ZnO電阻片磨片工序的工藝設(shè)計創(chuàng)新

1、ZnO電阻片磨片工序的工藝創(chuàng)新M76350雙端面通過式自動磨片機(jī)王崇新鋒電瓷廠200241提要本文分析了ZnO電阻片的磨片工序中對電阻片使用磨削工藝比研磨工藝更合理有效。M76350雙端面通過式自動磨片機(jī)磨削電阻片的效率、本錢、電性能等綜合指標(biāo)都優(yōu)于傳統(tǒng)的研磨機(jī)。并對適用于電阻片磨削加工的金剛石砂輪進(jìn)展介紹。ZnO電阻片磨片金剛石砂輪磨片工序是ZnO電阻片以下簡稱閥片制造工序中一個不可無視的環(huán)節(jié)。該工序主要作用是將燒成后的閥片上、下端面，磨削平整并到達(dá)相應(yīng)的厚度，端面的外表粗糙度能有利于噴鋁工序的工藝要求。一、目前閥片磨片工序中的研磨設(shè)備使用情況國大多數(shù)閥片生產(chǎn)廠家進(jìn)展磨片工序，都采用雙面研磨

2、機(jī)以下簡稱研磨機(jī)，作為加工設(shè)備。研磨機(jī)原先主要是半導(dǎo)體行業(yè)用，硅鍺片的精細(xì)研磨，使用時在上、下磨盤上涂抹少量的研磨膏成品，使加工元件能獲得較高的平行度和較高的外表粗糙度，是屬于精細(xì)研磨疇的研磨設(shè)備。因研磨介質(zhì)是研磨膏體，所以對研磨機(jī)的外齒輪，及上、下磨盤的磨損很微小，如選用適宜的研磨膏體，該設(shè)備還可以對元件起到拋光作用。但閥片制造行業(yè)，從使用研磨機(jī)研磨閥片的情況看，實(shí)在是精機(jī)粗用了會導(dǎo)致研磨機(jī)的維修工作量增加，磨片的質(zhì)量也因蹦邊掉角和側(cè)面高阻層得不到保護(hù)而受到影響，磨片本錢高，間隙式操作不但效率低，而閥片厚度也不容易控制，就很容易形成閥片制造過程中的瓶頸工序。造成原因有以下幾條：1研磨閥片時，

3、因不用精細(xì)的成品研磨膏，而是用80目左右的碳化硅研磨砂。將研磨砂和水?dāng)嚢杌旌弦黄鸸嗳肷稀⑾履ケP間，帶砂液體無孔不入，流入外齒輪和行星輪，時間長了還會經(jīng)過主軸轉(zhuǎn)動進(jìn)入主軸箱體的蝸輪蝸桿。研磨砂在研磨閥片二個端面的同時也間接研磨上、下磨盤、外齒輪、行星輪和主轉(zhuǎn)動軸箱的蝸輪、蝸桿，將這些機(jī)械零件變成了特別容易損壞的易損件，維修工作量也就可想而知了。2、為增加研磨效率，在上、下磨盤上加工了縱橫交織的很多溝槽由于溝槽的頂角和閥片圓周角有周期性的碰撞，尤其開場時閥片還不平整，更容易造成邊角的蹦掉現(xiàn)象，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量。3、為了使閥片能自轉(zhuǎn)，由行星輪板帶動，閥片側(cè)面和行星輪板孔產(chǎn)生相對的滑動，使涂覆在閥片側(cè)

4、面上的高阻層磨損而影響性能。因此，不得不要給每片閥片套上防護(hù)圈，研磨后又要卸掉，降低了磨片效率。4、研磨閥片的厚度，靠時間多少來模擬估算的。因每次加裝砂量不等，砂中含新砂量也不同，即使用等同的時間也很難磨出一樣厚度的閥片來，這樣勢必影響直流1mA的電壓。要想將直流1mA電壓值圍控制的窄些就更加困難了。5每臺研磨機(jī)一年約用5000公斤碳化硅研磨砂，重復(fù)利用率很低，流入下水道污染環(huán)境，也容易堵塞下水道，加大了去除疏通的工作量。二、新型磨片機(jī)M76350ZnO閥片雙端面通過式自動磨片機(jī)以下簡稱新型自動磨片機(jī)我們認(rèn)為，研磨和磨削是兩種不同加工工藝。研磨：對工件去除極其微量的外表余量。使用不同粗細(xì)牌號的

5、研磨膏對工件研磨、拋光使外表獲得較高的平行度和粗糙度。磨削：對工件以去除較多外表余量為主要目的。類似于切削方法，只是用砂輪作為刀具進(jìn)展磨削，使工件去除較多的外表余量并獲得帶有磨削痕跡的外表。閥片的磨片工序，主要將閥片燒結(jié)收縮時產(chǎn)生的端面變形和坯件周邊的倒角等磨掉，又為了得到相應(yīng)的閥片厚度以保證壓敏電壓也要磨削，磨削量相對要多一些，所以閥片磨片工序應(yīng)是磨削而不應(yīng)研磨。在目前市場尚無適合閥片的磨片機(jī)，我們就自行設(shè)計制造適用ZnO電阻片行業(yè)磨片工序的高效專用設(shè)備。據(jù)國外資料和軸承制造行業(yè)加工軸承兩個端面的設(shè)備啟發(fā)。以及長期使用，維修研磨機(jī)的體會。我廠自主開發(fā)了適合閥片磨削工藝的M76350ZnO閥片

6、雙端面通過式自動磨片機(jī)。該機(jī)的設(shè)計指導(dǎo)思想：立足于提高閥片的外觀質(zhì)量，以求得棱角完整，提高磨片工序的效率，降低磨片工序的本錢支出，節(jié)能環(huán)保盡量防止維修。通過式磨削原理示意俯視圖如下：通過式磨削工藝：是由二只轉(zhuǎn)速一樣，轉(zhuǎn)向相反的金剛石砂輪，并同時作用于閥片上的旋轉(zhuǎn)力相互抵消，使閥片不轉(zhuǎn)動。閥片在輸送帶的推動下，依次排列連續(xù)直線地通過金剛石砂輪之間，而獲得磨削地目的。從通過式磨削原理上分析，這就從根本上克制傳統(tǒng)研磨機(jī)間隙式操作和周期性碰撞問題。由于連續(xù)高效磨片，閥片生產(chǎn)效率高、厚度控制一致性好。磨削時閥片不轉(zhuǎn)動有效保護(hù)側(cè)面高阻層的完好。要使這些適用的特點(diǎn)在新型自動磨片機(jī)上實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計上就要對通過式

7、自動送料系統(tǒng)、數(shù)字顯示進(jìn)給裝置、金剛石砂輪、主軸穩(wěn)定性等方面進(jìn)展創(chuàng)新思考。使這些方面的功能都能滿足閥片磨削的特殊要求。下面對這些方面的創(chuàng)新點(diǎn)分別簡述。1、通過式自動送料系統(tǒng)通過式自動送料系統(tǒng)有喂料裝置、輸送裝置、導(dǎo)軌和調(diào)節(jié)支架組成。如示意圖所示:1e1,喂料斗2,喂料電機(jī)3.輸送裝置4,調(diào)節(jié)支架5.金剛石砂輪6.導(dǎo)軌由于閥片磨片工作量很大，為提高生產(chǎn)效率該機(jī)設(shè)計了自動喂料系統(tǒng)。即將碼放堆好的閥片放在料斗，喂料電機(jī)能按照加工節(jié)拍將閥片一片一片的喂入到輸送裝置中去。再由輸送帶將閥片沿導(dǎo)軌推入到砂輪中去進(jìn)展磨削。輸送裝置有一對主、被動輸送帶組成。主動輸送帶運(yùn)行速度可無級調(diào)速，保證能得到最正確的磨削推

8、進(jìn)量。被動輸送帶能起到調(diào)節(jié)閥片厚薄和輸送力大小等作用。導(dǎo)軌安裝在調(diào)節(jié)支架上，可視閥片的直徑大小調(diào)整上、下導(dǎo)軌的距離。便于閥片沿導(dǎo)軌進(jìn)入砂輪，經(jīng)磨削后又沿著導(dǎo)軌被送出。導(dǎo)軌設(shè)有幾種寬度系列，便于磨削不同厚度閥片選用。2、數(shù)字顯示進(jìn)給裝置砂輪的進(jìn)給磨削使閥片到達(dá)相應(yīng)的厚度。由于直流1mA電壓和閥片的厚度成線性比例關(guān)系，一般為了到達(dá)閥片直流1mA電壓，也可以利用閥片的厚薄進(jìn)展微調(diào)，所以對閥片厚度的控制就顯得尤為重要?？紤]到這個要求在設(shè)計砂輪進(jìn)給量時，運(yùn)用數(shù)顯表能直接讀出0.01mm精度的功能，便于砂輪進(jìn)給磨削對閥片厚度能準(zhǔn)確的得到控制。這功能實(shí)際上也起到閥片厚度值的直接顯示作用。防止操作工人滿手是水

9、和研磨砂，對游標(biāo)卡尺的損壞，也防止對卡尺刻度值讀錯時機(jī)的發(fā)生?，F(xiàn)在操作工一看數(shù)顯表就知曉閥片經(jīng)磨削后的實(shí)際厚度是多少。如果要增減閥片厚度能直觀的操作進(jìn)給手輪，看著數(shù)顯表上的數(shù)值前方便正確的實(shí)現(xiàn)，提高了磨片工作效率。另外，進(jìn)給裝置有手動和電動兩種操作，由于采用特殊機(jī)械構(gòu)造，手動和電動轉(zhuǎn)換能自動實(shí)現(xiàn)，用不著以往的要用換檔手柄來別離結(jié)合等操作順序，使操作方便自如。3、金剛石砂輪選用適宜的金剛石砂輪是雙端面通過式自動磨片機(jī)成敗的關(guān)鍵。它直接影響被加工閥片的質(zhì)量和產(chǎn)量，而金剛石砂輪技術(shù)參數(shù)的合理選用，又左右著閥片的磨削質(zhì)量和加工本錢。可見金剛石砂輪重要性，根據(jù)磨削工件的材料和磨削方式，選用不同種類的金剛

10、石和結(jié)合劑。我們在開發(fā)新型自動磨片機(jī)同時也就金剛石砂輪進(jìn)展了以下方面的了解。金剛石是世界上最硬的材料，所以金剛石砂輪是磨削瓷等硬度高脆性大的非金屬材料最正確磨具，因其制造工藝不同，具晶體形態(tài)、顆粒粗細(xì)也不同，也令金剛石有不同的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和破碎特性。粒度金剛石砂輪的粒度選擇直接影響閥片加工的粗糙度和磨削效率。一般來說顆粒細(xì)工件粗糙度小即光潔度高，粒度粗閥片磨削量就大，因此在滿足一定粗糙度的前提下盡可能選用較粗粒度的金剛石，從使用結(jié)果看用7080號粒度對閥片的外表粗糙度和磨削效率都比擬適合。結(jié)合劑粘合劑是起著粘結(jié)和把持金剛石顆粒的作用，使金剛石砂輪能有效的進(jìn)展磨削作用。對磨削閥片這種瓷脆性材料

11、，使用樹脂類作結(jié)合劑較適宜，因樹脂類砂輪的自銳性好，發(fā)熱量少、不易堵塞、磨削效率高、對脆性材料也不易產(chǎn)生蹦邊的現(xiàn)象。但樹脂類結(jié)合劑的使用壽命即磨削比：去除材料體積與砂輪消耗的體積比不如金屬結(jié)合劑的長。我廠曾經(jīng)為提高金剛石的磨削比，特制了一種金剛石砂輪，將金屬粘結(jié)劑和樹脂粘結(jié)劑兩種方法做在一塊砂輪上，想綜合起到既增加磨削比又防止蹦邊作用，但未取得預(yù)期效果。如下圖：金屬結(jié)合劑樹月踞合劑臺金錯盤金剛石眇輪金剛石砂輪的金剛石顆粒是靠結(jié)合劑包埋鑲嵌固定的。由于金剛石的浸潤性差，成型金剛石砂輪時金剛石顆粒和結(jié)合劑的結(jié)合力不強(qiáng)。假設(shè)要保證金剛石砂輪正常磨削，就要求金剛石顆粒在結(jié)合劑中的埋入率到達(dá)7080%,

12、便于對金剛石顆粒有較大的把持力，這樣裸露局部只有2030%。因此磨削時就容易堵塞，所以要有一定壓力的水流，使堵塞的料漿沖刷掉，使金剛石顆粒又有較鋒利的形貌。如下圖：XX XX樹脂轉(zhuǎn)合劑的容屑空間示煮圖濃度金剛石砂輪濃度是指金剛石顆粒在整個砂輪磨削層中所占的體積比。要根據(jù)砂輪的形狀、粒度、結(jié)合劑以及加工對象和磨削方式等因素來決定。一般樹脂類結(jié)合劑采用50100%濃度，粗磨采用高濃度，半精磨采用中濃度，要求使用壽命長的也采用較高濃度。高濃度帶可來了高的磨削比。金剛石砂輪一般不推薦使用低于50%濃度，否那么實(shí)際上起到一種以超硬磨料為輔料的普通砂輪作用了，金剛石砂輪的濃度增加一倍可使砂輪壽命延長45倍

13、濃度和磨料含量成正比:濃度%255075100125150200金剛石含量g/cm30.220.440.660.881.101.321.764、主軸的穩(wěn)定性免維修的設(shè)計該磨片機(jī)主要有床身、左右主軸箱，金剛砂輪、數(shù)字顯示進(jìn)給裝置和自動喂料系統(tǒng)等部件組成。新型自動磨片機(jī)外形俯視圖所示:L喂利42喂利電機(jī)總輸送裝置4.憫爺支柴5金剛石砂輪6,導(dǎo)帆7.電控的8,床身主軸貂"，進(jìn)皓手魄主軸起著傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)距的作用，是關(guān)鍵零件。因此加大主軸軸頸的直徑，并選用40Cr合金構(gòu)造鋼，主軸的毛坯又經(jīng)鍛打使其部構(gòu)造均勻，提高了強(qiáng)度，再經(jīng)過熱處理工藝，又增加了主軸的剛性，使主軸足以承受強(qiáng)力磨削的工況。傳動帶

14、輪采用卸荷方式，如下圖:傳動帶輪的卸荷方式使主軸轉(zhuǎn)動輸送轉(zhuǎn)距時，由于皮帶輪通過軸承安裝在箱體上將三角帶產(chǎn)生的拉力和跳動就由主軸箱體承當(dāng)，皮帶輪和主軸用花鍵梢?guī)?，所以主軸運(yùn)動時不會受到三角帶向下的拉力，使主軸運(yùn)動平穩(wěn)、運(yùn)動精度高。而傳統(tǒng)方式，皮帶輪直接用鍵銷安裝在主軸的尾部，所以主軸轉(zhuǎn)動同時還會受到三角帶的直接拉力和跳動的影響。使主軸轉(zhuǎn)動時受到由三角帶拉力產(chǎn)生的彎矩作用容易產(chǎn)生振動，運(yùn)動不平穩(wěn)。主承載軸承采用徑向承載力大而同時又能承載力軸向的軸承。所以選用雙列圓柱滾子軸承,因它能承受很大的徑向載荷，并又成對使用向心推力軸承，這類軸承能同時承受軸向和徑向載荷。這種軸承的選用和組合使用，改變以往一

15、般設(shè)備主軸傳統(tǒng)使用的圓錐滾子軸承。如下圖：一般傳統(tǒng)方式承載徑.軸向受力大的軸承組合方式由于上述措施，主軸運(yùn)動更加平穩(wěn)，杜絕主軸振動而使脆性材料的閥片發(fā)生蹦邊掉角，承載力大可以一次性磨削每面約0.5項左右的余量，提高了效率，運(yùn)動精度高保證兩端面的外表粗糙度符合噴鋁工藝的需要。三、兩種磨削設(shè)備的磨片外觀、電性能和本錢、效率的比擬1、閥片外觀、電性能新型自動磨片機(jī)因不用行星輪，閥片側(cè)面不存在傳統(tǒng)研磨機(jī)的閥片和行星輪間的相對運(yùn)動，所以閥片側(cè)面高阻層一點(diǎn)都不受損傷，從而閥片的4/10因大電流的耐受能力和2ms方波耐受水平得到穩(wěn)定和提高。特別使用特制的新型自動磨片機(jī)設(shè)計時采用一系列防振動措施，樹脂類金剛石

16、砂輪，防止傳統(tǒng)研磨機(jī)對閥片造成的蹦邊掉角，產(chǎn)生圓周角上的鋸齒狀尖端，使外觀質(zhì)量得到較大的改良。由于外觀質(zhì)量的提升，使閥片的電性能得到改善，是新型自動磨片機(jī)經(jīng)試磨閥片后意外得到的增值亮點(diǎn)。2、本錢、效率都以磨削直徑035mm的閥片兩端面各去掉0.5項為例傳統(tǒng)的研磨機(jī)設(shè)備購置費(fèi) 8 萬元8 年折舊完整機(jī)功率3.5kw碳化硅砂20kg中心齒輪半年換一件外圈齒輪每年換一件上、下磨盤每月加工一次上、下磨盤每年換一次渦輪蝸桿每年換一次水泵殼體， 、葉輪每半年換一次每班總消消耗用折合每片消消耗用M76 350雙端面通過式自動磨片機(jī)設(shè)備購置費(fèi)15萬元 8 年折舊完一班8小時研磨1200片8萬元一8年X12月X

17、30日=28元3.5kwX8小時X1元/kw=28元20kgX7元/kg=140元300元一30夭乂6=1.6元1500元一30X12=4.2元300元+30天=10元2000元一30X12=5.6元1500元一30X12=4.2元200一30夭乂6=1.1元222.7元0.19元一班8小時磨削15000片15萬元一8年X12月X30日=52.08元整機(jī)功率23kw23kwX8小時x1元/kw=184元金剛石砂輪可磨大于15萬片5000 元+ 150000X 15000= 500 元每班總消消耗用736.08元折合每片消消耗用0.05元綜合性能比擬一一項類別、綜合本錢圓周角及高阻層噴鋁結(jié)合力工效用電單耗環(huán)境1傳統(tǒng)研磨機(jī)0.19元/片蹦邊掉角高阻層損壞符合要求1200片/班22w2M76350通過式磨片機(jī)0.05元/片圓周平滑高阻層完好符合要求15000片/班13w友好結(jié)果比擬降74%明顯優(yōu)一樣12.5倍降41%好結(jié)論：新型自動磨片機(jī)的使用提升了閥片磨片后的外觀質(zhì)量，使4/10的大電流和2ms方波的耐受水平也得到改善。假設(shè)閥片生產(chǎn)企業(yè)按一年生產(chǎn)100萬片強(qiáng)5mm閥片計算，一年就可少支出14萬元的磨片工序費(fèi)用。一年就可以收回購置新型自動磨片機(jī)的投資。四：完畢語由于我們有著其他磨片機(jī)制造廠商所不具備的優(yōu)勢即：有長期使用維修研磨設(shè)備的心得并深刻了解磨片工序中的關(guān)鍵要求，并將這些要求在