仿形磨边机的质量缺陷分析方法

张海鹰

ZHANG Hai-ying

（湖南城市学院 建筑与城市规划学院，益阳 413000）

0 引言

仿形磨边机是一种广泛应用于加工各种薄脆性复杂外形产品的设备，如手机、手表玻璃屏幕等。由于这些产品加工精度要求高，而且形状复杂多样，加工难度比较大。玻璃加工要求磨削速度快，更换工件频繁，因此必须能快速磨削、快速停机、快捷换件。对于手机玻璃，磨边精度一般要求在0.005～0.01mm，倒边精度小于0.005mm，目前市场上广泛使用的高精度FM型系列仿形磨边机，能加工直径300mm以下的各种异型视窗玻璃产品。

笔者参与了FM型系列仿形磨边机的设计和制造，FM型系列仿形磨边机结构合理、可靠性较好，但在使用过程中，由于精度要求高，调试与保养都非常严格，目前，同类型产品已经广泛用于玻璃视窗、手表、首饰加工等行业。仿形磨边机的常见产品质量缺陷有工件破裂、形状不准、精度不合格、歪边、倒边不匀等，影响因素复杂多样，必须理解机器缺陷形成机理，采用顺序查找的方法更容易找准原因和维修方向，现将仿形磨边机或相关磨床产品的机械部分质量缺陷分析与维修技巧进行总结，对生产和使用仿形磨边机提供帮助。

1 仿形磨边机的质量问题机理

仿形磨边机机械部分主要由五部分组成，即工作台、砂轮架、导轨机架、箱体和底板，传动系统采用齿轮传动。下面以手机玻璃加工为例说明常见的产品质量缺陷现象：工件破裂、形状尺寸不准、精度不合格、歪边、大小头、斜边、倒边不匀等，这些缺陷的产生来自仿形磨边机各个不同的部件、零件质量或装配问题。首先分析仿形磨边机的各个部件的主要功能和质量缺陷模式。

1.1 各主要部件的主要功能

工作台组件：由工作台座体、左右主轴和套筒、主轴锁紧机构、工件夹持机构、缓冲刹车装置、凸轮顶杆部件等组成。工作台座体与导轨机架用滚柱交叉直线导轨副连接；左右主轴安装在套筒内，可以夹持工件绕轴线旋转；主轴锁紧机构由套筒固定在工作台座体轴孔内；工件夹持机构赋予工件夹头足够的压力，确保工件稳定磨削；缓冲刹车装置对停机起到缓冲平稳刹车的作用；凸轮顶杆部件由弹簧与导轨机架连接，为工作台座体左右移动储存能量。

砂轮架组件：由砂轮架座体、砂轮轴和套筒、滑板部件、凸轮顶杆部件和砂轮壳体及砂轮等组成。砂轮架座体用滚柱交叉直线导轨副安装在导轨机架上，保证砂轮架作平稳的前后运动；砂轮轴安装在套筒内，采用过盈配合，确保砂轮旋转的稳定可靠；滑板部件是为仿形靠模准确定位的部件，安装在砂轮架座体的左侧导槽内；凸轮顶杆部件为砂轮架前后运动储存能量。

导轨机架组件：是仿形磨边机的床身支架和导轨骨架，由机体、传动轮部件、前后凸轮部件、前后定位装置、气缸固定装置等组成。机体起承重和导向的作用；传动轮部件能把动力传递给工作台和砂轮架；前后凸轮部件能传动力矩和压缩弹簧储存能量；前后定位装置能对工作台和砂轮架准确定位。

传动部分采用齿轮传动，结构紧凑、传动效率高，需要较高的安装精度。

1.2 出现产品质量缺陷的模式

工作台由小功率三相异步电机驱动左右两主轴低速旋转，两主轴夹持工件，仿形靠模安装在左主轴上，主轴、靠模、工件同时低速旋转。砂轮架由高速电机驱动，安装在精密导轨上前后运动，仿形磨边机砂轮架由带轴滚针轴承顶住仿形靠模，前后运动距离由仿形靠模的外形决定，也决定了砂轮磨削工件的形状。工件的磨削过程需要砂轮架和工作台协调运动完成。整个过程需要保证砂轮架和工作台的运动平稳可靠和仿形加工的精度，影响产品质量的模式主要有以下几个方面。

1.2.1 工作台的质量缺陷

左右主轴和套筒尺寸不合格、固定不确实将导致工件尺寸不合格，左右轴中心不同高回导致玻璃破裂和大小头缺陷；工件夹持机构需要有力可靠，否则会出现工件外形缺陷；缓冲刹车装置必须有足够的簧力，刹车尼龙厚度和摩擦力不够导致外形不准；工作台座体的底面直线度和平面度等直接影响产品的外形和歪边；凸轮顶杆部件等运动受阻滞，将影响外形和精度。

1.2.2 砂轮架的质量缺陷

砂轮架座体的底面直线度和平面度等会导致产品的外观和歪边；砂轮轴与左右主轴中心不同高将影响外形；砂轮轴和套筒尺寸不合格、固定不确实将导致工件破裂和大小头；滑板部件是仿形靠模准确定位的部件，定位的准确影响尺寸和精度；凸轮顶杆部件等运动受阻滞，影响外形和精度。

1.2.3 导轨机架的质量缺陷

导轨机架上端面的平面度和直线度影响外形尺寸和精度，前后架的垂直度导致斜边和歪边；传动轮部件、前后凸轮部件运动平稳及间隙可影响外形；前后定位装置的准确定位直接影响尺寸大小精度。

1.2.4 箱体和底板的质量缺陷

箱体和底板都采用铸铁件，需要进行时效处理，箱体和底板的变形将影响产品外形和稳定性；底板传动轴部分会影响产品精度和外形。

1.2.5 装配质量缺陷

工作台和砂轮架驱动电机由皮带传动，传动的稳定性可导致产品外形和精度不合格；齿轮传动部分要求间隙合理、传动平稳、润滑充分，否则会导致外形不均匀、尺寸不规则。

2 用顺序查找法分析缺陷原因

按照质量缺陷的模式、质量问题产生的部位，分析质量缺陷发生的原因，我们可以根据质量缺陷发生的概率来统计，准确统计缺陷发生概率和缺陷产生的部位概率，可以大大提高故障诊断的速度和准确性。

2.1 仿形磨边机质量缺陷概率大小顺序

根据近几年几个主要生产和使用厂家的5000台仿形磨边机情况统计，每台使用寿命大致为15000小时，仿形磨边机故障和产品质量缺陷符合浴盆曲线，质量缺陷发生顺序为：外形大小精度—大小头—歪边—倒边不匀—斜边—破裂—其他。

2.2 各种质量缺陷产生的部位

在生产过程中，统计三个厂家六个车间的机器调试情况和检验记录，常见质量缺陷发生的部位：工作台和砂轮架的主轴中心不同高；工作台和砂轮架的底面直线度与平面度误差；砂轮架的滑块部件；传动齿轮的间隙；工作台和砂轮架的主轴与座体轴心的同轴度；工作台缓冲机构的可靠性；仿形靠模的精度；工件夹持机构的可靠性。质量缺陷产生的部位顺序：工作台—砂轮架—导轨机架—齿轮传动系统—靠模—底板—箱体。

2.3 顺序查找缺陷的成因

掌握了各种缺陷模式和常见的缺陷产生部位，根据现场机器情况，可以有顺序、有重点的对缺陷定位，找出缺陷原因。

2.3.1 外形尺寸精度缺陷原因

工作台和砂轮架的主轴中心不同高—作台和砂轮架的主轴与座体轴心的同轴度—传动齿轮的间隙—仿形靠模的精度—工件夹持机构的可靠性—工作台缓冲机构的可靠性。

2.3.2 大小头缺陷原因

工作台和砂轮架的主轴与座体轴心的同轴度—工作台和砂轮架的底面直线度与平面度误差—工件夹持机构的可靠性—工作台缓冲机构的可靠性。

2.3.3 歪边缺陷原因

工作台和砂轮架的底面直线度与平面度误差—仿形靠模的精度—砂轮架轴心与导轨机架平行度—工件夹持机构的可靠性。

2.3.4 倒边不匀缺陷原因

工件夹持机构的可靠性—工作台和砂轮架的底面直线度与平面度误差—仿形靠模的精度—传动齿轮的间隙。

2.3.5 产品破裂缺陷原因

传动齿轮的间隙—工件夹持机构的可靠性—工作台缓冲机构的可靠性—其他。

3 结论

采用顺序查找的方法对仿形磨边机分析质量缺陷，对生产和维护保养仿形磨边机提供了明晰的思路，根据各种质量缺陷原因的概率大小，查找质量影响模式，再根据质量缺陷模式去查找缺陷部位，由大至小，有顺序、有规律地对各类质量缺陷进行分析定位，这是一种快速有效的质量缺陷分析方法。

[1]张海鹰.仿形靠模的计算机设计方法[M].装备制造,2009.

[2]张海鹰.自动榴弹发射器的故障诊断与维修[M].石家庄:军械维修工程学会,2001.

[3]濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2005.