不銹鋼微絲拉絲機(jī)問題分析及改進(jìn)

劉金濤

（大連金瑪硼業(yè)科技集團(tuán)有限公司，遼寧大連116600）

0 引言

不銹鋼絲是一種應(yīng)用廣泛的工業(yè)原材料，主要應(yīng)用于編織絲網(wǎng)、電子產(chǎn)品、紡織、印刷、化工、計(jì)量等各個(gè)方面，隨著不銹鋼絲應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對不銹鋼絲性能及幾何尺寸的要求也越來越高，在不銹鋼絲領(lǐng)域中又逐步拓展了新的品種——不銹鋼微絲，市場對不銹鋼微絲長度及其圓柱度又提出了更高的要求，直徑0.05 mm以下，長度100 km不斷。

所謂不銹鋼微絲是指截面直徑在0.05 mm以下的不銹鋼絲，不銹鋼微絲的生產(chǎn)過程：用直徑比較粗的軟態(tài)（經(jīng)過退火）的不銹鋼絲，在不銹鋼微絲拉絲機(jī)上，經(jīng)過多道內(nèi)孔逐漸減小的不銹鋼拉絲模具，對不銹鋼絲進(jìn)行拉伸，在拉伸過程中，不銹鋼絲的直徑逐步減小，直至達(dá)到所需要的尺寸。

1 傳統(tǒng)的不銹鋼拉絲機(jī)

1）傳統(tǒng)的不銹鋼拉絲機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

2）工作原理。

先將纏繞有不銹鋼絲原料線盤2放置于軸承座1上，使不銹鋼絲纏繞輸送輥4上，然后再通過拉絲模5，在拉絲輥6的拉伸下，不銹鋼絲的直徑將會(huì)變細(xì)，完成第一次拉伸；再將拉伸后的不銹鋼絲通過拉絲模7，在拉絲輥8的拉伸下，不銹鋼絲的直徑再次變細(xì)，完成第二次拉伸，以此類推，經(jīng)過多次拉伸后，不銹鋼絲的截面直徑逐步減小，直至達(dá)到所需要的尺寸。把達(dá)到需要尺寸的不銹鋼絲產(chǎn)品9纏繞于產(chǎn)品線盤10上，由電動(dòng)機(jī)15上的帶輪14通過與三角帶13的摩擦力帶動(dòng)帶輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪11再帶動(dòng)產(chǎn)品線盤10轉(zhuǎn)動(dòng)，隨時(shí)將已經(jīng)拉伸好的不銹鋼絲纏繞于產(chǎn)品線盤10上，完成整個(gè)生產(chǎn)過程。

3）易出現(xiàn)的問題。

采用傳統(tǒng)的不銹鋼拉絲機(jī)生產(chǎn)不銹鋼微絲主要存在以下幾個(gè)問題：（1）不銹鋼微絲產(chǎn)品重量輕（長度短），很難生產(chǎn)出重量大的產(chǎn)品；（2）不銹鋼微絲圓柱度低：不銹鋼微絲截面橢圓形或是矩形俗稱為“花絲”；（3）不銹鋼微絲軸線方向一致性差：一段粗一段細(xì)，俗稱為“竹節(jié)絲”。

4）問題分析。

采用傳統(tǒng)的不銹鋼拉絲機(jī)生產(chǎn)不銹鋼微絲在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的以上幾個(gè)問題，通過分析可以看出是由于不銹鋼拉絲機(jī)自身所存在的缺陷造成的：

（1）在生產(chǎn)過程中，由于原料線盤2是被不銹鋼絲拉動(dòng)而被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以其轉(zhuǎn)動(dòng)很不穩(wěn)定，始終處于時(shí)快時(shí)慢的交替變化中，造成纏繞輸送輥4上的不銹鋼絲時(shí)緊時(shí)松，嚴(yán)重影響不銹鋼絲輸送速度的穩(wěn)定性，也就是說，不銹鋼絲在拉伸過程中的拉伸力也是時(shí)大時(shí)小，非常容易將不銹鋼絲拉斷，或者容易形成“竹節(jié)絲”。

（2）上述原因造成纏繞輸送輥4、拉絲輥6、拉絲輥8上的不銹鋼絲時(shí)緊時(shí)松，輸送輥4、拉絲輥6、拉絲輥8與纏繞其上的不銹鋼絲必將產(chǎn)生相對滑動(dòng)，造成不銹鋼絲的非正常磨損，使不銹鋼微絲截面形成橢圓形或是矩形，嚴(yán)重影響不銹鋼絲的圓柱度。

（3）產(chǎn)品線盤10在生產(chǎn)過程中其直徑越來越大，線速度也越來越大，與輸送輥4、拉絲輥6、拉絲輥8線速度差也越來越大，只能通過三角帶13與帶輪11產(chǎn)生相對滑動(dòng)來克服線速度差，當(dāng)線速度差大到一定程度時(shí)，三角帶13與帶輪11之間產(chǎn)生的摩擦力超過不銹鋼微絲的抗拉強(qiáng)度時(shí)，不銹鋼微絲就會(huì)斷裂，造成不銹鋼微絲不能生產(chǎn)大重量產(chǎn)品的現(xiàn)象。

（4）在不銹鋼絲拉伸加工過程中，都要經(jīng)歷啟動(dòng)、加速、減速、停止的過程，拉絲速度變化很大，由于收線電機(jī)15不能與設(shè)備主電動(dòng)機(jī)16同步變化，所以不銹鋼絲很容易在這些變化過程中折斷，造成很大的損失。

2 改進(jìn)設(shè)計(jì)

通過以上的分析可以看出：傳統(tǒng)的不銹鋼拉絲機(jī)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)高品質(zhì)不銹鋼微絲的要求。

為滿足生產(chǎn)高品質(zhì)不銹鋼微絲的要求，克服傳統(tǒng)不銹鋼拉絲機(jī)不能生產(chǎn)很長的圓柱度要求很高的不銹鋼微絲的缺陷，現(xiàn)設(shè)計(jì)制造了全自動(dòng)不銹鋼微絲拉絲機(jī)，通過實(shí)踐檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，完全可以滿足生產(chǎn)高品質(zhì)不銹鋼微絲的要求。

1）解決方案簡述：（1）在原料線盤2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上增加可調(diào)阻尼器23，可調(diào)阻尼器23是由摩擦件、加力彈簧及調(diào)整件等組成，工作時(shí)，可以調(diào)整阻力的大小，增加原料線盤2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性；（2）在不銹鋼絲進(jìn)入拉絲模8前增加了由配重錘4、浮動(dòng)輥5、導(dǎo)絲輥6等組成的預(yù)緊力控制裝置，使不銹鋼絲在工作過程始終保持與拉絲輥之間有穩(wěn)定的摩擦力，增加拉絲速度的穩(wěn)定性；（3）在不銹鋼絲進(jìn)入產(chǎn)品線盤17之前，增加了由導(dǎo)絲輥12、角度傳感器13、擺桿14、擺動(dòng)輥15組成的張力控制裝置，用于控制收線的張力；（4）增加了PLC（電腦）及角度傳感器等元件，用于自動(dòng)控制不銹鋼微絲的收線張力，提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性及自動(dòng)化程度；（5）增加收線電動(dòng)機(jī)變頻器，可以根據(jù)PLC(電腦)的指令隨意改變收線的速度，控制不銹鋼絲的張力，可以根據(jù)拉絲速度的變化同步改變收線的速度。

2）新設(shè)備構(gòu)成。全自動(dòng)不銹鋼微絲拉絲機(jī)，采用全新的機(jī)械結(jié)構(gòu)，增加PLC(電腦)，角度傳感器及電動(dòng)機(jī)變頻器等先進(jìn)自動(dòng)化原件，主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3）工作原理。先將纏繞不銹鋼絲原料線盤2放置于軸承座1上，在軸承座上安裝有可調(diào)式阻尼器23，通過調(diào)整阻尼器23的阻力大小，可以使原料線盤2在工作時(shí)均速轉(zhuǎn)動(dòng)；將原料線盤2中的不銹鋼絲先通過導(dǎo)絲輥6再通過浮動(dòng)輥5，（浮動(dòng)輥5可以上下自由運(yùn)動(dòng)，在配重錘4的作用下，浮動(dòng)輥5可以使不銹鋼絲始終保持恒定的張力），通過導(dǎo)絲輥6后輸送給輸送輥7，不銹鋼絲經(jīng)過拉絲模8，在拉絲輥9的作用下，完成第一次拉伸，將拉伸后的不銹鋼絲纏繞在拉絲輥9后，再經(jīng)過拉絲模10，在拉絲輥11的作用下，完成第二次拉伸，以此類推。不銹鋼絲經(jīng)過多次拉伸后，由較粗直徑的不銹鋼絲原料變成所需要直徑尺寸的不銹鋼絲產(chǎn)品，將拉伸后的不銹鋼絲產(chǎn)品纏繞在拉絲輥11后,再經(jīng)過導(dǎo)絲輥12進(jìn)入張力控制裝置。張力控制裝置由角度傳感器13、擺桿14、擺動(dòng)輥15等組成，張力控制裝置的工作原理∶在工作過程中，當(dāng)不銹鋼絲張力增大時(shí)，將會(huì)帶動(dòng)擺桿14向上擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)張力傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)說明產(chǎn)品線盤17的收線速度已經(jīng)大于拉絲輥11的收線速度，當(dāng)不銹鋼絲張力減小時(shí)，將會(huì)帶動(dòng)擺桿14向下擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)張力傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)說明產(chǎn)品線盤17的收線速度已經(jīng)小于拉絲輥11的收線速度，張力傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)將會(huì)把擺動(dòng)的角度上傳給PLC（電腦），PLC（電腦）根據(jù)角度變化的多少計(jì)算好電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并將這些數(shù)據(jù)傳給電動(dòng)機(jī)的變頻器，通過變頻來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到穩(wěn)定控制拉絲時(shí)不銹鋼絲的張力，在穩(wěn)定的張力工作狀態(tài)下，拉絲機(jī)可以拉伸出很長的不銹鋼絲；在穩(wěn)定的張力工作狀態(tài)下，拉絲輥與不銹鋼絲之間滑動(dòng)現(xiàn)象也很輕微，也可以拉伸出圓柱度很高的產(chǎn)品；在不銹鋼絲拉伸加工過程中，都要經(jīng)歷啟動(dòng)、加速、減速、停止的過程，雖然拉絲速度變化很大，但由于有張力控制裝置，收線速度可以很好地與拉絲速度同步，可以完全避免斷絲現(xiàn)象。

圖2

3 結(jié)語

采用本設(shè)備加工不銹鋼微絲，可以高速拉制出直徑0.02 mm、長度100 km不斷的不銹鋼微絲，可以充分滿足生產(chǎn)需要。