斜裁機裁刀機構原理及加工工藝設計

陳峰，趙杰(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

斜裁機主要用來生產輪胎中的帶束層，帶束層在輪胎中的主要作用是使輪胎牢固地固定在輪輞上，保證汽車的正常行駛。主要生產不同角度（15°～70°）鋼包、1#料、2#料、3#料、4#料等。帶束層質量對輪胎的質量和使用壽命具有重要影響。如圖1為斜裁機生產線結構圖。

圖1 斜裁機生產線俯視圖

1 裁刀機構結構特點

1.1 結構組成

裁刀機構如圖2所示，由機架、上裁刀座、下刀座、壓料機構、液壓系統及交流伺服傳動機構等組成。壓料機構是通過氣缸帶動直線導軌上下移動壓板對鋼絲簾布進行固定。活動刀架用于將鋼絲簾布裁成帶束層，采用機械傳動，帶動C型連桿，驅動上刀架作直線往復運動。液壓離合器控制刀架起落和停止。

（1）裁斷平臺：平臺為耐磨材料，并安裝了許多有利于簾布移動的小滾珠。

（2）上刀架：在 C 形連桿的帶動下上下運動，帶動裁刀剪切簾布。

（3）簾布壓緊裝置：在裁斷之前壓緊簾布，防止在裁斷期間和磁鐵橫梁向后運動時帶動簾布移動。

圖2 裁刀機構圖

（4）上刀：相對下刀快速移動，將簾布裁斷。

（5）控制防黏鋼絲的氣缸：遞布前，氣缸向上運動，帶動防黏鋼絲將簾布向上舉起，防止簾布黏貼在下刀上的情況下遞布，造成堆料。

（6）螺栓：用于調整上、下刀的水平間隙。

（7）裁斷運輸帶：用于將簾布條運出裁斷裝置。該運輸帶可以在垂直方向傾斜和水平方向上移動。在運輸帶的極限位置由傳感器進行檢測。在裁剪前運輸帶在垂直位置上在上位，水平方向上靠近裁刀。在裁剪過程中裁斷運輸帶以出料端的旋轉軸為中心旋轉一定的角度，以防止裁刀向下時碰撞運輸帶。裁剪完成后運輸帶同上刀片一同抬起，然后向后離開裁刀一段距離，以防止簾布條在運動過程中與未裁切的簾布斷面發生黏連。然后旋轉，將簾布運出裁斷裝置。

（8） C形連桿：將主軸的轉動轉變成上刀的上下運動。

（9）活動刀架：上刀安裝在此件上，螺栓帶動此件調整上、下刀的水平間隙。

1.2 主要技術參數和特性

鋼絲簾布最大寬度 1 000 mm

鋼絲簾布最小寬度 600 mm

鋼絲簾布最大卷徑 Φ1 200 mm

導開墊布最大卷徑 Φ560 mm

裁切角度 15°～70°

定長輸送次數 12次/min

拼接接頭寬度 500～1 200 mm

拼接接頭次數 10次/min

鋼絲簾布鋼絲最大直徑 2.5 mm

鋼絲簾布厚度 0.8～3.5 mm

裁刀使用壽命 25萬～35萬次/每刃

貼膠及包邊膠最大卷徑 Φ600 mm

卷取墊布最大直徑 Φ550 mm

斜布可在 15°～70°之間調節

卷布速度可無級調節速或點動操作，操作方便配有碼表，可控制布卷長度。

2 裁刀結構圖

裁刀結構如圖3所示，裁刀材料選用優質合金鋼、粉末冶金DPM鋼材，硬質合金、高合金工具鋼及陶瓷等材料。

圖3 裁刀結構圖

2.1 加工裁刀的主要技術要求

（1）裁刀材料選用優質合金鋼、粉末冶金DPM鋼材、硬質合金、高合金工具鋼及陶瓷等材料。

（2）淬火硬度HRC67～68。

（3）兩片刀刃（30）的等厚允差0.01 mm。

（4）兩片刀刃（80）的等厚允差0.01 mm。

（5）膠片內有鋼絲需要進行退磁處理。

（6）尺寸80的兩端面需要進行等離子特氟龍噴涂處理，厚度為0.2～0.3 mm。

（7）裁刀螺栓孔的角度必須保證為90°。

（8）每個刀刃可以裁切25萬～35萬刀左右。

2.2 裁刀研磨要求

（1）如圖4所示，只有垂直面“a”可以研磨。

（2）裁刀的上下面均有等離子體涂層，是不可以研磨的。

（3）一把裁刀經過幾次研磨后，裁刀的平直段和刀刃之間的差值將會小于1.9 mm，而新刀的差值為2.5 mm，所以此時該平直段“b”需要研磨。

（4）研磨裁刀的平直段時應該注意保持30°角度不變，使差值重新回到2～2.5 mm。

圖4 裁刀研磨示意圖

（5）磨刀時應有足夠的冷卻水，磨刀時磨刀盤上不應該出現臟污現象，也不應有加熱過的痕跡，否則會造成刀面變軟，并使刀面出現應力，造成刀刃不平。

（6）研磨裁刀時不允許出現接刀現象，必須保證一次性研磨到位。

（7）磨刀石的最高溫度不應超過40℃。

（8）推薦研磨裁刀的磨刀輪位帶有陶瓷護套的磨刀盤，中間芯材的尺寸為30～36 mm，硬度不應太大。

2.3 裁刀更換過程及要求

（1）更換裁刀前的準備工具

內六角一套，快速脫落棘輪扳手一把，24 mm的呆扳手2把，內六角扳手一套，鑿子一把，4磅榔頭一把，65 mm和70 mm 的呆扳手各一把，19# T 型加長內六角一把，塞尺（0.02～0.1）一套，上下裁刀扣板一套，手電筒一把，刀架小車一輛等。

（2）更換裁刀前設備狀態和注意事項

a.裁刀更換是多人配合完成的工作，由于人員多，技能水平不一，需要在設備相對安全的情況下相互配合完成這項工作。

b.裁刀更換前設備所有操作控制盒狀態必須在手動狀態。

c.更換裁刀前必須保證鋼絲簾布大線收回，避免在維修過程中造成簾布表面有雜質，造成不必要的浪費。

d.在大線收回后，手動把裁刀角度達到 45°以上（為下一步拆卸裁刀，調刀做準備） 。

e.觀察裁刀的上刀是不是在最高點（如果不是手動打到最高點），也可以看一下設備主傳動軸旁邊的感應開關是不是處于常亮狀態。

f.做完以上工作后，在設備操作電腦上掛上檢修牌（防止在調刀過程中有人去亂動操作箱，造成不必要的事故發生）。

g.在設備工作區域鋪一層塑料紙或其他東西避免污損設備

h.更換裁刀前在電腦控制面板上掛維修警示牌。

i.在拆裁刀前，將裁刀剎車剎死，裝刀完畢后再將剎車松開。

j.在拆裁刀前，在裁刀中間處橫放一根100 mm×100 mm×500 mm左右的木頭，以免裁刀下降傷人。

k.在拆裁刀前，在上下裁刀上安裝裁刀扣板。

l.在抬裁刀時應戴手套，以免劃傷手，配合要密切，裁刀應水平出來。

m.在放裁刀時應將裁刀豎放，放下時應相互照應，以免壓腳或手。

n.調整裁刀間隙時，上下人員要配合密切、相互照應，調整吊緊和頂緊螺栓時，應將翹棍角度放于45°～60°之間。

o.調整完后，在抬頭時小心將頭撞在裁刀框架橫梁上。

p.在扳裁刀進出螺栓時兩人應配合密切，以免脫手傷人。

q.在調整裁刀時，不要將手放在裁刀轉臂上，以免傷手。

（3）裁刀更換過程

更換裁刀需要多人協作，這時要分工明確或者有現場指揮人員統一安排，防止更換人員盲目的工作或不知做什么好。更換裁刀人員一般為4～5人最佳！

a.首先把電腦控制面板和裁刀點動按鈕打為維修狀態，然后將設備后面的安全防護門網拆卸，完成后把第一傳送帶左右擺動的氣缸桿拆卸，前后各有一個氣缸。

b.將裁刀剎車剎死，把傳送帶手動推到最外面，為一會下刀拆卸鋪墊。完成后，把上刀旁邊的壓料毛刷裝置拆卸便于以后拆刀、調刀，然后把下裁刀螺栓上面的塑料板拆除，最后在裁刀中間處橫放一根100 mm×100 mm×500 mm左右的木頭。

c.以上工作完成后先拆上刀，從刀的兩端同時松螺絲（用 10#內六角）這樣便于卸掉在長時間工作中刀的形變力，延長刀的使用壽命。松開所有的螺絲后，兩端和中間各取一個螺絲，把裁刀扣板裝上，然后把其余的螺絲都卸掉，一人從東向西或從西向東把裁刀推出， 推出1/3后其余人員到裁刀后面協助抬刀（至少兩人），共同把裁刀放到刀架小車上； 拆卸下刀如同上刀。

d.清理裁刀和裁刀座上的雜物，用煤油清洗干凈后用棉紗擦干，找好要更換的刀刃（刀刃上不要有斑點、銹跡、缺口） ，開始安裝。先裝下刀再裝上刀，上螺絲時注意與卸螺絲時相反，要從中間往兩邊緊，防止刀與刀座之間有間隙，不易調刀。上刀的螺絲最好是更換新螺絲，以前的螺絲在裁刀上萬次的裁切過程中會出現裂痕容易斷裂，為了設備更好的使用，建議螺絲全部使用新螺絲。新螺絲使用時表面抹少許的黃油， 防止在以后的使用過程中，螺絲表面生銹造成以后更換裁刀時螺絲難以卸下。

e.裁刀安裝完成后再次清理裁刀上面在安裝過程中沾上的雜物。完成這項工作后，用 24#呆扳手把第一傳送帶正上方平面上的幾個固定整體調刀用的內六角螺絲松開（松開不是卸下來，稍微的把螺絲松開一點即可）， 然后用65#叉扳手把整體調刀的大螺絲的備母松開，松開備母后調正大螺母， 如圖5所示向前向后表示裁刀整體調整的方向， 這時候我們要向后調， 是整體刀座向后移動 0.2～0.5 mm 或者更多的距離，防止一會裁刀下落時碰到，造成刀體損傷。如圖5所示。

圖5 裁刀底板進出調節螺栓

f.用檢修控制器控制上刀緩慢的下落（按點動的時候，要點觸式不要按著不放，還要同時把主軸的剎車釋放一點），緩慢的下落在上刀與下刀快接觸時，觀察是不是能碰到，是不是還需要向后移動整體刀架？如果不需要就再緩慢下落，并用塞尺測量兩刀之間的間隙。

g.把兩刀的間隙測出來，可以取 5～10點記錄，并按這些數中最小的數，把其余的幾個點的間隙都調到最小位置 [例如去了5個數：0.25 mm，0.18 mm，0.25 mm，0.20 mm，0.30 mm，這時我們要都把間隙調到 0.18 mm(注：裁刀最前和最后面50 mm左右為裁刀讓刀距離，所以需要根據不同機臺、簾布調整不同尺寸，參考數據大約為在0.18 mm的基礎上再增加0.15～0.25 mm左右)] 。因為上下裁刀之間的間隙為弧線形，所以周邊間隙需要依次微調到 0.195 、0.19、0.185 mm左右。 調整間隙的時候就要我們調整螺絲，用加長的 T 型 19#六角進行局部微調。 完成后最后通過整體調整的螺絲往前整體移動，調到 0.02 mm（此數為塞尺數據，后面的數都為塞尺數據，最終裁刀中間0.02 mm的間隙是標準間隙）間隙后把傳送帶正上方固定整體調刀座的螺絲緊住，然后用加長的T型 19#六角把上刀后面“拉螺絲”、 “頂螺絲”手動備住（不要用加力桿）， 完成后把整體調整大螺絲的螺母鎖緊。

h.以上工作完成后可以試裁一下（試裁是通過檢修控制器做裁刀單周循環來完成），可以裁鋼絲簾布上的塑料紙或者報紙，看看是否都裁斷，沒有裁斷的地方再一次進行局部微調，然后試裁鋼絲簾布，觀察裁下來鋼絲簾布邊，是不是整齊無毛刺。確認合格后，把裁刀前方的壓料毛刷、下裁刀螺栓壓板、1#帶進出氣缸等安裝好，清理機臺和地面上的衛生，把檢修控制器拔掉并安裝好安全防護網，再次查看裁刀下面是不是有雜物或者遺留工具等，然后摘掉掛在主操作箱上的檢修牌，標志著此次換刀完成。換刀過程需要 4人以上長達 4～6 h協作完成，另外，裁刀更換完成后千萬不要忘記把裁刀剎車氣壓放完。

2.4 效益分析與結論

進口裁刀每片價格為13萬元，使用刀數為30萬刀/刃，采用上面的加工要求進行國產化，每片價格為9萬元，使用刀數為37萬刀/刃，按照研磨要求的刀具與新刀一樣，制品質量也得到了提升。制品質量從之前合格率95%提升到98%，產能從220刀/h提升到250刀/h，裁刀使用時間從30天提升到38天，設備故障率從10 h/月降低到5 h/月，為公司創造了較高的效益。