仿形磨邊機的質量缺陷分析方法

張海鷹

ZHANG Hai-ying

（湖南城市學院 建筑與城市規劃學院，益陽 413000）

0 引言

仿形磨邊機是一種廣泛應用于加工各種薄脆性復雜外形產品的設備，如手機、手表玻璃屏幕等。由于這些產品加工精度要求高，而且形狀復雜多樣，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品。

筆者參與了FM型系列仿形磨邊機的設計和制造，FM型系列仿形磨邊機結構合理、可靠性較好，但在使用過程中，由于精度要求高，調試與保養都非常嚴格，目前，同類型產品已經廣泛用于玻璃視窗、手表、首飾加工等行業。仿形磨邊機的常見產品質量缺陷有工件破裂、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，現將仿形磨邊機或相關磨床產品的機械部分質量缺陷分析與維修技巧進行總結，對生產和使用仿形磨邊機提供幫助。

1 仿形磨邊機的質量問題機理

仿形磨邊機機械部分主要由五部分組成，即工作臺、砂輪架、導軌機架、箱體和底板，傳動系統采用齒輪傳動。下面以手機玻璃加工為例說明常見的產品質量缺陷現象：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，這些缺陷的產生來自仿形磨邊機各個不同的部件、零件質量或裝配問題。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、工件夾持機構、緩沖剎車裝置、凸輪頂桿部件等組成。工作臺座體與導軌機架用滾柱交叉直線導軌副連接；左右主軸安裝在套筒內，可以夾持工件繞軸線旋轉；主軸鎖緊機構由套筒固定在工作臺座體軸孔內；工件夾持機構賦予工件夾頭足夠的壓力，確保工件穩定磨削；緩沖剎車裝置對停機起到緩沖平穩剎車的作用；凸輪頂桿部件由彈簧與導軌機架連接，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軌副安裝在導軌機架上，保證砂輪架作平穩的前后運動；砂輪軸安裝在套筒內，采用過盈配合，確保砂輪旋轉的穩定可靠；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導槽內；凸輪頂桿部件為砂輪架前后運動儲存能量。

導軌機架組件：是仿形磨邊機的床身支架和導軌骨架，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，結構緊湊、傳動效率高，需要較高的安裝精度。

1.2 出現產品質量缺陷的模式

工作臺由小功率三相異步電機驅動左右兩主軸低速旋轉，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。砂輪架由高速電機驅動，安裝在精密導軌上前后運動，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調運動完成。整個過程需要保證砂輪架和工作臺的運動平穩可靠和仿形加工的精度，影響產品質量的模式主要有以下幾個方面。

1.2.1 工作臺的質量缺陷

左右主軸和套筒尺寸不合格、固定不確實將導致工件尺寸不合格，左右軸中心不同高回導致玻璃破裂和大小頭缺陷；工件夾持機構需要有力可靠，否則會出現工件外形缺陷；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導致外形不準；工作臺座體的底面直線度和平面度等直接影響產品的外形和歪邊；凸輪頂桿部件等運動受阻滯，將影響外形和精度。

1.2.2 砂輪架的質量缺陷

砂輪架座體的底面直線度和平面度等會導致產品的外觀和歪邊；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 導軌機架的質量缺陷

導軌機架上端面的平面度和直線度影響外形尺寸和精度，前后架的垂直度導致斜邊和歪邊；傳動輪部件、前后凸輪部件運動平穩及間隙可影響外形；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品外形和穩定性；底板傳動軸部分會影響產品精度和外形。

1.2.5 裝配質量缺陷

工作臺和砂輪架驅動電機由皮帶傳動，傳動的穩定性可導致產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、潤滑充分，否則會導致外形不均勻、尺寸不規則。

2 用順序查找法分析缺陷原因

按照質量缺陷的模式、質量問題產生的部位，分析質量缺陷發生的原因，我們可以根據質量缺陷發生的概率來統計，準確統計缺陷發生概率和缺陷產生的部位概率，可以大大提高故障診斷的速度和準確性。

2.1 仿形磨邊機質量缺陷概率大小順序

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

2.2 各種質量缺陷產生的部位

在生產過程中，統計三個廠家六個車間的機器調試情況和檢驗記錄，常見質量缺陷發生的部位：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；工作臺緩沖機構的可靠性；仿形靠模的精度；工件夾持機構的可靠性。質量缺陷產生的部位順序：工作臺—砂輪架—導軌機架—齒輪傳動系統—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生部位，根據現場機器情況，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—工件夾持機構的可靠性—工作臺緩沖機構的可靠性。

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—工件夾持機構的可靠性—工作臺緩沖機構的可靠性。

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—砂輪架軸心與導軌機架平行度—工件夾持機構的可靠性。

2.3.4 倒邊不勻缺陷原因

工件夾持機構的可靠性—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 產品破裂缺陷原因

傳動齒輪的間隙—工件夾持機構的可靠性—工作臺緩沖機構的可靠性—其他。

3 結論

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

[1]張海鷹.仿形靠模的計算機設計方法[M].裝備制造,2009.

[2]張海鷹.自動榴彈發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.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2005.