于所需的平面的形成；通过伺服电机调整凸轮方向调整机构让凸轮周旋转到合适的位置，再通过伺服电机调整凸轮顶起机构，使凸轮带动顶杆上升顶住橡胶的下表面，至橡胶与薄壁待打磨件形成相应的曲面；

(5)通过手持砂纸打磨器对薄壁待打磨件19进行打磨；

(6)打磨结束后，通过伺服电机控制，将凸轮顶起机构恢复原位，切断电源；

(7)测量薄壁待打磨件并评价曲面打磨效果。

所述测量薄壁待打磨件并评价曲面打磨效果的方法如下：

(1)当薄壁待打磨件质量测量方便时，可采用如下打磨效果评价公式计算打磨效果评价参数p：

式中，p为打磨效果评价参数，ra为打磨后的薄壁待打磨件表面的平均粗糙度，测20次取平均值，δm为打磨前后薄壁待打磨件质量的变化量，t为打磨所用时间；

(2)当薄壁待打磨件质量测量不便时，可采用如下打磨效果评价公式计算打磨效果评价参数p：

式中，p为打磨效果评价参数，a为薄壁待打磨件表面的面积，δh为打磨前后薄壁待打磨件厚度的变化量，ρ为薄壁待打磨件的密度，t为打磨所用时间，ra为打磨后的薄壁待打磨件表面的平均粗糙度，测20次取平均值。