淺析模具電磨軸箱發(fā)熱現(xiàn)象及解決方案

張淼，朱賢波

（ 銳奇控股股份有限公司，上海 201704 ）

淺析模具電磨軸箱發(fā)熱現(xiàn)象及解決方案

張淼，朱賢波

（ 銳奇控股股份有限公司，上海 201704 ）

針對模具電磨軸箱發(fā)熱問題，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料分析、公差配合、軸承選用等方面分析原因，提出相對應(yīng)的改善措施。通過實測數(shù)據(jù)比對，證明改進方法有效。

模具電磨；熱處理硬度；發(fā)熱；公差配合；游隙

0 引言

模具電磨是一種運用多種形狀的微型砂輪及成形硬質(zhì)合金銑刀，通過高速旋轉(zhuǎn)進行微量磨削、銑削和拋光加工的電動工具，適用于加工型腔模具、夾具以及不易在磨床或?qū)Ｓ迷O(shè)備上加工的復(fù)雜零件及各種雕刻藝術(shù)品，也可用于各種金屬機械的表面磨削和拋光。本文結(jié)合電動工具制造企業(yè)實際案例，分析模具電磨軸箱發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，提出相應(yīng)的改善方案。

1 概述

模具電磨的傳動原理如圖1所示。單相串勵電機旋轉(zhuǎn)，通過連接軸帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸裝夾磨頭對工件進行加工作業(yè)，電磨的轉(zhuǎn)速由單相串勵電動機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器直接獲得，以進行磨削作業(yè)。

為適應(yīng)磨削作業(yè)需要，模具電磨具有高轉(zhuǎn)速的特點，轉(zhuǎn)速通常為27 000 r/min～30 000 r/min。

本文介紹的產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)如下：

額定電壓220 V；額定功率550 W；頻率50 Hz；電機空載轉(zhuǎn)速：27 000 r/min。

2 失效形式

該款模具電磨在實際使用過程中存在軸箱發(fā)熱現(xiàn)象，因溫度過高無法長時間握持使用，不能連續(xù)操作，影響工作效率。

經(jīng)拆機分析發(fā)現(xiàn)在主軸與軸承2的聯(lián)接處存在輕微磨損，見圖2；與軸承2配合處的軸箱內(nèi)表面發(fā)現(xiàn)磨損，見圖3；與軸承1配合處的軸箱內(nèi)表面發(fā)現(xiàn)磨損，見4，其余各零件狀態(tài)基本正常。

3 失效分析

3.1 工作條件

經(jīng)了解，該款電磨在使用過程中多用于金屬鑄件的飛邊、毛刺以及澆口打磨，工作環(huán)境較差，使用頻率及使用強度較高，工作時輸入功率超出額定標(biāo)稱功率的過載現(xiàn)象時有發(fā)生。

3.2 外觀分析

1）軸承旋轉(zhuǎn)發(fā)熱通過軸箱傳遞至軸箱外表面，發(fā)熱的源頭為軸承。

2）材料選用不當(dāng)，主軸材料硬度偏低，公差配合不合理，軸箱的加工尺寸超差。

3）軸承與軸承室公差配合或者結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。

3.3 材料分析

主軸材料化學(xué)成份分析結(jié)果顯示其成份符合要求。具體數(shù)值見表1。

3.4 金相分析

與軸承2配合處主軸熱處理的金相組織見圖5和圖6。

模型(3)仍為非線性規(guī)劃模型，與模型(1)和(2)最大的區(qū)別在于不再是基于設(shè)備的可利用生產(chǎn)時間來構(gòu)成約束條件，而是基于設(shè)備的可用數(shù)量來構(gòu)成約束條件，以此反映出從生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)量方面進行最優(yōu)分配和調(diào)度．

主軸工藝要求調(diào)質(zhì)后高頻淬火，硬度達到42 HRC～46 HRC，經(jīng)測量實際硬度為42 HRC～43 HRC，屬偏下限值。其表面組織為細(xì)微馬氏體，心部為索氏體加鐵素體，符合熱處理的組織要求。

3.5 軸承性能分析

模具電磨中使用的軸承1型號為6901-2Z；軸承2型號為6000-2Z，兩軸承的基本參數(shù)見下表2。

4 解決方案

4.1 優(yōu)化公差

在軸箱的兩個軸承室內(nèi)各增加一個O形圈（見圖7中1、2處）以防止運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，避免軸承在軸承室內(nèi)發(fā)生跑“外圈”的現(xiàn)象，避免發(fā)熱。另外軸承室與軸承的配合公差由原過渡配合更改為小間隙配合，避免因過盈配合致使游隙減小情況發(fā)生。

4.2 提高硬度

4.3 更換軸承

對軸承1和軸承2的技術(shù)參數(shù)進行調(diào)整，調(diào)整改進后的基本參數(shù)見表3。

4.4 尺寸控制

嚴(yán)格控制主軸兩個軸承檔的尺寸公差及形位公差，使其嚴(yán)格達到圖紙要求以滿足主軸同軸度及平衡度，減少運轉(zhuǎn)時振動；軸箱的加工精度也作為嚴(yán)控項加以檢查，保證主軸與轉(zhuǎn)子同軸，減小因同軸度不一致帶來的振動。

5 改進實效

經(jīng)改進，對比軸箱表面溫度的測量數(shù)據(jù)可見：表面溫度下降8℃～10℃，具體數(shù)值見表4。

6 結(jié)語

通過綜合改進，經(jīng)終端客戶的使用驗證，效果明顯，市場反饋良好，該款模具電磨在市場的生命周期得以延長。

[1]蔣世忠，羅暉.常用電動工具結(jié)構(gòu)原理與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

Analysis and Countermeasures on Heating of Gear Box of Die Grinder

Zhang Miao, Zhuxianbo
(KEN Holding Co.,Ltd., Shanghai 201704, China)

This paper puts forward the corresponding measures to the heating issues of gear box of die grinder,in terms of construction design, material analysis,tolerance design, bearings use and so on. The improvement is proved to be effective by thecomparison of measured data.

Die Grinder, Heat Treatment Hardness, Heating, Tolerance, Clearance.

TM05

A

1674-2796（2017）02-0006-03

2016-12-11

張淼（1968—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事機械結(jié)構(gòu)設(shè)計等方向研究。