转子加工工艺分析
日期 【】传统产业是中小企业赖以为生的产业，举凡各式螺丝的拆卸与锁固(汽机车维修、家具的组装等)，就都要利用他来增加工作的时效性。我有幸接触其中一项产业气动工具业中的转子加工。转子正是气动工具中的核心零件，等同于我们人类的心脏，一颗转子的材质、硬度、精度好坏，都影响着整支气动工具的优劣，当然更是影响销售的价格与数量。
目录
引言 1
一、转子的概述 2
（一）转子的加工工序 2
（二）剖沟 2
（三）倒角 3
（四）滚齿 3
（五）研磨 3
二、革新 4
（一）剖沟 4
（二）倒角过程 5
（三）滚齿过程 5
（四）研磨过程 6
三、结果与讨论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
总结 8
参考文献 9
谢辞 10
引言
气动工具或是电动工具，虽然不起眼，但却也是我们生活中不可或缺的小帮手，举凡各式螺丝的拆卸与锁固(汽机车维修、家具的组装等)，就都要利用他来增加工作的时效性。我有这个机缘能接触其中一样关键零件 转子的生产制程。以前，在加工过程中都是用传统机台加上大量的机器作业员的时间去完成这项零件。而且因为节奏固定，所以有时会让人感到相当单调与枯燥。
在现今的时代中，越来越少的年轻人愿意投入传统产业的行列，导致技术人员的锐减。
在这样的背景下，让我开始思考如何跳脱传统的生产模式，搭配现今的科技，导入自动化生产，在有限的人力下，不但可以提升质量，更可以提升产能。另外，如何提升技术人员的技能，让他们从传统的对计算机完全陌生的状况到进步能接受整个控制器主导，他们要将所有加工要求转化成程序输入控制器，机台才能开始进行加工，也是在变革过程中，相当重要的一环。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
一、转子的概述
转子，是一个科技名词。简而言之，由轴承支撑的旋转体称为转子。如光盘等自身没有旋转轴的物体，当它采用刚性连接或附加轴的时候，可以看成是一个转子，转子是电动机的旋转部分。它由转轴、转子铁芯和转子绕组组成。从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。根据ISO标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子大多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。（如图11所示）
图11 转子
（一）转子的加工工序
一个工件从车好之后开始进入加工：剖沟、倒角、滚齿、等标准加工程序；另外再增加一些因客户设计上的不同而产生的其他程序，例如钻孔、枪钻、键槽，车牙等。然后进入热处理，最后再进行研磨加工。在经过研磨之后，一颗转子的成品也就可以呈现。
（二）剖沟（如图12所示）
图12 剖沟
（三）倒角（如图13所示）
图13 倒角
（四）滚齿(如图14所示)
图 14 滚齿
(五)研磨（如图15所示）
图15 研磨
二、革新
顺应工业4.0 的潮流，我们也搭配机械手臂与自动送料系统来进行。
另外在客户的订单上，较大批量的工件生产需求的尺寸有从 Φ18 ~ Φ 36，因此在机械手臂选用以及送料系统建构上，都是以这个区间为主，以期达到最大效益。
（一）剖沟
在剖沟上，因为每个工件会有一定的切削需求时间，所以每个工作站预计要有四架机器搭配一架机械手臂来进行作业。料架在各机台前方的左右两侧，让机械手臂在上下料上能更方便。
因为机手在机台前方一侧夹料完后，送到模座端，进行换料，然后将加工完成的转子放置机台前方另一侧，如此也可避免转子素材与加工后的转子混在一起。而且机械手臂的基座到转子加工处有一定的距离，因此手臂的伸出长也是选用的一大要素。最后与技术人员评估后，对机械手的选用是这款：（如图21所示）
图21 机械手
在完成机械手臂的选定后，接着就是选择夹爪。因为转子材料一般是以中碳钢(SCM415)为主，而未热处理前仍属软性材质，易碰伤，因此必须选用样式，以避免转子素材表面产生伤痕。在控制系统上，我们也配合政府的国产控制器推广计划，在机器的控制器都采用新代(SYNTEC)的控制器 ，在与机械手的整合系统上就以新代的PLC为主架构，下去在连结、联机的动作。包括夹料的位置、将转子放置到加工处的定位等等。
另外在PLC上加入一些指令，例如：自动冲屑、工件加工尺寸自动量测、刀具磨耗检测等。让产品在加工过程中不致产生中途尺寸开始有误差时，因为无法及时察觉，造成大量的不良工件产生。
最后就是配合四台的加工轮转时间来做移动，当有某一台出现异常的时候，机械手要能够跳过此机台的上下料动作，自动直接继续到下一部机台执行上下料的动作。
在这工作站下，原本需求人力为两人，可减少一人。且原本一天一台工时最多可能只有12小时(8 小时正常上班与8小时的加班)，现在可拉长机器每天运转时数(预计是1820小时，甚至24小时都可运转)，每天产能预计能提升4050%，藉此来达到客户需求量。
同预期可增加出来的获利将可用于刀具材质的提升 (例如用更好的钨钢来做刀具)，提升切削的性能，将每次换刀后可持续加工的时间拉长，以继续提高产能。
（二）倒角过程
在第二关倒角的加工制程，是整个转子最辛苦的一环，因为每一颗工件的加工工时短，而且铁屑会乱飞，导致这一个环节的机台操作员往往都待不久。再者，因为倒角加工时间短，所以换料时间相对也得短。因此在经过测试后，决定排列取代机械手臂上下料，如此一来，不但可缩短换料距离来减少换料所需的时间，也减少操作员在紧凑的换料节奏下所产生的受伤风险。
目录
引言 1
一、转子的概述 2
（一）转子的加工工序 2
（二）剖沟 2
（三）倒角 3
（四）滚齿 3
（五）研磨 3
二、革新 4
（一）剖沟 4
（二）倒角过程 5
（三）滚齿过程 5
（四）研磨过程 6
三、结果与讨论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
总结 8
参考文献 9
谢辞 10
引言
气动工具或是电动工具，虽然不起眼，但却也是我们生活中不可或缺的小帮手，举凡各式螺丝的拆卸与锁固(汽机车维修、家具的组装等)，就都要利用他来增加工作的时效性。我有这个机缘能接触其中一样关键零件 转子的生产制程。以前，在加工过程中都是用传统机台加上大量的机器作业员的时间去完成这项零件。而且因为节奏固定，所以有时会让人感到相当单调与枯燥。
在现今的时代中，越来越少的年轻人愿意投入传统产业的行列，导致技术人员的锐减。
在这样的背景下，让我开始思考如何跳脱传统的生产模式，搭配现今的科技，导入自动化生产，在有限的人力下，不但可以提升质量，更可以提升产能。另外，如何提升技术人员的技能，让他们从传统的对计算机完全陌生的状况到进步能接受整个控制器主导，他们要将所有加工要求转化成程序输入控制器，机台才能开始进行加工，也是在变革过程中，相当重要的一环。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
一、转子的概述
转子，是一个科技名词。简而言之，由轴承支撑的旋转体称为转子。如光盘等自身没有旋转轴的物体，当它采用刚性连接或附加轴的时候，可以看成是一个转子，转子是电动机的旋转部分。它由转轴、转子铁芯和转子绕组组成。从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。根据ISO标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子大多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。（如图11所示）
图11 转子
（一）转子的加工工序
一个工件从车好之后开始进入加工：剖沟、倒角、滚齿、等标准加工程序；另外再增加一些因客户设计上的不同而产生的其他程序，例如钻孔、枪钻、键槽，车牙等。然后进入热处理，最后再进行研磨加工。在经过研磨之后，一颗转子的成品也就可以呈现。
（二）剖沟（如图12所示）
图12 剖沟
（三）倒角（如图13所示）
图13 倒角
（四）滚齿(如图14所示)
图 14 滚齿
(五)研磨（如图15所示）
图15 研磨
二、革新
顺应工业4.0 的潮流，我们也搭配机械手臂与自动送料系统来进行。
另外在客户的订单上，较大批量的工件生产需求的尺寸有从 Φ18 ~ Φ 36，因此在机械手臂选用以及送料系统建构上，都是以这个区间为主，以期达到最大效益。
（一）剖沟
在剖沟上，因为每个工件会有一定的切削需求时间，所以每个工作站预计要有四架机器搭配一架机械手臂来进行作业。料架在各机台前方的左右两侧，让机械手臂在上下料上能更方便。
因为机手在机台前方一侧夹料完后，送到模座端，进行换料，然后将加工完成的转子放置机台前方另一侧，如此也可避免转子素材与加工后的转子混在一起。而且机械手臂的基座到转子加工处有一定的距离，因此手臂的伸出长也是选用的一大要素。最后与技术人员评估后，对机械手的选用是这款：（如图21所示）
图21 机械手
在完成机械手臂的选定后，接着就是选择夹爪。因为转子材料一般是以中碳钢(SCM415)为主，而未热处理前仍属软性材质，易碰伤，因此必须选用样式，以避免转子素材表面产生伤痕。在控制系统上，我们也配合政府的国产控制器推广计划，在机器的控制器都采用新代(SYNTEC)的控制器 ，在与机械手的整合系统上就以新代的PLC为主架构，下去在连结、联机的动作。包括夹料的位置、将转子放置到加工处的定位等等。
另外在PLC上加入一些指令，例如：自动冲屑、工件加工尺寸自动量测、刀具磨耗检测等。让产品在加工过程中不致产生中途尺寸开始有误差时，因为无法及时察觉，造成大量的不良工件产生。
最后就是配合四台的加工轮转时间来做移动，当有某一台出现异常的时候，机械手要能够跳过此机台的上下料动作，自动直接继续到下一部机台执行上下料的动作。
在这工作站下，原本需求人力为两人，可减少一人。且原本一天一台工时最多可能只有12小时(8 小时正常上班与8小时的加班)，现在可拉长机器每天运转时数(预计是1820小时，甚至24小时都可运转)，每天产能预计能提升4050%，藉此来达到客户需求量。
同预期可增加出来的获利将可用于刀具材质的提升 (例如用更好的钨钢来做刀具)，提升切削的性能，将每次换刀后可持续加工的时间拉长，以继续提高产能。
（二）倒角过程
在第二关倒角的加工制程，是整个转子最辛苦的一环，因为每一颗工件的加工工时短，而且铁屑会乱飞，导致这一个环节的机台操作员往往都待不久。再者，因为倒角加工时间短，所以换料时间相对也得短。因此在经过测试后，决定排列取代机械手臂上下料，如此一来，不但可缩短换料距离来减少换料所需的时间，也减少操作员在紧凑的换料节奏下所产生的受伤风险。
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