刀片自動高速磨削及在線檢測關鍵技術的研究

摘要 在科學技術突飛猛進的今天，各行各業在其自身發展過程中均十分注重新工藝的引入及研發，極大促進了行業進步。手動剃須刀刀片生產行業亦是如此。本文即針對剃須刀刀片自動高速磨削技術以及其在線檢測技術的相關問題作出簡要分析、探討。

關鍵詞 刀片 自動高速磨削 在線檢測

1.概述

刀片磨削是手動剃須刀刀片生產中十分關鍵的生產環節，磨削效果好、品質高的刀片往往具有較好的質量穩定性，且三個刀片的磨削面厚度一致、寬窄適中，刀片硬度穩定、無明顯波動，刀片刃口角度一致，整體性能較好。

目前，由于國外刀片磨削技術領域起步早，且發展過程中科技投入大，故取得了快速的發展，近些年來，越來越多的高新技術被引入刀片的磨削工藝中，如變頻低能耗技術、電磁水分離回水自動循環處理技術、在線自動檢測技術、高速磨削自動補償系統技術、超高硬磨削材料技術、分割器等分收放料技術、中控集成處理器技術等，新技術的使用，大大提高了刀片磨削的生產效率，完善了生產線的工藝流程，促進了手動剃須刀質量的提高。而在我國，由于剃須刀生產起步晚，加之科技發展水平緩慢，自行業發展以來，生產工藝一直以仿效或引入國外的先進技術為主，自主研發投入少、發展水平低，這一狀況導致國內刀片磨削技術與世界發達水平相去甚遠，在全球剃須刀行業內發展處于不利地位。

因此，我國必須提高對于手動剃須刀刀片自動高速磨削技術的重視程度，不斷向國外先進生產工藝學習，同時加大研發投入，最終趕超國際先進水平。

2.自動高速磨削的關鍵技術

2.1.高速主軸

在進行刀片自動高速磨削的過程中，為更好的實現磨削速率的提高，則需要設備軸承具有較高的轉速，砂輪線的速度方能不斷提高。為承受較高的轉速要求，對于主軸的性能便提出了較高的要求，首先其必須滿足一定的剛度要求，同時應具備較高的回轉精度及良好的熱穩定性，主軸性能需可靠性高，運轉功率低，且質量好，使用壽命長。此外，高速磨削的過程對于砂輪主軸電機系統同樣有著一定的要求，其與主軸必須運行十分精確，在運行過程中應盡量避免出現震動，只有這樣，方能確保在較高的切削速度下仍能夠不至動態力的過度提高。為滿足上述對于刀片自動高速磨削過程中主軸的要求，國際上多采用電主軸進行生產。

目前，電主軸由于使用率高，故其的發展速度很快，在瑞士、日本等國家均研發出了科技含量高、技術性能好的電主軸，特別是在瑞士，其所研發的主軸轉速不斷提高，即將實現200000-250000r/min，遠遠領先于其他國家生產水平。在我國，多種具備高新技術的主軸同樣正在研發之中，其中，GD-2型高速電主軸定額轉速高，軸承材質先進，最高轉速可達18000r/min。

2.2.進給系統

在進行刀片的自動高速磨削過程中，對于機床而言僅僅具備轉速較高的主軸以及高功率是不夠的，其工作臺的設備性能同樣發揮著十分重要的作用，這便要求其具備與磨削速率相應的高速進給系統以及加速度。

目前國際上普遍采用的是直線電機以滿足上述要求。較其他電機而言，直線電機在運行過程中不存在中間轉動環節，大大提高了進給速度，進給速度已超過60-200 m/mv，加速度同樣得到了很大程度的提高，超過10-100m/s2。同時，設備的定位精度也得到了很大程度的提高。除運行速度優勢外，直線電機還具有推力較大、設備剛度高、行程長度自主性好等一系列優勢。但是相比于其他同類設備而言，直線電機散熱性能較差，易發熱，易吸附周邊灰塵及切屑，且設備價格普遍較高，成為其在普及過程中的短板問題。直線電機目前在德國、日本等國家發展迅速，西門子公司已完成了進給速度超過200m/min的電機研發生產。

2.3. 磨削液

在刀片磨削過程中，由于轉速大、持續摩擦，故在工件及設備表面會產生明顯的磨削熱，若得不到有效的控制，則工件表面的質量以及工件的精度均會受到很大影響，且容易導致砂輪的破損。為此，人們提出了一系列的應對措施，如噴氣冷卻的方式、干切削的方式等等，但是磨削液的使用仍然是磨削過程中設備冷卻的最為主要的途徑之一。磨削液在設備磨削的過程中一方面可對設備進行降溫，同時，亦可在刀片與砂輪接觸之前起到潤滑作用。

常見的磨削液主要分為水基磨削液及油基磨削液兩種類型，前者冷卻效果優于后者，而后者潤滑性能更好。

磨削液的使用大大降低了因磨削熱的存在而導致的工件、設備磨損，實現了工件表層完整性的保護。然而，在使用過程中，由于液滴飛散等現象，也會導致環境污染，甚至引發安全事故等現象。因此，在對磨削液進行循環注入、過濾及使用的過程中，必須不斷完善注入系統，并提高運行技術，防止磨削液四散而導致的事故發生。

3.在線檢測技術

在對刀片進行自動高速磨削的生產過程中，必然伴隨著刀片十分復雜的物理、化學變化，若這些變化不能控制在合理范圍內，則極易導致刀片質量下降，以及生產設備的損傷。為此，目前多采用在線檢測技術對刀片自動高速磨削過程進行質量監控，即在生產線上直接安裝相應的檢測設施，通過軟測量技術對刀片的磨削過程進行實施檢測，并及時反饋檢測結果，一旦生產過程出現問題則及時采取相應的措施進行解決。通過在線檢測技術，可以提高生產線上刀片磨削水平，避免了不必要的損失的發生，同時，在問題出現之初即進行改進的辦法減少了維修費用，提高了刀片合格率，因而降低了浪費率。

在實際操作的過程中，研發人員可以在錯位對磨磨頭點的上方安裝紅外線檢測及視頻成像點，生產過程中，對于每一個點的波動狀況實施及時采集，對于刀片磨前狀況進行自動的實時監測，并將采集結果傳回到中央處理器之中，通過處理器對所采集的數據進行分析。分析后，再由中央處理器將結果傳送至自動補償系統，一旦刀片生產過程中出現異常問題，則可進行實時自動修正補償。

總之，我國目前刀片自動高速磨削技術及其在線檢測技術等均處在發展的初步階段，亟需行業內加大對相關技術工藝的重視程度，提高研發力度，方能實現國內手動剃須刀生產水平的不斷進步。

參考文獻：

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[2]張伯霖，謝影明，肖曙紅.超高速切削的原理與應用[J].中國機械工程.1995（01）

作者簡介：

龍慧榮（1971.1～），男，貴州省松桃縣人，苗族，工程師，MBA 研究方向：金屬機械加工及表面處理