刀片自动高速磨削及在线检测关键技术的研究

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摘要 在科学技术突飞猛进的今天，各行各业在其自身发展过程中均十分注重新工艺的引入及研发，极大促进了行业进步。手动剃须刀刀片生产行业亦是如此。本文即针对剃须刀刀片自动高速磨削技术以及其在线检测技术的相关问题作出简要分析、探讨。

关键词 刀片 自动高速磨削 在线检测

1.概述

刀片磨削是手动剃须刀刀片生产中十分关键的生产环节，磨削效果好、品质高的刀片往往具有较好的质量稳定性，且三个刀片的磨削面厚度一致、宽窄适中，刀片硬度稳定、无明显波动，刀片刃口角度一致，整体性能较好。

目前，由于国外刀片磨削技术领域起步早，且发展过程中科技投入大，故取得了快速的发展，近些年来，越来越多的高新技术被引入刀片的磨削工艺中，如变频低能耗技术、电磁水分离回水自动循环处理技术、在线自动检测技术、高速磨削自动补偿系统技术、超高硬磨削材料技术、分割器等分收放料技术、中控集成处理器技术等，新技术的使用，大大提高了刀片磨削的生产效率，完善了生产线的工艺流程，促进了手动剃须刀质量的提高。而在我国，由于剃须刀生产起步晚，加之科技发展水平缓慢，自行业发展以来，生产工艺一直以仿效或引入国外的先进技术为主，自主研发投入少、发展水平低，这一状况导致国内刀片磨削技术与世界发达水平相去甚远，在全球剃须刀行业内发展处于不利地位。

因此，我国必须提高对于手动剃须刀刀片自动高速磨削技术的重视程度，不断向国外先进生产工艺学习，同时加大研发投入，最终赶超国际先进水平。

2.自动高速磨削的关键技术

2.1.高速主轴

在进行刀片自动高速磨削的过程中，为更好的实现磨削速率的提高，则需要设备轴承具有较高的转速，砂轮线的速度方能不断提高。为承受较高的转速要求，对于主轴的性能便提出了较高的要求，首先其必须满足一定的刚度要求，同时应具备较高的回转精度及良好的热稳定性，主轴性能需可靠性高，运转功率低，且质量好，使用寿命长。此外，高速磨削的过程对于砂轮主轴电机系统同样有着一定的要求，其与主轴必须运行十分精确，在运行过程中应尽量避免出现震动，只有这样，方能确保在较高的切削速度下仍能够不至动态力的过度提高。为满足上述对于刀片自动高速磨削过程中主轴的要求，国际上多采用电主轴进行生产。

目前，电主轴由于使用率高，故其的发展速度很快，在瑞士、日本等国家均研发出了科技含量高、技术性能好的电主轴，特别是在瑞士，其所研发的主轴转速不断提高，即将实现200000-250000r/min，远远领先于其他国家生产水平。在我国，多种具备高新技术的主轴同样正在研发之中，其中，GD-2型高速电主轴定额转速高，轴承材质先进，最高转速可达18000r/min。

2.2.进给系统

在进行刀片的自动高速磨削过程中，对于机床而言仅仅具备转速较高的主轴以及高功率是不够的，其工作台的设备性能同样发挥着十分重要的作用，这便要求其具备与磨削速率相应的高速进给系统以及加速度。

目前国际上普遍采用的是直线电机以满足上述要求。较其他电机而言，直线电机在运行过程中不存在中间转动环节，大大提高了进给速度，进给速度已超过60-200 m/mv，加速度同样得到了很大程度的提高，超过10-100m/s?。同时，设备的定位精度也得到了很大程度的提高。除运行速度优势外，直线电机还具有推力较大、设备刚度高、行程长度自主性好等一系列优势。但是相比于其他同类设备而言，直线电机散热性能较差，易发热，易吸附周边灰尘及切屑，且设备价格普遍较高，成为其在普及过程中的短板问题。直线电机目前在德国、日本等国家发展迅速，西门子公司已完成了进给速度超过200m/min的电机研发生产。

2.3. 磨削液

在刀片磨削过程中，由于转速大、持续摩擦，故在工件及设备表面会产生明显的磨削热，若得不到有效的控制，则工件表面的质量以及工件的精度均会受到很大影响，且容易导致砂轮的破损。为此，人们提出了一系列的应对措施，如喷气冷却的方式、干切削的方式等等，但是磨削液的使用仍然是磨削过程中设备冷却的最为主要的途径之一。磨削液在设备磨削的过程中一方面可对设备进行降温，同时，亦可在刀片与砂轮接触之前起到作用。

常见的磨削液主要分为水基磨削液及油基磨削液两种类型，前者冷却效果优于后者，而后者性能更好。

磨削液的使用大大降低了因磨削热的存在而导致的工件、设备磨损，实现了工件表层完整性的保护。然而，在使用过程中，由于液滴飞散等现象，也会导致环境污染，甚至引发安全事故等现象。因此，在对磨削液进行循环注入、过滤及使用的过程中，必须不断完善注入系统，并提高运行技术，防止磨削液四散而导致的事故发生。

3.在线检测技术

在对刀片进行自动高速磨削的生产过程中，必然伴随着刀片十分复杂的物理、化学变化，若这些变化不能控制在合理范围内，则极易导致刀片质量下降，以及生产设备的损伤。为此，目前多采用在线检测技术对刀片自动高速磨削过程进行质量监控，即在生产线上直接安装相应的检测设施，通过软测量技术对刀片的磨削过程进行实施检测，并及时反馈检测结果，一旦生产过程出现问题则及时采取相应的措施进行解决。通过在线检测技术，可以提高生产线上刀片磨削水平，避免了不必要的损失的发生，同时，在问题出现之初即进行改进的办法减少了维修费用，提高了刀片合格率，因而降低了浪费率。

在实际操作的过程中，研发人员可以在错位对磨磨头点的上方安装红外线检测及视频成像点，生产过程中，对于每一个点的波动状况实施及时采集，对于刀片磨前状况进行自动的实时监测，并将采集结果传回到中央处理器之中，通过处理器对所采集的数据进行分析。分析后，再由中央处理器将结果传送至自动补偿系统，一旦刀片生产过程中出现异常问题，则可进行实时自动修正补偿。

总之，我国目前刀片自动高速磨削技术及其在线检测技术等均处在发展的初步阶段，亟需行业内加大对相关技术工艺的重视程度，提高研发力度，方能实现国内手动剃须刀生产水平的不断进步。

参考文献：

[1]宋贵亮，巩亚东，蔡光起.超高速磨削及应用[J].航空精密制造技术.2000（03）

[2]张伯霖，谢影明，肖曙红.超高速切削的原理与应用[J].中国机械工程.1995（01）

作者简介：

龙慧荣（1971.1～），男，贵州省松桃县人，苗族，工程师，MBA 研究方向：金属机械加工及表面处理