一种新型锯筒磨齿机的设想

〔山东天鹅棉业机械股份有限公司，山东济南250032〕

一、前言

众所周知，剥绒机的剥绒是靠锯片上锯齿的两条侧刃和齿顶刃刮剥毛棉籽表面来进行工作的。锯齿上的两侧刃是剥绒机的主要工作刃，齿刃的工作长度、齿形的前面倾斜角度、齿尖的厚度是影响剥绒效果的最重要因素；同时两侧刃和齿顶刃的锋利程度也影响剥绒机的剥绒产量和短绒质量，并影响着棉籽的破籽率。在锯片齿形完整、齿刃锋利而不尖锐时，剥绒产量高、短绒质量好、棉籽的破籽率低；缺齿、齿刃钝、齿形异变时，剥绒产量低、短绒质量差、棉籽破籽率高。传统的剥绒铣锯机是靠圆形合金锉刀片来锉铣锯片，锉刀与锯齿前刃面利用仿形贴合压力来工作。如果锯片缺齿、歪齿、齿前角磨损变位，铣出的齿形便逐渐失真，剥绒机的工作性能逐渐下降，影响了剥绒产量和短绒质量，棉籽破籽率也会随之增加，降低了企业的经济效益。为了避免这种现象的发生，笔者设想了一种新型的锯筒磨齿机。

图1 锯筒磨齿机结构图

二、新型铣锯机结构简介

如图1所示，新型的锯筒磨齿机主要由机架1、液压驱动机构2、移动安装盘8、磨头部件10、锯筒减速电机4、横向导轨5、纵向导轨6、齿条分度机构9、电气控制箱7等部分组成。四组磨头组件（包括传动电机）横向一字排开、间隔相同的距离（一般为片距的N倍）分别固定在移动安装盘上，分段完成对锯筒的磨齿工作。磨头组件和移动安装盘作为一个整体可以根据PLC程序编排，由液压缸驱动实现前后、左右移动。分度齿条的齿距与锯片片距一致，配合棘爪的定位，保证每次向右位移后砂轮能与锯片准确对应。磨头组件前进定位由其前端的调整螺栓确定，保证磨齿高度均匀一致。每组磨头上的一对碗型砂轮经过修正后，都具有固定的角度，保证与锯片的齿侧外形相吻合。每个磨头组件上都配有自动夹持锯片稳定机构，通过调整自动夹持稳定机构的方位，使夹持稳定机构正对着要磨齿的锯片，保证碗型砂轮在工进与退出时不损伤锯齿，确保砂轮刃磨锯齿工序的准确进行。同时，调整自动夹持机构的弹簧压力，使其具有合适的夹持力和良好的滑动性，以稳定锯片、降低噪音。如图1所示，锯片和砂轮都是逆时针旋转，可以确保砂轮对锯片实行逆向磨刃，这样不仅磨齿效果好，而且锯片倒齿运动时不容易伤人，砂轮向下旋转所产生的飞溅物也远离了人员作业区，可以确保工人的安全。横向导轨和纵向导轨均采用滚珠滑套结构，液压缸驱动移动安装盘及其上面的磨头组件时更加灵活、省力。

三、工作原理及过程

新型的锯筒磨齿机是利用砂轮的磨削原理来修正锯片两侧刃的。由于现在使用的锯片大多是合金材料，含碳量较高，并且经过热处理工艺加工，因此，其硬度和韧性都较高。如果用传统的锉铣工艺来修正锯齿，不仅加工困难、耗时较长、锯齿易走形、噪音大，而且对圆形锉刀所选用的材料、制作工艺要求较高，使用成本大。而磨削工艺就非常适用于加工硬度和韧性较高的工件，用新型的锯筒磨齿机来修正锯齿，改变了过去逐齿铣锉的加工方式，一次工进可以修磨一整张锯片。在去除材料很小的情况下可以快速地形成新的锯齿两侧刃，不仅速度快、噪音低，而且修磨后的锯片齿形标准、整齐，光洁度很好，可以省去后面的砂磨工序，提高了作业效率。工作时，按下准备按钮，磨头组件在纵向和横向液压缸的驱动下分别向左、向后退至初始原位置，然后装上待修的锯筒（如图，注意锯齿的朝向）；手动工进，调整好锯筒与磨头组件的对正方位，使待磨的第一组锯片与相应的碗型砂轮准确地一一对齐，验证、调整每个磨头组件的前进极限位置，确保砂轮磨齿高度合适。调整每组自动夹持稳定机构的位置和夹持力，确保能够稳定夹持锯片并使锯筒转动平稳；调整完成后，手动退回，使每组磨头后退至初始位置。启动工作按钮，在锯筒减速电机和砂轮电机的分别驱动下，锯筒和砂轮按各自设定的转速逆时针方向旋转；程序延时后，移动安装盘及其上的四组磨头在纵向液压缸的驱动下进给到磨齿位置，夹持稳定机构夹紧稳定锯片，砂轮开始修磨锯齿，随着锯筒的旋转，砂轮逐渐把该张锯片上的所有锯齿修磨一遍，之后磨头后退到位，完成单张锯片的磨齿工序。接着，安装盘及其上的四组磨头在横向液压缸的驱动下向右移动一个工位，由于齿条分度机构的限位，因此，右移距离准确而一致，四组磨头再次纵向前行进，工进到位后刃磨各自的第二张锯片，第二张锯片修磨完成后，磨头再次后退到位，完成第二张锯片的磨齿工序。如此反复动作，逐渐把整个锯筒修磨一遍。在多次修磨锯筒后，四个磨头组件上的碗型砂轮会因损耗程度不同而失真，需要用金刚刀修正砂轮并调节磨头前方的定位螺钉，确保被磨锯筒齿形始终合理、刃磨高度一致。

四、性能特点

这种新型的锯齿磨齿机不是刃磨锯齿的前刀面，而是由成对的具有一定角度（约2°）的碗型砂轮磨锯齿的两侧面，以形成新的剥绒刃，磨削量少。它不改变齿形的前面角，不削弱锯齿的强度，修后的锯齿整齐一致，不引起剥绒机设计性能的变化，并且铣锯效率是传统铣锯机的5倍以上，省时省力。该机针对需要修磨的锯片配有自动夹持稳定机构，消除了机械振动，并且砂轮磨齿本身就平稳，工作噪音极低。碗型砂轮比铣锯刀片价格便宜得多，市场供应充足，相应降低了铣锯成本。该机机、电、液高度融合，自动化程度非常高，从磨第一张锯片开始到整筒锯片修磨结束完全由PLC程序控制。锯筒安装到位后，自动铣锯、自动换位，铣锯完成后自动停止，降低了劳动强度。这种新型的锯齿磨齿机既可用于锯片冲齿后新锯齿的开刃，又可用于剥绒机使用后变钝锯片齿刃的修磨，一机两用，方便快捷。该机配有多种齿距（10 mm、11.11 mm等）的横向分度机构，可以满足现有不同型号剥绒机锯筒的磨齿需要。缺点是由于砂轮具有一定的自锐性，因此，砂轮的工作面磨损较快，5个工作日后即需要用金刚刀修整砂轮一次。砂轮修整后，因外形尺寸变小，就需要调整夹持稳定机构与砂轮的前后相对距离，使其相距尺寸绝对值保持不变，并调整磨头组件前限位螺钉，保证砂轮磨齿高度不变。一般情况下，每组砂轮修整5次后需要更换新的砂轮，新砂轮更换后，首先需要用金刚刀对砂轮进行修整，使其具有规定的磨齿角度和高度。

五、市场前景

目前，国内大约有4 000多家棉花加工厂在生产，每家棉花加工厂基本上配有一条或两条剥绒车间，而锯片铣锯机是剥绒车间的标配，一条剥绒车间少者配有1台、多者配有2台～3台铣锯机。鉴于没有新的技术突破，几十年来一直在用传统的铣锯机修正锯片，劳动强度大、工作环境差、经济效益低。如果用新型的锯齿磨齿机替换传统的铣锯机，将给棉花加工企业带来新气象，工作轻松、环境宜人、成本降低、效益提高。在经济、社会大发展的时代，新技术层出不穷，新技术代替旧新技术是历史的必然。新型的锯齿磨齿机不仅能为棉花加工企业、棉机生产企业带来可观的经济效益，也必将能产生巨大的社会效益，促进社会进步。

以上是笔者对新型锯筒磨齿机的粗浅见解，意在抛砖引玉，望大家广泛参与、积极讨论，不足之处，敬请指正！☆