新型超高速旋梭的研究及应用

新杰克缝纫机股份有限公司 谢茜茜 王辉 王以超

一、引言

随着现代缝纫工业的发展、各类合成纤维织物和缝线的出现，对旋梭的要求越来越高。目前使用中的缝纫设备、织物、缝线、服装、线缝和线迹形式种类越来越多，需要各种不同类型和尺寸的旋梭，以满足不同的缝纫情况组合。现在世界上的各种旋梭多达数百种，目前国内常用的旋梭大体上可分成三大类，即96型旋梭、107型旋梭、112型旋梭。96型旋梭是各种型号直形线缝锁式线迹单针缝纫机所用旋梭，装配位置一般为横向卧式，旋梭的回转轴线平行于底板工作固并垂直于送料方向。107型旋梭是各种型号曲折线缝、锁式线迹缝纫机所用的旋梭，装配位置一般为纵向卧式，旋梭的回转轴线平行于底板工作面并与送料方向一致。112型旋梭也叫朝天型旋梭，是各种型号直形线缝、锁式线迹双针机所用旋梭，装置位置一般为立式，旋梭的回转轴线垂直于底板工作面。

目前旋梭还是依赖于人力资源的累加和设备的堆积加工，人力和设备成本都很高，一个普通的旋梭至少需要300道以上工艺和工序。人力投入的越多，产品的一致性就很难去把控，所以导致旋梭的质量也难以保证。同时旋梭目前为止使用的材料还是以20C r为主，由于旋梭在使用过程的特殊性，导致热处理等工艺的要求又非常严格。随着科技的发展，新材料、新工艺、新技术的应用，在旋梭上这方面的研究和应用也日趋重要。

二、概述

1.旋梭的原理

在现代缝纫设备中，以锁式线迹缝合的缝纫机最为普遍。这些缝纫机大多数是采用旋梭，以其梭尖勾住线环，同时扩大线环，并引导线环环绕过梭心而构成锁式线迹。

普通旋梭的工作原理是：在机针上升一定距离后，旋梭床的梭尖开始勾进线环，梭尖勾住线环后继续转动，当线环被送到旋梭架导轨口时，线环被梭架分线钩勾住，这时机针应由下极限位置上升2毫米左右。旋梭架上的分线钩子应当在线环快要接近时，使线环端部留有时间移到导轨的后面去，分线钩子与机针运动轴线角为50°左右，由梭床梭尖外框凸面上边45°处勾住线环，继续转动，线环的端部勾在分线钩子上，为了使线环顺利地滑到梭架的表面上，导线板尾部的斜边把线环的线头一面向外拨开，而线环的后部，一边被梭架分线钩子勾着，向梭架底部滑下，在这瞬间，机针在旋梭机构中退出。由于梭架过线处非常光滑，使线环顺利地从梭架底部滑出，能使梭尖转过180°时，挑线杆上升，把挑线杆前所送下来的剩余部分线收上来，梭尖勾住线环继续旋转，线环前半部分在导线板下面，通过外框凸面45°斜面后，正在移动的导线板边缘，逐步高出梭架，把前半部线环向外拨开。后半部线环由梭架分线钩子勾住，而把线环前后分开，最后线环前后面套过梭架，把底线套在中间，经挑线杆拉紧线环，形成线迹。旋梭机构的操作周期，203～312°间是勾住线环及扩大线环的阶段，312～320°间是针从梭心套缺日退出阶段0～180°是空行程。上轴一转，旋梭二转，并在第二转时产生作用。

旋梭床用螺钉紧固在下轴上，当机器以每分钟n转动时，梭床就以2n转的转速套着旋梭架环绕运转，利用梭床尖嘴，勾住线环，床内的沟槽与旋梭架上凸出的导轨相配合，因此，梭床的表面光洁度、硬度以及形状精度的要求都很高。旋梭架安装在梭床内，其环形凸缘导轨与梭床沟槽保持一定的配合间隙，既要转动灵活又不能过于松动，由旋梭定位钩固定着，保持在适当的位置，旋梭架芯轴固定梭心套，使其也固定在一定的位置，梭架分线钩子用来进行分线，配合梭床进行勾线环运动，梭架的表面的光洁度、硬度及形状精度的要求同梭床一样重要。

2.旋梭的结构

旋梭一般有4大构件，主要为旋梭床、旋梭架、旋梭板和导线板，以96型旋梭为例

旋梭板：装在旋梭床上的一块半月形的导板，用来压住旋梭架环形凸缘，挡住其与梭床凹形沟槽的配合位置，弯形尖尾，是梭床勾住线环打套结的下半转，对线环在挑线杆轴线时起脱线导向作用。

导线板一是覆盖在旋梭床梭尖部分上面，用来压住线环，限制线向外滑动，纳入梭床钩尖嘴的梭根部。其大弧形尾部是用来将梭心套上的底线抽紧，形成套结。

三、研究方法

旋梭、旋心套所用的材料见表1。

表1 旋梭、梭心套用材料

关于旋梭、梭心套的热处理、硬化层和硬度，因品种和用途的不同，硬化层和硬度也不一样，见表2所示。旋梭、梭心套一般采用气体渗碳和液体渗碳两种方法，根据其机能、形状，考虑了磨损、易碎、折断等方面的因素进行热处理。如旋梭需要坚硬的，并且要有较高的抗磨损的表面，也不会因为冲击力通过复杂的或薄的形状而断裂。因此旋梭的热处理就是为了表面硬化。

旋梭的疲劳强度和耐用性，在设计制作时已给予了高度重视。根据材料的性质，在热处理方面采用了最新的化学方法和对高速旋梭、特殊旋梭进行了镀硬铬处理，所以，可避免发生过热，增加了耐磨性，降低了转矩。

目前通用的旋梭，金属型号为20C r，化学成分为含碳量0.2%，C r 0.45～0.5%，铁 含 量99.3%，容易加工，只能加工后渗碳或者碳氮共渗处理，渗碳层就日本产品而言深度见表2，硬度达到H R C 60～61度，即H V 650左右，其抗磨，表面光亮度好，但是润滑效果不好。同时，按照现在的热处理工艺，旋梭还有一些不良加工工艺，导致旋梭装配好后，配合精度不高。

表2 旋梭、梭心套的硬化层和硬度

鉴于以上问题，我们可以选用新材料进行研究，粉末冶金技术日趋成熟，用C a t a m o l d 8620材料，可以进行热处理或者表面硬化处理，表面硬度能达到H V 800以上。同时，可以采用新工艺要求，添加特殊的成分在粉末里面，比如稀土、二氧化钼等来改良钢材。

在热处理工艺上与传统不一样，为了提高耐磨性和使用稳定性，在高速运转时减少摩擦系数，还可以采用金属表面合金化，即工件心部硬度控制在H R C 40～42°，使产品保持高韧性，特别是钩线尖不容易断。按照此工艺要求，采用化学渗入处理，将金属表面化学组织处理后，具备超硬度H V 1200-1350，同时还具备自润滑性能，达到旋梭使用要求。

对于普通旋梭来讲，一般的转速在6000～7000r/m，配合要求很高。采用旋梭架粉末冶金化后，讲供微量油就能达到润滑效果，加上粉末冶金旋梭架的材料自润滑，运转效果更佳。

从工艺方面来讲，旋梭架采用粉末冶金材料注射成形，可以从原来的300多道工序直接减少到100多道工序，能节省很多人力成本和设备成本等综合成本。

四、结束语

通过和一些旋梭生产厂商的平台和我们对新材料新工艺的研究，已经开发出粉末冶金旋梭，目前已经进入验证阶段，初步获取了很多差异数据。通过分析差异存在的原因，为最终的研究和应用提供很多有价值的数据。在今后的研究过程中，还将对传感器信息融合技术，新的动平衡调节技术及其有限元分析加进来。经过综合有效的研究，必将使旋梭材料、工艺、技术取得长足的进步，带来良好的经济效益和社会效益。

[1]杨明才.工业缝纫设备手册[M]．江苏科学技术出版社.

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