梳理機(jī)壓網(wǎng)輥圓網(wǎng)加工工藝探討

顏良風(fēng)

摘 要：本文主要介紹了梳理機(jī)壓網(wǎng)輥新型圓網(wǎng)的加工工藝。與以往加工的圓網(wǎng)相比，該圓網(wǎng)直徑小、壁厚且長度長，長徑比過大，不易加工。本文采用冷加工方案進(jìn)行加工，并結(jié)合圓網(wǎng)類零件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用合理的工藝方法和措施，以解決加工難點(diǎn)問題。

關(guān)鍵詞：圓網(wǎng);加工工藝;冷加工

中圖分類號：TS103.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2018）29-0070-03

Abstract： This paper mainly introduced the processing technology of the new round net for the press roller of the carding machine. Compared with the previous processing of the circular mesh， the diameter of the circular mesh is small， wall thickness and length are long， and the ratio of length to diameter is too large， so it is not easy to process. In this paper， the cold processing scheme was used to process， and combined with the production experience of circular mesh parts， reasonable process methods and measures were adopted to solve the processing difficulties.

Keywords： circular mesh;processing technology;cold working

1 研究背景

圓網(wǎng)是通過在鋼板上沖出孔距不同的圓孔后卷制而成的工件，具有重量輕、透氣率高的特點(diǎn)，在鄭州紡機(jī)工程技術(shù)有限公司被廣泛應(yīng)用于棉紡、軋花、烘干、水刺機(jī)等產(chǎn)品中，但應(yīng)用于這些設(shè)備中的圓網(wǎng)都不和織物直接接觸，且直徑D通常大于500mm，L（長度）/D（直徑）<6，對表面質(zhì)量和加工設(shè)備要求都不是特別高。隨著鄭州紡機(jī)工程技術(shù)有限公司梳理機(jī)產(chǎn)品的升級，對設(shè)備的性能要求逐漸提高，相對之前產(chǎn)品所用圓網(wǎng)來說，目前梳理機(jī)壓網(wǎng)輥圓網(wǎng)需要一種軸向長、直徑小、剛性強(qiáng)、表面質(zhì)量好、技術(shù)要求高的新型圓網(wǎng)。該圓網(wǎng)要求所用材質(zhì)為0Cr19Ni10，圓網(wǎng)外徑Φ298mm，壁厚為3mm，網(wǎng)身圓孔直徑Φ4mm，孔距橫向8mm、縱向7mm，孔區(qū)長度2 820mm，直線度1mm，圓度0.6mm，外徑尺寸要求較高。加工難點(diǎn)是圓網(wǎng)直徑小、壁厚且長度長，長徑比過大，如圖1所示。

2 工藝分析

2.1 采用機(jī)加工方法

通過調(diào)研可知，目前市場上沒有完全符合設(shè)計(jì)尺寸要求的管子，若采用外徑大于圓網(wǎng)外徑Φ298mm、內(nèi)孔小于Φ292mm的管子，則需要同時加工管子外圓和內(nèi)孔。由于不銹鋼材料韌性較大，導(dǎo)熱性差，易產(chǎn)生積屑瘤，因此，管子表面質(zhì)量差。

薄壁長管外圓加工相對比較容易，但加工內(nèi)孔時，對設(shè)備要求較為苛刻，工件剛性不適宜在車床上加工，且目前沒有適用于內(nèi)外圓同時加工的機(jī)床設(shè)備。

在管子上打滿Φ4mm的圓孔，可采用專門的加工工裝，但圓網(wǎng)孔生產(chǎn)周期長，加工產(chǎn)生的毛刺不易清理。

2.2 采用冷加工方法

與鄭州紡機(jī)工程技術(shù)有限公司以往生產(chǎn)的圓網(wǎng)相比，該圓網(wǎng)直徑小，軸向長，鋼板厚，利用當(dāng)前現(xiàn)有設(shè)備卷圓比較困難。通過對鄭州紡機(jī)工程技術(shù)有限公司現(xiàn)有的卷圓機(jī)加工能力進(jìn)行分析可知，其中一臺設(shè)備上輥直徑Φ200mm、最大卷圓板厚3mm、最小卷圓直徑Φ320mm，而我們的圓網(wǎng)板厚為3mm、內(nèi)孔直徑為Φ298mm。可見，圓網(wǎng)板厚達(dá)到卷圓最大板厚，直徑接近最小卷圓直徑。從經(jīng)驗(yàn)判斷，相對以往加工板厚1mm或2mm和較大直徑Φ500mm的圓網(wǎng)來說，該圓網(wǎng)的加工難度相對較大，再加上圓網(wǎng)長度2 860mm，如果卷圓壓力不均，則會損壞卷圓設(shè)備。

圓網(wǎng)形位公差圓度、直線度要求高，相對以往加工板厚1mm或2mm和直徑Φ500的圓網(wǎng)來說，鋼板較厚，網(wǎng)體直徑小，圓網(wǎng)剛性增加，對于冷作件來說，修整圓網(wǎng)工作愈加困難。

網(wǎng)板加厚，沖孔直徑小，根據(jù)以往加工經(jīng)驗(yàn)和工藝性要求，沖孔直徑應(yīng)是板厚的1.5倍，3mm厚鋼板沖孔直徑d≥Φ4.5mm，Φ4mm超出了正常加工的沖孔范圍，同時沖切圓孔時斷裂面不可避免會產(chǎn)生沖孔毛刺，且毛刺問題特別突出。

卷圓后，拼接焊縫處孔區(qū)掛絲嚴(yán)重，在孔區(qū)拼接時，孔區(qū)內(nèi)形成了不規(guī)則焊道焊疤，缺乏好的修磨拋光方法。

綜上可知，采用機(jī)加工方法不能完成圓網(wǎng)的加工，此方案不可取。冷加工方案雖然有很多技術(shù)難點(diǎn)，但可以針對每個難點(diǎn)采用合適的工藝方法，還是有必要嘗試的。

3 制定加工工藝流程

經(jīng)過收集相關(guān)資料和工藝信息，對該圓網(wǎng)進(jìn)行分析，確定了冷加工的工藝流程：平整→沖孔→機(jī)械拋磨反面大毛刺→粗下料（周邊放余量20mm）→拋光→平整→電拋光孔內(nèi)細(xì)小毛刺→精下料（設(shè)計(jì)尺寸）→槽頭（予彎）→卷圓→修整→拼接（縱橫焊道）→電焊（氬弧焊）→修正→粗修→精修→砂光。

4 加工過程

4.1 圓網(wǎng)材料的選擇

沖切加工高密度網(wǎng)板，材料的選擇非常重要，不銹鋼板既要有一定的塑性，又要有合適的硬度和脆性。不同的廠家由于軋制和冶金工藝不同，生產(chǎn)的材料性能略有差異，對沖孔的影響較大。經(jīng)過多次試驗(yàn)，本文決定選用上海某企業(yè)生產(chǎn)的3mm厚的0Cr19Ni10不銹鋼板。

4.2 圓網(wǎng)的沖孔

由于所沖孔的孔徑大小超出了極限范圍，孔又過密，容易造成沖頭彎曲和變形。沖孔前對板料的平整有非常嚴(yán)格的要求。對于板材的平整，筆者選在薄板平整機(jī)上進(jìn)行反復(fù)平整，直到符合沖孔要求。對于工作一定時間的沖頭，要按時檢查其磨損情況，及時更換磨損比較嚴(yán)重的沖頭，始終保持刃口鋒利，避免沖孔時產(chǎn)生翻邊毛刺。

4.3 圓網(wǎng)的拋光

采用機(jī)械拋光可以去除網(wǎng)孔比較大的毛刺，但應(yīng)采取合適的拋光方法，避免產(chǎn)生新的毛刺。如果采用一個方向的拋光方法，雖然可去除較大的毛刺，但較小的毛刺會倒向孔內(nèi)，從而加大清除孔內(nèi)毛刺的難度。因此，應(yīng)采用正反交替的方法進(jìn)行拋光，從而達(dá)到最佳的拋光效果，如圖2所示。此外，拋光輪的粒度應(yīng)由粗到細(xì)逐漸過渡，這樣會更好、更快地將大小毛刺拋光。

機(jī)械拋光對孔內(nèi)細(xì)小毛刺效果不佳，為此，在機(jī)械拋光清除表面大毛刺的前提下，增加電拋光工藝，利用尖端放電原理，把孔內(nèi)細(xì)小毛刺通過電溶解方法加以清除，同時提高網(wǎng)板的表面質(zhì)量，取得了一舉兩得的效果。

4.4 網(wǎng)板下料

粗下料是為解決網(wǎng)板在機(jī)械拋光時因產(chǎn)生熱量而產(chǎn)生的變形和伸長的問題，同時把多余的無孔區(qū)去除，便于為精下料前的平整創(chuàng)造條件。

圓網(wǎng)的外徑尺寸全靠展開尺寸來保證，因此，保證下料的精確度至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)精下料，通常采用手工與自動切割相結(jié)合的方法。首先，以孔區(qū)定位劃無孔區(qū)直角線，然后利用剪床剪去多余的無孔區(qū)，再以剪下料邊做定位基準(zhǔn)，最后用激光切割機(jī)精確下料。

4.5 網(wǎng)板的平整與熱處理

由于沖孔后鋼板內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)力重新分布，破壞了原有的應(yīng)力平衡，因此，會出現(xiàn)硬化問題，沖孔區(qū)域會出現(xiàn)松弛不平、波浪起伏的現(xiàn)象。受板厚和不銹鋼材質(zhì)的影響，平整比較困難，所以采取固溶處理去除沖孔應(yīng)力，改善硬化問題。固溶處理的關(guān)鍵點(diǎn)是溫度控制，如果加熱溫度較低，則強(qiáng)度難以降低，塑性難以增加;如果加熱溫度過高，會使網(wǎng)板塑性、韌性降低。結(jié)合公司其他類型網(wǎng)板的固溶處理經(jīng)驗(yàn)和多次工藝試驗(yàn)，確定網(wǎng)板加熱溫度為1 000～1 050℃，短暫保溫后，采取快速水冷卻。固溶后，網(wǎng)板的強(qiáng)度和硬度降低，塑性和韌性得到提高，便于網(wǎng)板的平整，同時提高了材料的耐腐蝕性。網(wǎng)板平整采用的是鋼板平整機(jī)，經(jīng)過多次機(jī)械平整，并輔助人工精平的方法，能較好地解決網(wǎng)板的平整問題[1]。

4.6 槽頭（預(yù)彎）

圓網(wǎng)卷圓對接邊在卷圓機(jī)上不易卷壓成型，需要在卷圓前對對接兩邊進(jìn)行槽頭預(yù)彎。為解決槽頭定位問題，在槽頭區(qū)域，間隔20mm劃出平行線，折彎機(jī)的上模劃出中心線，每壓一刀，都要保證上模中心線和網(wǎng)板的平行線重疊，槽頭問題迎刃而解。

4.7 卷圓

卷圓加工采用的是對稱式三輥卷圓機(jī)，卷圓時應(yīng)注意以下幾方面問題。①三輥卷圓機(jī)上下輥的間隙調(diào)整。通過相同材料板厚的邊角料來調(diào)整上下輥間隙，保證上下輥平行。②送料邊與上下輥平行。通過劃線對角尺的方法控制網(wǎng)板的中心線運(yùn)行軌跡與上下輥垂直。③施壓時壓力的掌握和次數(shù)及外徑尺寸的控制。逐步漸進(jìn)施壓，分多次進(jìn)行卷圓，并制作外徑R圓弧樣板，控制外徑尺寸。

4.8 網(wǎng)板的組焊

卷圓完成后，是圓網(wǎng)對接邊的焊接。奧氏體不銹鋼的膨脹系數(shù)比低碳鋼大，變形與應(yīng)力問題比低碳鋼突出，易產(chǎn)生過熱和不易焊透的問題。根據(jù)這樣的物理性能，采用高能焊接方法有助于快速加熱，減小熱影響區(qū)和過熱程度，同時增加熔深，所以采用氬弧焊接[2]。為保證焊透，采取在網(wǎng)板上增加坡口的措施。

為保證整個圓網(wǎng)的形位公差要求，筆者設(shè)計(jì)了專門的外圓修正工裝和組焊輥筒工裝，利用分段卷圓，分段施焊，分段修正，再利用組焊工裝將分段圓網(wǎng)拼焊而成，用圓弧樣板和平尺檢驗(yàn)其圓度和直線度，有不符合要求的地方用外圓修正工裝手工進(jìn)行修正。拋光焊道和外圓，抽出組焊工裝，這樣整個工件就制造完成了。

5 結(jié)語

對于圓網(wǎng)的冷加工，采用整體卷圓。目前來說，網(wǎng)區(qū)焊接毛刺處理存在不少制約因素，通過分析和工藝試驗(yàn)驗(yàn)證，拼接處保留合適無孔區(qū)，同時進(jìn)行分段卷圓，再利用組焊工裝拼接、焊接，所有問題就迎刃而解，既能提高其工藝性，又能縮短生產(chǎn)周期，提高加工效率，達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚慧珠，鄭海泉.化工機(jī)械制造[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

[2]王愛珍.工程材料及成形技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.