CN108393770A - 磨削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开磨削工具，特别涉及到模型赛车的轮胎磨削领域。包括底板、摆臂、动力装置、磨轮总成和第一支架，其特征是，第一支架与底板固连，动力装置与第一支架固连，动力装置驱动磨轮总成转动，磨轮总成的外圆周面是工作面，磨轮总成工作面的轴线与磨轮总成转动的轴线重合；车轮与摆臂的第一端旋转连接，摆臂的第二端与固连在底板上的轴线摆动连接，车轮的旋转轴线与摆臂的摆动轴线平行，车轮的旋转轴线与磨轮总成的旋转轴线存在夹角a，a大于0°且小于90°。本发明由磨轮总成的旋转运动同时产生磨削分力和驱动分力，相对于现有技术结构简单、便携性好、成本低、效果好。

Description

磨削工具
技术领域
本发明涉及车轮上轮胎圆周面的磨削领域，特别涉及到模型赛车的轮胎磨削领域。
背景技术
模型赛车对轮胎接地面积的稳定性和轮胎圆周面的径向跳动有很高的要求，这两个参数影响着轮胎的抓地力和行驶的平顺性。而新轮胎表面存在分模线和毛刺，在模型赛车竞技时轮胎高速转动的过程中，轮胎表面的分模线和毛刺与地面接触时，会将轮胎轻微顶起，减小了接地面积，从而降低了轮胎的抓地力；又由于轮胎与轮辋都是随机装配的，两者的误差积累会造成轮胎圆周面径向跳动误差较大，在模型赛车竞技时轮胎高速转动的过程中，轮胎实时的滚动半径不同，从而影响模型赛车行驶的平顺性。
现有技术是按照普通车床的结构，缩小简化设计为可以车削模型赛车车轮总成的车床，对车轮总成胎面进行车削，虽然可以实现上述目的，但是由于使用的是普通的车床结构，结构上复杂、便携性差。又由于传统工具的进给和走刀功能需要使用两套直线运动单元实现，结构上需设置四个支架、四套直线圆柱导轨、两套螺杆、两套螺杆轴承、两套手轮、两套标尺及两套锁紧机构，成本非常昂贵。另外，某些车轮较软，车削时轮胎表面与车刀接触区域会变形避让，切削效果并不十分理想。
综上所述，迫切需要一种结构简单、便携性好、成本低、效果好的磨削工具。
发明内容
本发明旨在提供一种区别于传统工具的结构简单、便携性好、成本低、效果好的磨削工具。
为了实现上述目的，所述的方案如下：
提供一种磨削工具，包括底板、摆臂、动力装置、磨轮总成和第一支架，其特征是，第一支架与底板固连，动力装置与第一支架固连，动力装置驱动磨轮总成转动，磨轮总成的外圆周面是工作面，磨轮总成工作面的轴线与磨轮总成转动的轴线重合；车轮与摆臂的第一端旋转连接，摆臂的第二端与固连在底板上的轴线摆动连接，车轮的旋转轴线与摆臂的摆动轴线平行，车轮的旋转轴线与磨轮总成的旋转轴线存在夹角a，a大于0°且小于90°。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，动力装置包括电机和减速器，电机的输出轴与减速器的输入端连接，减速器的输出轴与磨轮总成连接。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，所述的磨轮总成由磨轮和柄部组成，磨轮外周面是参与磨削的工作面，磨轮的工作面中心线与柄部的轴线重合。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，所述的磨轮由磨轮本体和砂纸组成，砂纸可以粘贴在磨轮本体的外周面；所述的动力装置输出轴与柄部是螺纹副连接。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，还包括支撑轴，支撑轴是光轴，支撑轴第一端与摆臂第一端固连；还包括过渡体，过渡体第一端设有与车轮中心的接口固连，过渡体第二端设有圆孔，这个圆孔套设在支撑轴的第二端，过渡体在支撑轴上转动，过渡体在支撑轴的轴向要有限位，以抵抗磨轮总成磨削时的分力。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，磨削分力与过渡体套入支撑轴的方向一致，过渡体第二端端面与摆臂的侧面接触实现轴向限位。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，还包括过第二支架，过第二支架与底板第二端固连，过第二支架上设有一个通孔，沿底板上表面法向视图观察，过第二支架通孔的轴线与磨轮总成轴线形成一个所述的夹角a；沿底板上表面展向观察，过第二支架通孔的轴线与磨轮总成轴线平行。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，还包括过第二支架，过第二支架的通孔与凸轴固连，凸轴伸出过第二支架的部分设有外螺纹，摆臂第二端设置一个螺纹孔，螺纹孔的轴线与支撑轴平行，凸轴的外螺纹栓入摆臂第二端的螺纹孔中，摆臂和过第二支架是螺纹副连接。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，还包括弹性元件，弹性元件第一端固连摆臂上，第二端固连在底板上，使得摆臂和底板有相向运动的趋势。
进一步地，所述的磨削工具，其特征是，还包括限制摆臂和底板间开合角度的限位装置。
本发明所述的磨削工具，由磨轮总成的旋转运动同时产生磨削分力和驱动分力，只需要一套动力机构取得了传统技术中旋转和进给两套机构产生的效果，相对于现有技术结构简单、便携性好、成本低、效果好。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是磨削工具的立体示图；
图2是磨削工具的***图；
图3是车轮脱离磨轮的示意图；
图4是磨削工具工作状态示意图；
图5是磨削工具原理图(沿垂直底板方向视图)；
图6是弹性元件安装方式、限位装置示意图；
图7是摆臂旋转连接的剖视图；
图8是实施例二的立体示图。
图中标记为：
1、底板；11、侧板；111、折板；12、第一支架；13、第二支架；
2、摆臂；21、支撑轴；22、凸轴；221、紧固件；23、限位支架；231、限位螺栓；24、弹性元件；
3、动力装置；31、电机；32、减速器；
4、磨轮总成；41、磨轮；42、柄部；
5、车轮；51、过渡体；
6、连接轴总成；61、连接轴；62、轴承；
7、控制器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示，动力装置3与底板1固连，动力装置3驱动磨轮总成4转动，磨轮总成4的外圆周面是工作面，磨轮总成4工作面的轴线与磨轮总成4转动的轴线重合。车轮5与摆臂2的第一端旋转连接，摆臂2的第二端与固连在底板1上的轴线摆动连接，车轮5的旋转轴线与摆臂2的摆动轴线平行，车轮5的旋转轴线与磨轮总成4的旋转轴线存在夹角a，a大于0°且小于90°(图5示)。如图3、图4所示，摆臂2绕固连在底板1上的轴线摆动，从而带动车轮5接近或远离磨轮总成4的工作面。
如图5所示，当车轮5和磨轮总成4接触时，车轮5的旋转轴线与磨轮总成4的旋转轴线存在夹角a，a大于0°且小于90°,夹角a优选范围是不小于0.5°且不大于5°。磨轮总成4转动时，车轮5受到在车轮5外周面与磨轮总成4接触区域施加的沿磨轮总成4转动方向切向的力F驱，和沿磨轮总成4轴向的力F轴，F驱和F轴合成沿车轮5的旋转轴线方向的力F合(驱动车轮5总成旋转的力较小，忽略不考虑)，F轴使得磨轮总成4对车轮5进行磨削，F驱驱动车轮5转动(图4所示)，使得车轮5圆周均匀的磨削。由受力分解得出以下关系式，F驱＝F轴tan(a)，由于a取值较小，较小的驱动力F驱即可产生较大的轴向力F轴，即对动力装置3需求的力矩较小。图5右侧是将对应轴线平移，使得交点位于车轮5外周面与磨轮总成4接触区域中心。为便于理解磨削原理，换另一个思路阐述，车轮5本身是沿着磨轮总成4的外周面滚动，车轮5如果不受约束会沿螺旋角为a的螺旋线往磨轮总成4轴向运动，但是车轮5和磨轮总成4的相对位置是固定的，车轮5无法往磨轮总成4轴向运动，这个运动只能在车轮5与磨轮总成4的接触区域间滑动摩擦释放掉，也就获得了我们期望的磨削运动。
为保证车轮5外周面都能均匀的磨削到，车轮5外周面与磨轮总成4的接触区域覆盖车轮5全部宽度范围。
具体的，实施例一，
如图2所示，底板1是长条板装，底板1第一端与动力装置3连接。动力装置3包括电机31也可以包括减速器32，电机31由控制器7驱动，电机31的输出轴与减速器32的输入端连接，减速器32的输出轴与磨轮总成4连接。进一步，电机31的壳体与减速器32的壳体固连，减速器32输出轴所在的端面与固连在底板1侧面的侧板11固连，减速器32的输出轴穿过侧板11，通过连接轴总成6与磨轮总成4固连。进一步连接轴总成6由连接轴61和轴承62组成，连接轴61是轴状回转体，连接轴61两端各设有与减速器32和磨轮总成4的柄部42同轴固连的特征，这个特征是孔，连接轴61两端各设置一个孔，这两个孔同轴，孔的侧面均设有螺纹孔，紧定螺栓栓入孔中压紧轴的外周面，实现将连接轴61两端与减速器32和磨轮总成4的柄部42同轴固连。由于连接轴61形成了悬臂结构，需要在靠近磨轮总成4的一端设置旋转支撑，轴承62套设在连接轴61靠近磨轮总成4的一端，轴承62内圈与连接轴61固连，轴承62内圈与连接轴61同轴，轴承62外圈与第一支架12固连，第一支架12与底板1第一端固连。由于动力装置3的输出轴带有轴向限位功能，轴承62优选深沟球轴承。第一支架12优选现有技术中批量生产的标准件。进一步，电机31是直流电机，减速器32是行星齿轮减速器或多级齿轮减速器或谐波减速器，减速器32的输出轴截面是“D”形。
如图1和图2所示，侧板11向底板1的第一端反方向延伸，延伸出的区域与控制器7固连，即侧板11的延伸区域为控制器7提供固定点，控制器7位于这个区域使得磨削工具紧凑、便携。控制器7输入电源也可以本身集成电源，用于控制动力装置3启动和停止、以及转速和方向的调节。控制器7的开关和调节旋钮穿过侧板11供操纵者操作。如图2和图6所示，侧板11的延伸区域向上向内延伸折板111，可以用于展示磨削工具的商标、型号、使用说明等信息，醒目、紧凑，空间利用合理。
磨轮总成4由磨轮41和柄部42组成，是回转体，磨轮41外周面是参与磨削的工作面，是圆柱面，磨轮41的工作面中心线与柄部42的轴线重合。柄部42接受动力装置3传递的旋转运动。进一步的，磨轮41由磨轮本体和砂纸组成，砂纸可以粘贴在磨轮本体的外周面，便于更换不同粗糙度的砂纸以适应不同材质的轮胎，也便于砂纸随着磨削能力降低后的更换。
支撑轴21是光轴，支撑轴21第一端与摆臂2第一端固连，这种固连的方式可以是，摆臂2第一端设有孔，支撑轴21第一端与这个孔是过盈配合；也可以是，支撑轴21第一端与摆臂2第一端焊接在一起；还可以是，支撑轴21第一端设有螺纹栓入摆臂2第一端对应的螺纹孔中。
车轮5包括轮胎和轮辋，模型车轮的轮胎和轮辋是组合在一起的总成。过渡体51第一端设有与车轮5中心的接口固连，固连的方式可以根据具体车轮5本身设计的接口型式，选用过盈配合连接、螺栓连接或设计与车轮轴相同的连接端实现，本实施例使用与车轮5通孔匹配的凸缘，这个凸缘与车轮5的通孔过盈配合。过渡体51第二端设有圆孔，这个圆孔套设在支撑轴21的第二端，这个圆孔的轴线与车轮5的轴线重合，过渡体51与支撑轴21只有微小的旷量，以便过渡体51在支撑轴21上顺畅的转动。
过渡体51在支撑轴21的轴向要有限位，以抵抗磨轮总成4磨削时的分力。进一步的，当磨削分力与过渡体51套入支撑轴21的方向一致时(如图5所示)，只需要限制装入方向的轴向移动，具体的，优选，过渡体51第二端端面与摆臂2的侧面接触实现轴向限位；还可以，过渡体51第二端的圆孔设计成盲孔，这个盲孔的底部与支撑轴21第一端端面接触实现轴向限位。当磨削分力与过渡体51套入支撑轴21的方向不一致时，过渡体51第二端的圆孔设计成通孔，装入支撑轴21后，支撑轴21第一端漏出，在漏出的支撑轴21上固连限位端，限位端和过渡体第一端端面接触实现轴向限位。车轮5的规格和型号多种多样，只需要修改与车轮5固连的过渡体51第一端，磨削工具就能适应不同规格的车轮5。
为了实现摆臂2的第二端与固连在底板1上的轴线摆动连接，可以采用如图2和图7所示的方案，第二支架13与底板1第二端固连，第二支架13上设有一个通孔，沿底板1上表面法向视图观察，第二支架13通孔的轴线与磨轮总成4轴线形成一个夹角a(图5所示)，a大于0°且小于90°，更确切的，a优选范围是不小于0.5°且不大于5°；沿底板1上表面展向观察，第二支架13通孔的轴线与磨轮总成4轴线平行。摆臂2第二端设置一个弹性孔，这个孔的轴线与支撑轴21平行，摆臂2第二端的弹性孔被穿过第二支架13通孔的凸轴22***，调整摆臂2、第二支架13和凸轴22端面的轴向间隙，使得间隙最小，紧固摆臂2第二端的弹性孔侧面螺栓，使得弹性孔抱紧凸轴22，实现将摆臂2和凸轴22固连，并保持之前调整状态，使得摆臂2可以绕第二支架13通孔轴线顺畅且无旷量的摆动。第二支架13优选现有技术中批量生产的标准件。还可以采用以下方案，第二支架13的通孔与凸轴22固连，凸轴22伸出第二支架13的部分设有外螺纹，摆臂2第二端设置一个螺纹孔，螺纹孔的轴线与支撑轴21平行，凸轴22的外螺纹栓入摆臂2第二端的螺纹孔中，且摆臂2的侧面和第二支架13间留有间隙，容纳摆臂2摆动时的轴向移动，摆臂2和第二支架13是螺纹副连接，由于摆臂2摆动的角度较小且不超过1/4周，在摆臂2摆动时螺纹副连接仅仅会产生微小的轴向移动，是可以忽略的，所以摆臂2和第二支架13的摆动连接可以用螺纹副连接替代，进一步简化了结构。
如图5所示，车轮5与磨轮总成4接触，且要保证车轮5全部的宽度都要与磨轮总成4工作面接触，由于夹角a的角度很小，且车轮5表面接触时会变形，可以认为每个车轮的素线和磨轮总成4的素线是充分接触的，这样保证车轮5完整的外周面都被磨削到。磨轮总成4旋转方向的选择，要使得所产生的车轮5轴向分力F2的方向与过渡体51套入支撑轴21的方向一致，这样便于车轮5的快速更换，并且简化了过渡体51在支撑轴21的轴向限位的设计，降低了成本。
磨轮总成4对车轮5进行磨削时，在他们两者件要施加一定的压力，这个压力可以是人工按压摆臂2和底板1来实现，也可以采用以下方案。如图2、图3和图4所示，弹性元件24第一端固连摆臂2上，第二端固连在底板1上，使得摆臂2和底板1有相向运动的趋势，从而对磨轮总成4和车轮5之间产生压紧力。进一步的，如图6所示，弹性元件24是拉伸弹簧，第一端钩挂在摆臂2上的孔中；第二端钩挂在底板1的孔中。
另外，为了便于控制车轮5磨削的程度，保证对多个车轮磨削时的一致性，以及避免操作者一直在磨削过程中的看护，需要设计一个限制摆臂2和底板1间开合角度的限位装置。限位装置如图2和图6所示，摆臂2侧面伸出限位支架23，限位支架23设有贯穿的螺纹孔，限位螺栓231栓入限位支架23的螺纹孔中，限位螺栓231端部顶在底板1，进一步的，限位螺栓231端部顶在第一支架12上表面，调节限位螺栓231伸出限位支架23的长度，从而限制摆臂2和底板1间开合角度。进一步的，为了使限位螺栓231伸出的长度稳定，不会轻易的受震动变化，可以将限位支架23的螺纹孔与限位螺栓231轻微过盈配合，即限位支架23的螺纹孔挤压为长圆孔；或增加一个螺母，当限位螺栓231调整好后，随即用这个螺母再并紧。
具体的，实施例二，
如图8所示，在实施例一的基础上，将动力装置3直接与第一支架12固连，将减速器32壳体与第一支架12固连，连接轴61设计为较短的形态，由于磨轮总成4距离动力装置3更近了，悬臂的程度降低，切削力也相应减小，可以省去轴承62和轴承62对应的安装位置，其他连接方式不变，可以获得更紧凑的结构，便携性好。
进一步的可以直接取消连接轴总成6，将动力装置3的输出轴直接与磨轮总成4的柄部42同轴固连，固连的方式可以是焊接、锥度连接(柄部42设计为外锥、动力装置3输出轴端面设计内锥，外锥和内锥配合锁紧固连，优选莫氏锥度)、轴孔配合连接(动力装置3输出轴端面设计盲孔，柄部42***盲孔中，两者过盈配节，或者两者是间隙配合，间隙间添加胶水固连)或螺纹副连接(即，将动力总成3的输出轴端面设计为螺纹孔，柄部42设计为螺柱，柄部42的螺柱栓入动力总成3输出轴端面的螺纹孔中，且切削的周向分力使得螺纹副旋向紧的方向)等现有技术连接方式。
进一步的还可以是动力装置3的输出轴就是柄部42。
本发明通过设计车轮5和磨轮总成4的相对位置关系，将磨轮总成4的旋转运动分解为切削力和驱动力，达到了与传统车削工具复杂机械机构相同的功能，简化了结构降低了成本，便于携带，磨削效果好，并且可以适用于多种规格的轮胎的磨削。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.磨削工具，包括底板(1)、摆臂(2)、动力装置(3)、磨轮总成(4)和第一支架(12)，其特征是，第一支架(12)与底板(1)固连，磨轮总成(4)与底板(1)旋转连接，动力装置(3)与第一支架(12)固连，动力装置(3)驱动磨轮总成(4)转动，磨轮总成(4)的外圆周面是工作面，磨轮总成(4)工作面的轴线与磨轮总成(4)转动的轴线重合；车轮(5)与摆臂(2)的第一端旋转连接，摆臂(2)的第二端与固连在底板(1)上的轴线摆动连接，车轮(5)的旋转轴线与摆臂(2)的摆动轴线平行，车轮(5)的旋转轴线与磨轮总成(4)的旋转轴线存在夹角a，a大于0°且小于90°。
2.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，动力装置(3)包括电机(31)和减速器(32)，电机(31)的输出轴与减速器(32)的输入端连接，减速器(32)的输出轴与磨轮总成(4)连接。
3.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，所述的磨轮总成(4)由磨轮(41)和柄部(42)组成，磨轮(41)外周面是参与磨削的工作面，磨轮(41)的工作面中心线与柄部(42)的轴线重合。
4.根据权利要求3所述的磨削工具，其特征是，所述的磨轮(41)由磨轮本体和砂纸组成，砂纸可以粘贴在磨轮本体的外周面；
所述的动力装置(3)输出轴与柄部(42)是螺纹副连接。
5.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，还包括支撑轴(21)，支撑轴(21)是光轴，支撑轴(21)第一端与摆臂(2)第一端固连；
还包括过渡体(51)，过渡体(51)第一端设有与车轮(5)中心的接口固连，过渡体(51)第二端设有圆孔，这个圆孔套设在支撑轴(21)的第二端，过渡体(51)在支撑轴(21)上转动，过渡体(51)在支撑轴(21)的轴向要有限位，以抵抗磨轮总成(4)磨削时的分力。
6.根据权利要求5所述的磨削工具，其特征是，磨削分力与过渡体(51)套入支撑轴(21)的方向一致，过渡体(51)第二端端面与摆臂(2)的侧面接触实现轴向限位。
7.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，还包括第二支架(13)，第二支架(13)与底板(1)第二端固连，第二支架(13)上设有一个通孔，沿底板(1)上表面法向视图观察，第二支架(13)通孔的轴线与磨轮总成(4)轴线形成一个所述的夹角a；沿底板(1)上表面展向观察，第二支架(13)通孔的轴线与磨轮总成(4)轴线平行。
8.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，还包括第二支架(13)，第二支架(13)的通孔与凸轴(22)固连，凸轴(22)伸出第二支架(13)的部分设有外螺纹，摆臂(2)第二端设置一个螺纹孔，螺纹孔的轴线与支撑轴(21)平行，凸轴(22)的外螺纹栓入摆臂(2)第二端的螺纹孔中，摆臂(2)和第二支架(13)是螺纹副连接。
9.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，还包括弹性元件(24)，弹性元件(24)第一端固连摆臂(2)上，第二端固连在底板(1)上，使得摆臂(2)和底板(1)有相向运动的趋势。
10.根据权利要求1所述的磨削工具，其特征是，还包括限制摆臂(2)和底板(1)间开合角度的限位装置。
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