随着金刚石钎焊技术的发展，电动工具——金刚石磨盘以其特有的锐利性和耐用性在建筑、石材、陶瓷和铸造等各行业中的应用不断增多，对实现金刚石磨盘钎焊自动化的要求越来越迫切。因为在现有的金刚石磨盘生产制造过程中，基本上均是手工作业，由于缺乏先进的制作手段，金刚石磨盘的产量非常低，并且其生产成本一直居高不下，严重影响了该产品的市场产业化、规模化运作，与当今技术创新的社会发展主流不相适应，所以自动化是企业发展的必然趋势。用金刚石磨盘钎焊自动化的方法可解决下列诸多问题：

　　

　　（1）熟练钎焊工短缺、人工生产率低下、无法形成规模化的问题；

　　

　　（2）对操作者体力、技能和经验方面要求过高、产品品质一致性差的问题；

　　

　　（3）无法有效实现科学化、规范化企业管理的问题；

　　

　　（4）无法进行市场产业化、规模化运作的问题。

　　

　　1 当前金刚石磨盘的钎焊生产工序解析

　　

　　金刚石磨盘钎焊生产工艺共有产品准备、前处理、上砂上粉、烧制和后处理等五道工序，图1所示的是金刚石磨盘钎焊生产工艺的流程

　　

　　1.1  产品准备工序

　　

　　产品准备工序的工作内容主要有：基体压制加工、磨料选择和钎焊料选择等。

　　

　　产品准备工序是钎焊作业人员最繁重的一项工作之一，做好金刚石磨盘基体、根据客户选择好磨料和钎焊料是整个钎焊工作的基础。

　　

　　其中，基体压制加工工作需要大量的人工。目前，基体压制加工由落料、成型和冲孔三套模具、分三台100T液压机来完成，一般由三个人按照落料、成型和冲孔工位顺序联合作业。完成500个磨盘基体的压制加工需要工作8个小时，共用24个工时。

　　

　　磨料选择和钎焊料选择工作不需要装备，在生产工艺指令下达后顺便就可完成，一般不占用多少人工。

　　

　　1.2  前处理工序

　　

　　前处理工序的工作内容主要有：上砂基底整理、基体清洗、磨料清洗和钎焊料粒度筛分等。

　　

　　前处理工序是钎焊作业人员最细致的一项工作，做好此项工作的原则是：所有待作业工件（基体、磨料等）干净无尘，上砂基底有活性，钎焊料粒度均匀一致。

　　

　　其中，上砂基底整理工作由一台手动喷砂机来完成，一般由一个人作业。完成500个磨盘基体整理需要工作8个小时，共用8个工时。

　　

　　基体清洗工作由一台手动超声波清洗机来完成，一般由一个人作业。完成500个磨盘基体清洗需要工作4个小时，共用4个工时。

　　

　　磨料清洗和钎焊料粒度筛分工作由一个人手工作业。完成500个磨盘用料需要工作2个小时，共用2个工时。

　　

　　1.3  上砂上粉工序

　　

　　上砂上粉工序的工作内容主要有：上砂和上粉（钎焊料）等。

　　

　　上砂上粉工序也是钎焊作业人员最繁重的一项工作之一，作业工作量比较大，做好此项工作的原则是：严格按照上砂工序进行布砂，磨料紧紧附着在基体轮廓上，钎焊料附涂不能虚空。

　　

　　其中，上砂工作需要大量的人工。目前，上砂由两台半自动均匀布砂机来完成，一般由四个人作业，完成500个磨盘上砂需要工作8个小时，共用32个工时。

　　

　　上粉工作需要大量的人工。目前，上粉由一台半自动均匀上粉机来完成，一般由两个人作业，完成500个磨盘上粉需要工作8个小时，共用16个工时。

　　

　　1.4  烧制工序

　　

　　烧制工序的工作内容主要有：烧前整形、工件摆放和真空烧制等。

　　

　　烧制工序是钎焊作业人员最精心的一项工作，做好此项工作必须了解掌握真空是怎么建立的和炉子热场中的温度是怎么变化的等真空设备的运行规律。做好此项工作的原则是：非焊接处不能有焊料，工件在炉中要集中放置，严格按照真空烧制工艺操作。

　　

　　其中，烧前整形、工件摆放工作由一个人手工作业。完成500个磨盘整理需要工作4个小时，共用4个工时。

　　

　　真空烧制工作由一台ZKR-3FH型手动真空钎焊炉来完成，一般由一个人进行人工作业。完成500个磨盘烧制需要工作12个小时，共用12个工时。

　　

　　1.5  后处理工序

　　

　　后处理工序的工作内容主要有：形状修整和美化整理等。

　　

　　后处理工序是钎焊作业人员最认真的一项工作，做好此项工作的原则是：去除高点，调整好金刚石磨盘的同心度和平行度，美化工具。

　　

　　其中，形状修整工作由一台车床来完成。一般由一个人进行人工作业。完成500个磨盘修整需要工作16个小时，共用16个工时。

　　

　　美化整理工作由一个人手工作业。完成500个磨盘整理需要工作4个小时，共用4个工时。

　　

　　2  自动化生产线改进设想

　　

　　根据上述对金刚石磨盘生产工序的分析，有下列四个方面可以先期进行自动化改进。

　　

　　2.1  改进基体压制加工环节

　　

　　将基体压制加工的落料、成型和冲孔三套模具变成一套复合模具，并对100T液压机进行半自动定位上料改造，从而变成由一个人在一台液压机上完成基体的落料、成型和冲孔顺序作业。完成500个磨盘基体的工作时间仍然保持在8个小时之内，减少两台100T液压机的使用，节省两个员工共16个工时。

　　

　　2.2  上砂基底整理加工环节

　　

　　重新设计一台全自动喷砂机，作业人员仅负责装盘和收盘工作，其他作业由喷砂机自动完成。完成500个磨盘基体整理的工作时间仍然保持在8个小时之内，但仅需要一个人进行装盘和收盘作业1个小时，节省7个工时。

　　

　　2.3  上砂上粉工序

　　

　　重新设计一台复合型设备，将上胶、上砂、上剂和上粉四道作业合在一起，在一台设备上自动完成金刚石磨盘的上砂上粉工作，由一个人作业。完成500个磨盘上砂上粉的工作时间仍然保持在8个小时之内，减少两台半自动均匀布砂机和一台半自动均匀上粉机的使用，节省五个员工共40个工时。

　　

　　2.4  真空烧制环节

　　

　　将一台ZKR-3FH型真空钎焊炉变成全自动型的，工件装入炉内后，真空钎焊炉自动完成低真空启动、加热启动、加热曲线跟踪、高真空启动、真空曲线跟踪、钎焊温度保持、停热冷却、真空停止和事故处理等作业，完成500个磨盘烧制的工作时间仍然保持在12个小时，但仅需要一个人进行装坼炉作业2个小时，节省10个工时。

　　

　　3  经济评估

　　

　　下面我们通过改造后节省的设备费用和员工工时费用来考察其经济性。

　　

　　3.1  设备投入费用比较

　　

　　根据上述设想实现金刚石磨盘钎焊操作的自动化，经过技术权威人士的设计测算，大约需要投入22万元人民币。其中，完成一台100T液压机半自动改造大约需要增加费用5万元人民币；完成一台全自动喷砂机制作大约需要增加费用3万元人民币；完成一台全自动上砂上粉机制作大约需要增加费用12万元人民币；完成一台ZKR-3FH型真空钎焊炉全自动改造大约需要增加费用2万元人民币。

　　

　　但是，完成一台100T液压机半自动改造后，就可以减少两台100T液压机的使用，按目前的市值（每台100T液压机价值6万元人民币/台计算）共可以节省设备费用12万元人民币；完成一台全自动喷砂机制作后，原来的一台手动喷砂机不再使用，大约可以节省设备费用0.3万元人民币；完成一台全自动上砂上粉机制作后，原来的两台半自动均匀布砂机和一台半自动均匀上粉机不再使用，大约可以节省设备费用6万元人民币。三项合计节省的总费用为18.3万元人民币。

　　

　　从上可以看出，扣除节省的设备费用，需要进行自动化改造增加的投入费用不到4万元人民币。

　　

　　3.2  员工工时费用比较

　　

　　从上得知，经过自动化改造后，完成500个磨盘钎焊工作共节省工时为：

　　

　　16 + 7 + 40 + 10 = 73 （个工时）                            （1）

　　

　　按照当前的员工费用一个工时15元人民币计算，完成500个磨盘钎焊工作共节省工时费用为：

　　

　　73 × 15 = 1095 （元）                                             （2）

　　

　　这样，经过自动化改造后，仅员工工时费用就降低了生产成本约2.1元人民币/个磨盘。

　　

　　由此看来，生产2万个金刚石磨盘，也就是需要40个工作日，从节省员工工时费用方面就可将多增加的4万元人民币设备投入收回，所以采用自动钎焊在经济上是合理的。

　　

　　4 结束语

　　

　　钎焊机械化或自动化的实现涉及企业技术创新的问题，除经济上合理可行外，还有减少使用员工数量、降低员工作业强度、保证金刚石磨盘产品品质的一致性和便于规模化生产等社会效益也会展现出来，所以只要业内同行共同关注，有关方面技术人员协作配合，实现金刚石磨盘钎焊的自动化很快就会到来。

(本文转载自《磨料磨具》第33期杂志，更多精彩尽在《磨料磨具》杂志。)