仿形磨邊機的質(zhì)量缺陷分析方法

張海鷹

ZHANG Hai-ying

（湖南城市學院 建筑與城市規(guī)劃學院，益陽 413000）

0 引言

仿形磨邊機是一種廣泛應(yīng)用于加工各種薄脆性復(fù)雜外形產(chǎn)品的設(shè)備，如手機、手表玻璃屏幕等。由于這些產(chǎn)品加工精度要求高，而且形狀復(fù)雜多樣，加工難度比較大。玻璃加工要求磨削速度快，更換工件頻繁，因此必須能快速磨削、快速停機、快捷換件。對于手機玻璃，磨邊精度一般要求在0.005～0.01mm，倒邊精度小于0.005mm，目前市場上廣泛使用的高精度FM型系列仿形磨邊機，能加工直徑300mm以下的各種異型視窗玻璃產(chǎn)品。

筆者參與了FM型系列仿形磨邊機的設(shè)計和制造，F(xiàn)M型系列仿形磨邊機結(jié)構(gòu)合理、可靠性較好，但在使用過程中，由于精度要求高，調(diào)試與保養(yǎng)都非常嚴格，目前，同類型產(chǎn)品已經(jīng)廣泛用于玻璃視窗、手表、首飾加工等行業(yè)。仿形磨邊機的常見產(chǎn)品質(zhì)量缺陷有工件破裂、形狀不準、精度不合格、歪邊、倒邊不勻等，影響因素復(fù)雜多樣，必須理解機器缺陷形成機理，采用順序查找的方法更容易找準原因和維修方向，現(xiàn)將仿形磨邊機或相關(guān)磨床產(chǎn)品的機械部分質(zhì)量缺陷分析與維修技巧進行總結(jié)，對生產(chǎn)和使用仿形磨邊機提供幫助。

1 仿形磨邊機的質(zhì)量問題機理

仿形磨邊機機械部分主要由五部分組成，即工作臺、砂輪架、導(dǎo)軌機架、箱體和底板，傳動系統(tǒng)采用齒輪傳動。下面以手機玻璃加工為例說明常見的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷現(xiàn)象：工件破裂、形狀尺寸不準、精度不合格、歪邊、大小頭、斜邊、倒邊不勻等，這些缺陷的產(chǎn)生來自仿形磨邊機各個不同的部件、零件質(zhì)量或裝配問題。首先分析仿形磨邊機的各個部件的主要功能和質(zhì)量缺陷模式。

1.1 各主要部件的主要功能

工作臺組件：由工作臺座體、左右主軸和套筒、主軸鎖緊機構(gòu)、工件夾持機構(gòu)、緩沖剎車裝置、凸輪頂桿部件等組成。工作臺座體與導(dǎo)軌機架用滾柱交叉直線導(dǎo)軌副連接；左右主軸安裝在套筒內(nèi)，可以夾持工件繞軸線旋轉(zhuǎn)；主軸鎖緊機構(gòu)由套筒固定在工作臺座體軸孔內(nèi)；工件夾持機構(gòu)賦予工件夾頭足夠的壓力，確保工件穩(wěn)定磨削；緩沖剎車裝置對停機起到緩沖平穩(wěn)剎車的作用；凸輪頂桿部件由彈簧與導(dǎo)軌機架連接，為工作臺座體左右移動儲存能量。

砂輪架組件：由砂輪架座體、砂輪軸和套筒、滑板部件、凸輪頂桿部件和砂輪殼體及砂輪等組成。砂輪架座體用滾柱交叉直線導(dǎo)軌副安裝在導(dǎo)軌機架上，保證砂輪架作平穩(wěn)的前后運動；砂輪軸安裝在套筒內(nèi)，采用過盈配合，確保砂輪旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠；滑板部件是為仿形靠模準確定位的部件，安裝在砂輪架座體的左側(cè)導(dǎo)槽內(nèi)；凸輪頂桿部件為砂輪架前后運動儲存能量。

導(dǎo)軌機架組件：是仿形磨邊機的床身支架和導(dǎo)軌骨架，由機體、傳動輪部件、前后凸輪部件、前后定位裝置、氣缸固定裝置等組成。機體起承重和導(dǎo)向的作用；傳動輪部件能把動力傳遞給工作臺和砂輪架；前后凸輪部件能傳動力矩和壓縮彈簧儲存能量；前后定位裝置能對工作臺和砂輪架準確定位。

傳動部分采用齒輪傳動，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高，需要較高的安裝精度。

1.2 出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的模式

工作臺由小功率三相異步電機驅(qū)動左右兩主軸低速旋轉(zhuǎn)，兩主軸夾持工件，仿形靠模安裝在左主軸上，主軸、靠模、工件同時低速旋轉(zhuǎn)。砂輪架由高速電機驅(qū)動，安裝在精密導(dǎo)軌上前后運動，仿形磨邊機砂輪架由帶軸滾針軸承頂住仿形靠模，前后運動距離由仿形靠模的外形決定，也決定了砂輪磨削工件的形狀。工件的磨削過程需要砂輪架和工作臺協(xié)調(diào)運動完成。整個過程需要保證砂輪架和工作臺的運動平穩(wěn)可靠和仿形加工的精度，影響產(chǎn)品質(zhì)量的模式主要有以下幾個方面。

1.2.1 工作臺的質(zhì)量缺陷

左右主軸和套筒尺寸不合格、固定不確實將導(dǎo)致工件尺寸不合格，左右軸中心不同高回導(dǎo)致玻璃破裂和大小頭缺陷；工件夾持機構(gòu)需要有力可靠，否則會出現(xiàn)工件外形缺陷；緩沖剎車裝置必須有足夠的簧力，剎車尼龍厚度和摩擦力不夠?qū)е峦庑尾粶?；工作臺座體的底面直線度和平面度等直接影響產(chǎn)品的外形和歪邊；凸輪頂桿部件等運動受阻滯，將影響外形和精度。

1.2.2 砂輪架的質(zhì)量缺陷

砂輪架座體的底面直線度和平面度等會導(dǎo)致產(chǎn)品的外觀和歪邊；砂輪軸與左右主軸中心不同高將影響外形；砂輪軸和套筒尺寸不合格、固定不確實將導(dǎo)致工件破裂和大小頭；滑板部件是仿形靠模準確定位的部件，定位的準確影響尺寸和精度；凸輪頂桿部件等運動受阻滯，影響外形和精度。

1.2.3 導(dǎo)軌機架的質(zhì)量缺陷

導(dǎo)軌機架上端面的平面度和直線度影響外形尺寸和精度，前后架的垂直度導(dǎo)致斜邊和歪邊；傳動輪部件、前后凸輪部件運動平穩(wěn)及間隙可影響外形；前后定位裝置的準確定位直接影響尺寸大小精度。

1.2.4 箱體和底板的質(zhì)量缺陷

箱體和底板都采用鑄鐵件，需要進行時效處理，箱體和底板的變形將影響產(chǎn)品外形和穩(wěn)定性；底板傳動軸部分會影響產(chǎn)品精度和外形。

1.2.5 裝配質(zhì)量缺陷

工作臺和砂輪架驅(qū)動電機由皮帶傳動，傳動的穩(wěn)定性可導(dǎo)致產(chǎn)品外形和精度不合格；齒輪傳動部分要求間隙合理、傳動平穩(wěn)、潤滑充分，否則會導(dǎo)致外形不均勻、尺寸不規(guī)則。

2 用順序查找法分析缺陷原因

按照質(zhì)量缺陷的模式、質(zhì)量問題產(chǎn)生的部位，分析質(zhì)量缺陷發(fā)生的原因，我們可以根據(jù)質(zhì)量缺陷發(fā)生的概率來統(tǒng)計，準確統(tǒng)計缺陷發(fā)生概率和缺陷產(chǎn)生的部位概率，可以大大提高故障診斷的速度和準確性。

2.1 仿形磨邊機質(zhì)量缺陷概率大小順序

根據(jù)近幾年幾個主要生產(chǎn)和使用廠家的5000臺仿形磨邊機情況統(tǒng)計，每臺使用壽命大致為15000小時，仿形磨邊機故障和產(chǎn)品質(zhì)量缺陷符合浴盆曲線，質(zhì)量缺陷發(fā)生順序為：外形大小精度—大小頭—歪邊—倒邊不勻—斜邊—破裂—其他。

2.2 各種質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的部位

在生產(chǎn)過程中，統(tǒng)計三個廠家六個車間的機器調(diào)試情況和檢驗記錄，常見質(zhì)量缺陷發(fā)生的部位：工作臺和砂輪架的主軸中心不同高；工作臺和砂輪架的底面直線度與平面度誤差；砂輪架的滑塊部件；傳動齒輪的間隙；工作臺和砂輪架的主軸與座體軸心的同軸度；工作臺緩沖機構(gòu)的可靠性；仿形靠模的精度；工件夾持機構(gòu)的可靠性。質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的部位順序：工作臺—砂輪架—導(dǎo)軌機架—齒輪傳動系統(tǒng)—靠模—底板—箱體。

2.3 順序查找缺陷的成因

掌握了各種缺陷模式和常見的缺陷產(chǎn)生部位，根據(jù)現(xiàn)場機器情況，可以有順序、有重點的對缺陷定位，找出缺陷原因。

2.3.1 外形尺寸精度缺陷原因

工作臺和砂輪架的主軸中心不同高—作臺和砂輪架的主軸與座體軸心的同軸度—傳動齒輪的間隙—仿形靠模的精度—工件夾持機構(gòu)的可靠性—工作臺緩沖機構(gòu)的可靠性。

2.3.2 大小頭缺陷原因

工作臺和砂輪架的主軸與座體軸心的同軸度—工作臺和砂輪架的底面直線度與平面度誤差—工件夾持機構(gòu)的可靠性—工作臺緩沖機構(gòu)的可靠性。

2.3.3 歪邊缺陷原因

工作臺和砂輪架的底面直線度與平面度誤差—仿形靠模的精度—砂輪架軸心與導(dǎo)軌機架平行度—工件夾持機構(gòu)的可靠性。

2.3.4 倒邊不勻缺陷原因

工件夾持機構(gòu)的可靠性—工作臺和砂輪架的底面直線度與平面度誤差—仿形靠模的精度—傳動齒輪的間隙。

2.3.5 產(chǎn)品破裂缺陷原因

傳動齒輪的間隙—工件夾持機構(gòu)的可靠性—工作臺緩沖機構(gòu)的可靠性—其他。

3 結(jié)論

采用順序查找的方法對仿形磨邊機分析質(zhì)量缺陷，對生產(chǎn)和維護保養(yǎng)仿形磨邊機提供了明晰的思路，根據(jù)各種質(zhì)量缺陷原因的概率大小，查找質(zhì)量影響模式，再根據(jù)質(zhì)量缺陷模式去查找缺陷部位，由大至小，有順序、有規(guī)律地對各類質(zhì)量缺陷進行分析定位，這是一種快速有效的質(zhì)量缺陷分析方法。

[1]張海鷹.仿形靠模的計算機設(shè)計方法[M].裝備制造,2009.

[2]張海鷹.自動榴彈發(fā)射器的故障診斷與維修[M].石家莊:軍械維修工程學會,2001.

[3]濮良貴.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2005.