■ 松下壓縮機(jī)（大連）有限公司 （遼寧大連 116228） 崔維民 齊 偉 朱紅泉

某公司生產(chǎn)產(chǎn)品精度達(dá)到0.001mm，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)機(jī)加工加工設(shè)備、刀具、夾具等都有較高精度及特性要求。由于公司設(shè)備壽命已達(dá)二十多年，存在磨損、老化現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量問題也隨之出現(xiàn)。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，公司對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)問題的設(shè)備進(jìn)行全面檢測(cè)、排查、維修和更新。

1. 現(xiàn)象及檢測(cè)

因?yàn)楫a(chǎn)品精度規(guī)格較高，所以刀具精度要求較高，其中刀尖偏擺0.005mm以下。雖然對(duì)刀后刀具可以滿足相應(yīng)規(guī)格要求，但偶爾出現(xiàn)首件加工不良的情況。此次，首件加工不良的刀具再次對(duì)刀，刀尖偏擺達(dá)到0.02mm以上，遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍，與前一次對(duì)刀數(shù)值相差較大，經(jīng)檢查，刀具沒有松動(dòng)情況。刀柄型號(hào)NC5，現(xiàn)象初步分析如圖1所示，檢測(cè)環(huán)境溫度35℃，主軸精度檢測(cè)情況見表1。主軸拉力機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)，如圖2所示計(jì)算，為0.95kN。

圖1 刀具偏擺大魚骨圖

表1 主軸精度檢測(cè)情況

圖2 碟簧規(guī)格

該設(shè)備在徑向只受到千分表微小的力，不同于加工設(shè)備中刀具的受力情況，所以不能用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)來衡量該設(shè)備。

刀柄錐部末端有兩個(gè)碟簧，組合方式是對(duì)合組合，組合方式特性線如圖3所示，由i個(gè)相向同規(guī)格碟片組成。對(duì)合組合的碟簧數(shù)目只影響碟簧所占空間大小，其載荷FZ=F，且最大力F是一定的。

圖3 組合方式特性線（h0/δ＜0.5）

具體載荷與變形計(jì)算公式為

式中F為單個(gè)碟片的載荷；Fz為組合碟簧的載荷；f為單個(gè)碟片的變形；Fz為組合碟簧的變形；H0為單個(gè)碟片的自由高度；Hz為組合碟簧的自由高度；i為疊合彈簧組組數(shù)；δ為碟片厚度。載荷與變形計(jì)算公式未計(jì)入摩擦力。

碟簧力F的計(jì)算。在環(huán)境溫度35℃的條件下，通過公式計(jì)算得到碟簧載荷F=1.738kN，即刀柄自身碟簧載荷1.738kN，所以對(duì)刀儀拉力應(yīng)大于1.738kN，如圖2所示，De=48mm，Di=38.5mm，l0=2.15mm，h0=1.0mm。

2. 分析

（1）設(shè)備狀態(tài) 設(shè)備整個(gè)壽命周期內(nèi)，其故障的發(fā)生是有規(guī)律的，即所謂“浴盆曲線”規(guī)律，如圖4所示。早期故障期：故障多是由于設(shè)備設(shè)計(jì)、制造缺陷以及搬運(yùn)、安裝不適、操作不熟練引起的。偶然故障期：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障率最低，故障的發(fā)生主要是由于操作者的疏忽和錯(cuò)誤。嚴(yán)重故障期：由于設(shè)備經(jīng)常磨損、腐蝕而引起故障。此設(shè)備1998年報(bào)竣，按設(shè)備故障規(guī)律判斷，現(xiàn)在處于嚴(yán)重故障期。

圖4 浴盆曲線

操作過程：安裝刀具的刀柄以定位塊定位，夾緊后保證刀柄錐部和端面與主軸錐孔和端面完全接觸，保證徑向和軸向定位。進(jìn)行測(cè)量，讀取數(shù)據(jù)并記錄，定位塊一側(cè)的刀柄處作標(biāo)示以區(qū)分檢測(cè)方向，松開刀柄放入刀架，如圖5所示。

圖5 主軸結(jié)構(gòu)

存在問題點(diǎn)：①主軸沒有定位塊，如圖6所示。②測(cè)量后刀柄沒有從主軸中彈出，需要雙手將刀柄拔出。③主軸內(nèi)拉爪可以圓周方向移位，正常狀態(tài)4個(gè)拉爪成90°，如圖7所示，實(shí)際使用狀態(tài)如圖8所示。

圖6 實(shí)際檢測(cè)狀態(tài)

圖7 拉爪正常位置

圖8 拉爪實(shí)際位置

（2）問題及數(shù)據(jù)分析 針對(duì)魚骨圖問題使用排除法進(jìn)行分析。

1）刀具不良。刀具批量生產(chǎn)，統(tǒng)一采購(gòu)，且此批號(hào)其他刀具目前沒有發(fā)現(xiàn)問題，只此一把刀具出現(xiàn)問題的幾率較小，所以刀具自身材質(zhì)、形狀、特性等不會(huì)存在問題。經(jīng)調(diào)查，所有刀具研磨都是經(jīng)過清洗、擦抹后進(jìn)行研磨，必須將刀具崩刃、磨損、斷裂之處磨掉，且保證精度的前提下再次投入使用。

2）各移動(dòng)軸精度不良。因?yàn)閷?duì)刀儀不同于機(jī)床設(shè)備以及現(xiàn)有檢測(cè)手段有限，所以無(wú)法檢測(cè)該設(shè)備X、Z軸精度。

3）千分表不良。檢具外審過程中檢查出對(duì)刀儀千分表精度不合格，更換一塊新的蘇制千分表（最小量程0.001mm），使用至事件發(fā)生時(shí)為期一周，再更換一塊新的千分表檢測(cè)作對(duì)比，檢測(cè)數(shù)值一致，基本排除千分表不良的可能性。

4）操作面板不良。面板按鈕及顯示屏沒有破損等不良情況，可以正常使用，當(dāng)各傳動(dòng)軸移動(dòng)時(shí)，顯示器顯示數(shù)據(jù)與千分表指針變化量完全一致。

5）對(duì)刀儀標(biāo)準(zhǔn)棒精度不良。事件發(fā)生時(shí)，對(duì)刀儀負(fù)責(zé)人曾親自使用標(biāo)準(zhǔn)棒對(duì)對(duì)刀儀進(jìn)行檢測(cè)、校正，測(cè)得主軸遠(yuǎn)端徑向跳動(dòng)數(shù)據(jù)為0.020mm，診斷人員使用新標(biāo)準(zhǔn)棒測(cè)量后數(shù)據(jù)為0.006mm，懷疑標(biāo)準(zhǔn)棒因長(zhǎng)期使用已磨損，初步診斷為標(biāo)準(zhǔn)棒精度不良。本著認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度，次日再次使用新標(biāo)準(zhǔn)棒測(cè)量，主軸遠(yuǎn)端徑向跳動(dòng)為0.016mm，為查找原因使用對(duì)刀儀標(biāo)準(zhǔn)棒測(cè)量，數(shù)據(jù)為0.015mm，反復(fù)三次測(cè)得數(shù)據(jù)最大差值0.001mm，見表2，說明對(duì)刀儀標(biāo)準(zhǔn)棒精度與新標(biāo)準(zhǔn)棒精度基本一致，即對(duì)刀儀標(biāo)準(zhǔn)棒精度良好。

6）人員操作不當(dāng)。換刀人員工作時(shí)間一年以上，且負(fù)責(zé)人也對(duì)刀具及標(biāo)準(zhǔn)棒進(jìn)行過測(cè)量，數(shù)據(jù)與換刀人員測(cè)得的一致，所以排除人員操作不當(dāng)?shù)脑颉?/p>

7）對(duì)刀儀主軸精度不良。對(duì)刀儀主軸精度主要有3個(gè)：①主軸錐孔精度。刀柄錐部長(zhǎng)度34.0mm，與主軸接觸有效長(zhǎng)度30.0mm，所以選擇上端測(cè)量點(diǎn)距離端面5.0mm，下端測(cè)量點(diǎn)距離端面25.0mm位置，測(cè)得數(shù)值趨勢(shì)一致，即上下端磨損位置相同。標(biāo)準(zhǔn)棒檢測(cè)近端徑向跳動(dòng)，數(shù)值及趨勢(shì)與錐孔精度基本一致。但是次日測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)棒，遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)為0.016mm，檢測(cè)條件：同一臺(tái)設(shè)備、同一個(gè)人、同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棒、同一塊千分表、同樣操作順序、相同地點(diǎn)、不同時(shí)間和不同溫度。不同時(shí)間檢測(cè)即二次裝夾；不同溫度會(huì)使設(shè)備零部件、標(biāo)準(zhǔn)棒、千分表等產(chǎn)生微變形，對(duì)精度會(huì)產(chǎn)生微小變化，不足以使精度發(fā)生較大變化，見表3。②主軸端面精度。主軸端面軸向跳動(dòng)0.004mm，與錐孔數(shù)值趨勢(shì)相同，即錐孔與端面磨損位置方向相同。端面由于沒有定位塊定位，刀具測(cè)量數(shù)據(jù)存在安裝誤差的可能性。③拉力。拉力計(jì)檢測(cè)拉力為0.95kN。碟簧載荷F會(huì)受到材質(zhì)、尺寸、溫度、組合方式和數(shù)目等因素的影響，現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境唯一有變化的是溫度，測(cè)量結(jié)果見表4。

表2 標(biāo)準(zhǔn)棒檢測(cè)情況 （單位：mm）

表3 主軸徑向跳動(dòng)檢測(cè)情況

表4 不同環(huán)境溫度力F情況

從表4可以看出，最高溫度35.5℃時(shí)碟簧載荷F為1.736kN，最低溫度28.5℃時(shí)碟簧載荷F為1.739kN，溫度越低，碟簧載荷越大。工作現(xiàn)場(chǎng)雖然溫差7℃，但是碟簧載荷的變化較小，假設(shè)冬天室溫為10℃，通過公式計(jì)算，碟簧載荷F=1.743kN，說明溫度對(duì)碟簧影響較小。

實(shí)際拉力值為0.95kN，已是標(biāo)準(zhǔn)值二分之一，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)值，無(wú)法滿足正常工作的需要。

經(jīng)檢查，主軸內(nèi)拉爪有松動(dòng)現(xiàn)象，4個(gè)拉爪正常成90°狀態(tài)，如圖7所示，現(xiàn)拉爪都可以圓周方向移動(dòng)，手動(dòng)變換角度進(jìn)行試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)棒遠(yuǎn)端徑向跳動(dòng)最大差值0.005mm，說明拉爪位置對(duì)徑向跳動(dòng)影響較大。

測(cè)量后刀具無(wú)法自動(dòng)彈出，說明拉爪磨損。

3. 結(jié)語(yǔ)

通過各項(xiàng)檢測(cè)能精確診斷出問題點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)問題點(diǎn)進(jìn)行維修、調(diào)整，從而提高設(shè)備的可靠性、降低維修頻率、減少維修費(fèi)用及提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。