倍捻锭子带轮制造工艺的改进

曹希新，邹友民

(湖南长宏锅炉科技股份有限公司，湖南 衡阳 421007)

1 带轮问题

倍捻锭子是倍捻机的心脏，与传统环锭捻线机相比，倍捻机最大的不同在于锭子。由于环锭捻线机锭子旋转1周能产生1个捻回，而倍捻锭子旋转1周可产生2个捻回，即锭速相同时捻回数增加1倍，从而使倍捻机速度和产量几乎也可以增加1倍，因此，深受客户欢迎。

衡阳纺机制造的BD系列倍捻锭子，采用双沟双列滚珠作为支承，其制造精度高、运转平稳、承载力大、加油周期长、维护保养方便、使用寿命长[1]；成品倍捻锭子经过精密动平衡试验，其振程小、噪声低，深受客户认可。2017年初，衡阳纺机接到一种BD系列新型倍捻锭子订单，其结构如图1所示。

该锭子主要由带轮、密封圈、保持架、钢球、轴承外圈、轴承心轴及铝轴承座等组成[2]，结构紧凑、制造精度高。公司根据客户要求设计并制作10套样品，但在动平衡仪上进行精密动平衡试验时，发现该倍捻锭子振动量大且运转不平稳，去重量非常大。这些问题将直接影响倍捻锭子的动平衡加工效率、纱线质量及使用寿命。为此，我们对倍捻锭子进行成套测量，发现带轮外圆相对于铝轴承座的径向跳动超差比较严重——设计要求径向跳动应不大于0.04 mm，实际测量最大径向跳动为0.25 mm[3]，因此，必须改进加工方法，以确保带轮外圆相对于铝轴承座的跳动在要求的范围内。

1—带轮；2—密封圈；3—保持架；4—钢球；5—轴承外圈；6—轴承心轴；7—铝轴承座。图1 倍捻锭子结构

2 原因分析

为了分析倍捻锭子带轮外圆相对于铝轴承座跳动的原因，将倍捻锭子的带轮拆卸下来，分别测量铝轴承座相对于轴承心轴的径向跳动和带轮内孔对外圆的径向跳动，发现铝轴承座相对于轴承心轴径向跳动符合要求，均在0.005 mm以内，但带轮内孔对外圆的径向跳动高达0.15 mm，而带轮设计要求径向跳动为不大于0.02mm(如图2所示)。由此，可以分析出造成倍捻锭子带轮外圆相对于铝轴承座跳动的2个基本原因：① 因制造工艺不合理[4]、加工设备精度低以及加工变形等原因，造成带轮内孔相对于外圆的跳动超差；② 由于压配过程中受力不均匀，带轮受挤压变形从而造成倍捻锭子带轮外圆相对于铝轴承座跳动。

图2 带轮

3 改进前的带轮制造工艺

3.1 带轮加工

带轮加工的原制造工艺为：落料→粗磨外圆→钻底孔→自镗夹套，以外圆为基准镗小内孔→自镗夹套，以外圆为基准精镗大内孔→自磨夹套，以外圆为基准磨小内孔→以小内孔为基准，穿芯棒精磨外圆→总检入库。以上工艺对于壁厚较大的带轮是适合的，但加工倍捻锭子带轮壁厚仅为1 mm时极易产生变形，个别带轮的外圆及大内孔的圆度甚至为0.1 mm；且大内孔完全悬空，小孔穿芯棒接触面积小，精磨外圆时容易产生让刀、倾斜及形化，从而造成带轮内孔相对于外圆的径向跳动超差；当抽查未装配的带轮成品时，直接验证了此分析结果。

3.2 带轮压配

对于带轮压配，我公司利用倍捻锭子心轴45°倒角和带轮内孔倒角的导向作用，使用油压机压配而成。压配过程中，由于油压机的振动使带轮受力不均匀，带轮受挤压偏心从而造成倍捻锭子带轮外圆相对于铝轴承座跳动；因此，对于这种压配要求高的产品采用传统的压配方法明显不可取。

4 改进后的带轮制造工艺

4.1 带轮加工

分析带轮的结构特点，并结合本厂设备使用情况，对带轮制造工艺进行了改进。改进后的工艺为：落料→钻底孔→粗磨外圆→自镗夹套，以外圆为基准粗镗台阶内孔(大、小内孔)→自磨夹套，以外圆为基准磨小内孔→以小内孔为基准，穿芯棒磨外圆→精镗大内孔→无心磨通磨外圆→总检入库。

改进工艺的优点如下。

a) 将粗磨外圆放在钻底孔之后，可有效减少钻孔对带轮外圆造成的变形，以保证镗孔时基准的可靠性。

b) 带轮大内孔须经粗、精镗，可有效减少镗孔对带轮外圆及内孔造成的变形，且精镗孔安排在穿芯棒磨外圆之后，可以有效保证大、小内孔对外圆的跳动。

c) 增加无心磨通磨外圆确保带轮外圆尺寸一致性，并且可以修正带轮穿芯棒利用外圆磨床磨外圆时因挤压、让刀、倾斜造成的形状误差，同时可以修正精镗大内孔时所产生的变形。

4.2 带轮压配

将倍捻锭子心轴改为导向作用更好的1.5 mm宽的15°倒角，同时改进带轮压配方法。使用烘箱加热带轮，利用热胀冷缩的原理，让倍捻锭子心轴轻松套进带轮里，以避免压配时因受力不均匀而造成倍捻锭子带轮外圆相对于铝轴承座的跳动。

5 结语

通过带轮制造及压配工艺的改进，批量制造的倍捻锭子成品带轮外圆相对于铝轴承座的跳动全部合格，产品质量明显提高。动平衡仪进行精密平衡试验时，倍捻锭子振动量小、运转平稳、去重量很小，动平衡加工效率明显提高。客户反馈也很好，说明改进后的带轮制造工艺及压配方法合理，这对类似薄壁零件的加工具有很好的借鉴作用。