仿形導(dǎo)軌在磨削線中的應(yīng)用

陳婉瓊

摘要：本文為了提高磁瓦磨削的精度及磁瓦外觀合格率，降低勞動強度及提高生產(chǎn)效率，對磁瓦定位導(dǎo)軌進行改良：制作相應(yīng)的仿形導(dǎo)軌，把它充分利用于磨削線中進行加工生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：磁瓦;磨削線;仿形導(dǎo)軌;Cr12

0 ?引言

永磁鐵氧體磁瓦的磨加工，由于其加工工藝的特殊性，一直是困擾永磁鐵體磁瓦生產(chǎn)企業(yè)的難題之一，故磨加工成為生產(chǎn)過程中的瓶頸工序。與此同時日趁自動化的生產(chǎn)模式更是大幅提高了對批量生產(chǎn)企業(yè)的要求和挑戰(zhàn)。在此形勢下公司要求我們根據(jù)現(xiàn)擁有的技術(shù)經(jīng)驗進行探索，對磨加工的工裝夾具進行改良：采用了仿形導(dǎo)軌，把相應(yīng)的磨床機進行聯(lián)機，以磨削線方式進行批量生產(chǎn)，以便達到降低員工的勞動強度和提高了勞動生產(chǎn)率，同時也實現(xiàn)了生產(chǎn)的批量化和快速化，縮短了磁瓦的交貨期，從而為公司省了大量的人力、物力。

1 ?永磁鐵氧體磁瓦（圖1）

磁瓦由外弧、內(nèi)弧、弦寬、軸高、夾角、壁厚構(gòu)成。根據(jù)磁瓦用作微電機中的功能方面可分為：做定子的磁瓦（一般夾角由60度至145度之間）及做轉(zhuǎn)子的磁瓦（夾角由30度至45度之間）;從磁瓦的形狀、大小可分為小型磁瓦、中型磁瓦、大型磁瓦;從用途方面適用于汽車電機、摩托車電機、冰箱壓縮機、按摩椅電機及其它辦公自動化領(lǐng)域。隨著我國信息產(chǎn)業(yè)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，對永磁鐵氧體磁瓦的需求量猛增。相應(yīng)地為永磁鐵氧體生產(chǎn)提供了很好的機遇，同時也是挑戰(zhàn)。國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家將磁瓦方向轉(zhuǎn)到了瓦形磁瓦生產(chǎn)上，但大部分廠家生產(chǎn)磁瓦的成品率不很高，而磁瓦最終形狀、尺寸都是由磨加工工序完成，故企業(yè)努力提升磁瓦的磨削質(zhì)量水平。

2 ?線性導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及在磨加工生產(chǎn)過程中存在的磁瓦質(zhì)量問題

2.1 線性導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)

磁瓦的形狀最終靠磨加工來完成，如果磨削夾具的設(shè)計不合理、磨削時造成磁瓦的尺寸、外觀不符，直接影響磁瓦磨削質(zhì)量，而磨削夾具包括砂輪設(shè)計、定位用的上、下導(dǎo)軌設(shè)計。因砂輪設(shè)計及砂輪的加工精度都能符合目前公司的要求，故對磁瓦在磨削過程中對定位導(dǎo)軌進行改良顯得尤為重要。

磁瓦的磨加工以前通常是采用雙工位通過式瓦形磁體磨床，磨加工的主要工裝夾具之一：定位導(dǎo)軌一直來都是采用線性導(dǎo)軌，是由兩條YG8合金鑲嵌在一塊45#鋼板上見圖2。

2.2 線性導(dǎo)軌在磨加工過程中存在的質(zhì)量問題

①線性導(dǎo)軌容易磨損：磁瓦在磨削內(nèi)、外R時，由于磨削時磁瓦與合金互相磨擦，采用的是線接觸，合金邊容易磨損，當(dāng)班維修工平均每班次都需拆導(dǎo)軌出來返修二次。若線性導(dǎo)軌已磨損，在磨削過程中未及時發(fā)現(xiàn)仍在生產(chǎn)，就會造成磁瓦的壁厚尺寸控制不穩(wěn)定。

②線性導(dǎo)軌，接觸面小，受力面積小，在磨削過程磁瓦會受到一定的磨削力 ，因磁瓦屬易碎品，在磨削時采用線性導(dǎo)軌會常出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象，造成卡機、操作工需停機、清理，影響生產(chǎn)進度及企業(yè)效率。

③線性導(dǎo)軌，只用兩直角邊，定位不足，在磁瓦磨削過程中會出現(xiàn)磁瓦外弧起級、內(nèi)弧起級;磁瓦弦寬邊大邊小;高低腳現(xiàn)象的外觀缺陷不良見圖3，有的磁瓦外觀不良率可達20%;磁瓦的兩邊壁厚差差異大，要求兩邊壁厚差≤0.05。

④YG8硬質(zhì)合金鋼屬于鎢鈷類硬質(zhì)合金，它硬度高、耐磨性好、熱硬性好，其缺點是脆性大。45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高，但易切削加工，我公司以前常把它做導(dǎo)軌基體。以前線性導(dǎo)軌全部采用45#鋼鑲嵌YG8，在使用過程中會出現(xiàn)YG8從45#鋼中脫落現(xiàn)象。在使用過程中，導(dǎo)軌受力不均勻也容易出現(xiàn)崩缺，迫使返修，甚至報廢，影響企業(yè)生產(chǎn)進度及增加企業(yè)成本。

3 ?定位導(dǎo)軌的改良

由于線性導(dǎo)軌在磨削中體現(xiàn)出以上多方面的缺陷，同時結(jié)合材料成本和生產(chǎn)實際狀況，為了提高磨削效率和穩(wěn)定磁瓦的尺寸，減小導(dǎo)軌的磨損和返修，降低磁瓦外觀不良缺陷，制作了相應(yīng)的仿形導(dǎo)軌。仿形導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路：加大磁瓦與導(dǎo)軌接觸面，使導(dǎo)軌提高耐用度，不用經(jīng)常更換導(dǎo)軌，使磁瓦不容易碎裂，減少卡機現(xiàn)象。

仿形導(dǎo)軌就是導(dǎo)軌的形狀與磁瓦弧面接近。磨削磁瓦時，導(dǎo)軌與磁瓦弧面接觸，大大提高磁瓦在磨削時的支承力，減小導(dǎo)軌磨損。此類導(dǎo)軌的設(shè)計是根據(jù)磁瓦R大小決定，下砂輪導(dǎo)軌保證導(dǎo)軌與磁瓦有2/3處接觸;上砂輪導(dǎo)軌根椐磁瓦內(nèi)R尺寸、夾角、弦長與導(dǎo)軌有0.05mm的間隙，確保磁瓦在導(dǎo)軌上滑行自如。

磁瓦內(nèi)R座在仿形導(dǎo)軌上，由仿形導(dǎo)軌的R位置和夾角定位，使磁瓦與導(dǎo)軌貼緊接處，磨削時磁瓦不會左右擺動;根據(jù)磨削加工過程中所處的作用，磨削線中的仿形導(dǎo)軌采用全部Cr12材料或者Cr12與合金鑲嵌兩種方式。

①Gr12導(dǎo)軌加工：按圖粗加工、把全部孔鉆好，淬火處理，HRC58～62按圖尺寸平磨好基準，用線切割加工而成。

②合金導(dǎo)軌加工：按圖粗加工、基體和合金把全部孔鉆好，用環(huán)氧樹脂粘合，平磨好基準，用線切割加工而成。

③我公司由于考慮批量生產(chǎn)，導(dǎo)軌材料用量大，為考慮降低生產(chǎn)成本，同時導(dǎo)軌需耐用，制造加工要簡單，同時考慮裝配方便。故結(jié)合Cr12與YG8的優(yōu)缺點，現(xiàn)在磨削線生產(chǎn)中的導(dǎo)軌材料絕大部分都采用Cr12，考慮到磨削磁瓦內(nèi)、外R時磨削切削力大，要求導(dǎo)軌更具有耐磨性，仍會用Cr12鑲嵌YG8的導(dǎo)軌相結(jié)合。

我們對定位導(dǎo)軌進行了改良，同時把仿形導(dǎo)軌充分利用于磁瓦磨削線批量生產(chǎn)過程中，見圖4。仿形導(dǎo)軌現(xiàn)用于磨削線中，基本上磨削完一批生產(chǎn)訂單后待轉(zhuǎn)換另一款磁瓦時才更換返修、返切割。

4 ?磨削線中仿形導(dǎo)軌的設(shè)計及類別

在磨削線中的仿形導(dǎo)軌裝配時采用卡槽接位，導(dǎo)軌底座由M10螺絲緊固。它在磨削線中的作用體現(xiàn)在定位、支撐、過渡方面：

①仿形導(dǎo)軌運用于磁瓦的粗磨內(nèi)、外R;精磨內(nèi)R;精磨外R中，起到了支撐及定位的作用。由于此處磨削磁瓦時采用高速回轉(zhuǎn)砂輪磨削，磨削切削力大，考慮到導(dǎo)軌需更具耐磨性，故此處的仿形導(dǎo)軌則采用Cr12與YG8鑲嵌制作見圖5。圖中仿形上導(dǎo)軌R位及夾角是根據(jù)磁瓦圖紙中磁瓦內(nèi)弧及夾角決定;導(dǎo)軌的長度則由機床中砂輪的切削長度決定;仿形導(dǎo)軌槽深此值設(shè)計時必須考慮磁瓦要能剛好放進，一般按磁瓦實際計算出的高度增加0.5～1，合金鑲嵌深度為5～10。

②仿形導(dǎo)軌還運用于磁瓦倒內(nèi)、外角時起到固定、支撐的作用?？紤]到此導(dǎo)軌在磁瓦倒角時只是負責(zé)把磁瓦支撐住，固定好位置由倒角砂輪進行上、下運動而切削出磁瓦的內(nèi)R、外R倒角深度。此仿形導(dǎo)軌用Gr12加工，它的長度及螺絲孔距則根據(jù)倒角機床來確定，仿形導(dǎo)軌的弧面尺寸則由需倒角的磁瓦內(nèi)弧，外弧的R來確定。

③磨削線中，應(yīng)用最廣還是過渡導(dǎo)軌，它在磨削線中起到導(dǎo)向、支撐的作用，確保磁瓦在磨削線中順暢通行。目前，國內(nèi)的磁瓦受現(xiàn)行壓機設(shè)備先進性的限制，燒結(jié)坯經(jīng)燒結(jié)出來后，弦寬、高度的尺寸公差都仍需要由磨加工工序完成。故磁瓦在磨削線生產(chǎn)過程中，需經(jīng)過磨弦寬、磨高度，磨內(nèi)R、外R，倒內(nèi)、外角以上各工步，各工步間的銜接、導(dǎo)向、過渡位置也都需用到用Cr12的仿形導(dǎo)軌。它的設(shè)計思路主要是依據(jù)磁瓦的弧面尺寸、夾角，根據(jù)兩設(shè)備過渡間的距離確定導(dǎo)軌長度，同時也可采取分段銜接，現(xiàn)過渡導(dǎo)軌長度一般有140、170、190、220，當(dāng)然也會根據(jù)實際設(shè)備結(jié)構(gòu)狀況作些避空處理的。

5 ?仿形導(dǎo)軌的生產(chǎn)應(yīng)用效果

在磁瓦磨削線生產(chǎn)過程中，運用了仿形導(dǎo)軌，體現(xiàn)了磨削夾具設(shè)計的合理性，使磁瓦的磨加工有了質(zhì)的飛躍，具體體現(xiàn)在如下幾方面：

5.1 提高了磨削磁瓦的尺寸加工精度

一般情況客戶要求磁瓦中間壁厚公差在±0.1的范圍內(nèi);要求兩邊壁厚差≤0.05而現(xiàn)通過采用仿形導(dǎo)軌的磨削線加工，磁瓦中間壁厚公差能控制在±0.05的范圍內(nèi)，磁瓦的兩邊壁厚差能控制在≤0.03范圍內(nèi)。

5.2 外觀合格率的提高

運用了仿形導(dǎo)軌耐磨，減少裝拆，磁瓦過渡順暢，外觀不良缺陷都得到了不同程度的降低。現(xiàn)磨削線的外觀合格率平均可達到85%以上，跟以前相比，磁瓦外觀合格率會提升：5～10%。

5.3 生產(chǎn)效率的提高

采用仿形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，統(tǒng)一由模具車間批量制作。因結(jié)構(gòu)簡單，采用卡槽接位，維修工安裝、調(diào)試方便;因磨削線較長，達10～12m，每條磨削線需二位員工操作，一位負責(zé)磨削線的前端;一位負責(zé)磨削線的后端，當(dāng)然磨削效率仍受磁瓦的形狀大小、加工難易影響，但總體粗略比較，采用仿形導(dǎo)軌磨削線的磨削效率會比以前配置線性導(dǎo)軌磨削方式提高了至少5倍。

5.4 生產(chǎn)安全性的提高

線性導(dǎo)軌由于線接觸，鑲嵌的合金長而窄，合金磨損快，而磁瓦在磨削過程中會經(jīng)常出現(xiàn)崩缺的碎片而阻塞磁瓦前進而導(dǎo)致機臺卡機，這時操作工必須待高速運轉(zhuǎn)砂輪完全停止，再用鐵絲把磁瓦碎片疏通、清理出來。有的操作工未嚴格按操作規(guī)程操作，導(dǎo)致碎片飛出，傷到身體某部位。而采用仿形導(dǎo)軌的磨削線由于銜接緊密，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的狀況大大減少。同時因此夾具裝配時結(jié)構(gòu)簡單，維修工只要按統(tǒng)一基準進行裝配，而線性導(dǎo)軌的合金磨損則由維修工在工具磨設(shè)備中返修，維修工稍有操作不慎，會傷及手指。

5.5 材料成本偏低

線性導(dǎo)軌由于鑲嵌的合金面積大，合金價格高，故生產(chǎn)成本便高。如03W0875此款磁瓦經(jīng)磨削內(nèi)、外R、倒角、磨高度等一系列的工裝夾具累計成本達至少需5500元，而采用仿形導(dǎo)軌，絕大部分材料采用Cr12，只是精磨內(nèi)、外R的導(dǎo)軌中鑲合一部分合金，它在磨削線的仿形導(dǎo)軌的價格為4000元，一款磁瓦的工裝夾具成本便可省1500元/套。

綜合以上優(yōu)勢，目前公司擁有此類磨削線有幾十條見圖6，每天兩班制進行磁瓦的批量化生產(chǎn)，每月達1億多的產(chǎn)值。所以磁瓦的磨加工采用合理的工裝夾具、先進的工藝技術(shù)及配套先進的工藝設(shè)備是確保規(guī)模化生產(chǎn)永磁鐵氧體的關(guān)鍵。

6 ?結(jié)束語

通過參加了此次磨加工工裝夾具改良項目，認識到只要深入生產(chǎn)一線，多觀察，多探討，不斷地進行嘗試、實踐;同時把學(xué)到的理論知識運用到實際生產(chǎn)中，必然會給企業(yè)帶來不同程度的效率，降低磁瓦的生產(chǎn)成本。雖然目前采用此仿形導(dǎo)軌的磨加工方式得到同行的一致認可，但相信在科技日新月異的當(dāng)今社會中，沒有最完好的機械制作方式可言，只有制作水平和科技知識不斷進步和提升，以使企業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展，達到雙贏。

參考文獻：

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[2]機械設(shè)計手冊.

[3]《磁性磁瓦標準化與質(zhì)量》會刊.

[4]工裝夾具設(shè)計手冊.