紡織機(jī)械中輥軸加工的工藝方法研究

張春榮

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

通過對(duì)紡織機(jī)械制造等公司的市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)許多紡織機(jī)械存在如下問題：紡織機(jī)械設(shè)備上的輥軸數(shù)量較多、尺寸大、表面光整度要求很高，加工時(shí)需要砂帶拋光工序提高軸輥表面光整度。拋光工序加工方法目前均是在車床上安裝磨頭進(jìn)行拋光加工，拋光時(shí)砂帶脫落的磨粒對(duì)車床導(dǎo)軌磨損極其嚴(yán)重，車床導(dǎo)軌一旦磨損，需要停產(chǎn)修磨床身導(dǎo)軌，極大地影響生產(chǎn)效率，如果導(dǎo)軌磨損嚴(yán)重，可導(dǎo)致機(jī)床報(bào)廢。針對(duì)企業(yè)加工工藝方法存在的以上問題，目前企業(yè)亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化、高效率加工的專用輥軸拋光機(jī)。即“設(shè)計(jì)專用拋光機(jī)以替代現(xiàn)行車床拋光的工藝方法”。

1 項(xiàng)目的研究方法

項(xiàng)目運(yùn)用以下3 種研究方法。

1.1 實(shí)地調(diào)查研究法

根據(jù)廠家之前在車床上加工拋光輥軸的工作原理，通過與工人及工程師座談，了解到他們的需求和現(xiàn)有設(shè)備的缺陷和不足，通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，針對(duì)紡織機(jī)械輥軸拋光的設(shè)備基本是個(gè)空白，為項(xiàng)目研究提供依據(jù)。

1.2 文獻(xiàn)資料查詢研究法

運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，廣泛查閱國內(nèi)外有關(guān)資料，查詢多種有關(guān)拋光設(shè)備的資料，并對(duì)其進(jìn)行分析研究，對(duì)前人的研究成果進(jìn)行總結(jié)歸納，為項(xiàng)目研究提供有力的理論支撐。

1.3 分析對(duì)比法

根據(jù)搜尋到的信息，參考多種拋光設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及廠家的具體要求，設(shè)計(jì)出多種方案，然后分析對(duì)比優(yōu)劣，紡織機(jī)械所用輥軸的特點(diǎn)是尺寸精度要求不是太高，而表面粗糙度有一定的要求，選定砂帶作為拋光材料，由電機(jī)帶動(dòng)安裝好的輥軸旋轉(zhuǎn)，從而確定拋光機(jī)的主要組成部分。設(shè)計(jì)確定每一種運(yùn)動(dòng)形式的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，確定支撐各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐架體（機(jī)架、機(jī)體），設(shè)計(jì)確定實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，確定各部分的具體結(jié)構(gòu)尺寸。為了使輥軸加工過程中反復(fù)拋光以及加工完成后自動(dòng)停止，設(shè)計(jì)安裝電器自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2 專用拋光機(jī)解決的問題及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 專用拋光機(jī)可解決的問題

（1）用一臺(tái)拋光機(jī)加工多種設(shè)備上的輥軸，使其適用范圍廣泛。

（2）減少拋光過程中砂粒對(duì)設(shè)備的磨損，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

（3）設(shè)計(jì)的拋光機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。

（4）提高拋光機(jī)自動(dòng)化程度，減少用工成本。

2.2 專用拋光機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）在選型上，即借鑒通用拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)形式又考慮企業(yè)的實(shí)際情況，采用焊接框架機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式。

（2）拋光頭的縱向移動(dòng)問題，采用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①制造成本低；②采購零部件方便；③裝配制造簡單。

（3）針對(duì)砂帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)問題，結(jié)合企業(yè)實(shí)際加工輥軸的直徑范圍設(shè)計(jì)出合理的弧形砂帶支架。

（4）根據(jù)企業(yè)需求，傳動(dòng)方式選擇結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備體積盡量小，采用電機(jī)與砂帶主動(dòng)輪直聯(lián)的傳動(dòng)形式。

（5）設(shè)備自動(dòng)化程度高，采用電氣元件控制加工完成后自動(dòng)停機(jī)，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（6）設(shè)計(jì)防塵罩，減少塵埃對(duì)環(huán)境的污染。

設(shè)計(jì)方案是想在保證輥軸外圓拋光質(zhì)量的前提下，力爭使設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動(dòng)化程度盡量提高，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。

3 拋光原理及工作過程

利用拋光砂帶和輥軸接觸面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)拋光工作。

（1）把需要拋光的輥軸，一端用三爪卡盤，另一端用頂尖裝夾固定，頂尖機(jī)構(gòu)可沿導(dǎo)軌縱向移動(dòng)，滿足輥軸的長度需求。

（2）啟動(dòng)主動(dòng)減速電機(jī)，輥軸低速旋轉(zhuǎn)。

（3）調(diào)整砂帶磨頭滑座的位置到輥軸的前端，將砂帶裝到主動(dòng)輪和張緊輪上，調(diào)整好砂帶張緊輪，啟動(dòng)砂帶主動(dòng)輪電機(jī)，砂帶高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)砂帶拋光切削，砂帶磨頭滑座橫向移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)不同直徑的輥軸拋光。

（4）鏈傳動(dòng)帶動(dòng)砂帶磨頭產(chǎn)生縱向往復(fù)移動(dòng)，通過行程開關(guān)控制砂帶磨頭的縱向移動(dòng)方向，通過擋塊控制砂帶磨頭的移動(dòng)距離和換向動(dòng)作，通過變頻器調(diào)整輥軸的轉(zhuǎn)速和拋光磨頭的縱向往復(fù)移動(dòng)速度，根據(jù)輥軸拋光前表面的粗糙程度確定需要拋光的次數(shù)，以達(dá)到輥軸圖紙要求。

4 輥軸拋光機(jī)設(shè)計(jì)圖

輥軸拋光機(jī)總裝如圖1 所示，輥軸拋光頭部裝如圖2 所示，輥軸旋轉(zhuǎn)機(jī)部裝如圖3 所示，尾座焊接總成如圖4 所示，張緊機(jī)構(gòu)總成如圖5 所示。

圖1 輥軸拋光機(jī)總裝

圖2 輥軸拋光頭部裝

圖3 輥軸旋轉(zhuǎn)機(jī)部裝

圖4 尾座焊接總成

圖5 張緊機(jī)構(gòu)總成

5 專用拋光和傳統(tǒng)拋光兩種加工工藝方法效果比較

5.1 用普通車床進(jìn)行拋光

（1）車床購置費(fèi)12 萬元。

（2）導(dǎo)軌磨損后，一次維修費(fèi)約5000 元，若導(dǎo)軌多次磨損，維修費(fèi)增加，甚至導(dǎo)致車床報(bào)廢。

（3）拋光一根2 m 長的輥軸至少需要30 min。并且需要一人一機(jī)，專人操作。

5.2 用專用拋光機(jī)進(jìn)行拋光

（1）拋光機(jī)設(shè)計(jì)制造費(fèi)用共計(jì)10萬元。

（2）一次維修成本約500 元。

（3）可以一人操作多臺(tái)機(jī)床，節(jié)約人工，提高加工效率。拋光一根2 m 長的輥軸大約需要10 min 左右，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。

5.3 單臺(tái)紡機(jī)設(shè)備輥軸加工生產(chǎn)成本分析

（1）按每人月工資4500 元計(jì)，人工節(jié)省4500 元，工時(shí)節(jié)省每臺(tái)設(shè)備20 根輥軸節(jié)省工時(shí)400 min，折合6.6 h，折合工時(shí)費(fèi)用節(jié)省142.56 元/臺(tái)。

（2）按每月生產(chǎn)一臺(tái)紡織機(jī)設(shè)備計(jì)，人工成本節(jié)省4500＋142.56＝4642.6 元。

（3）設(shè)備投資維修成本節(jié)省24 500 元。

通過比較可知，降低了企業(yè)投資成本，故此臺(tái)設(shè)備可以滿足市場需求且有深厚的的市場空間。

6 結(jié)束語

工業(yè)企業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和支撐GDP 的基礎(chǔ)。現(xiàn)代企業(yè)要在激烈的市場競爭中發(fā)展，就要采用必要的、先進(jìn)的工藝措施，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低機(jī)械加工成本。企業(yè)急需降低輥軸類零件的拋光成本，減少拋光對(duì)普通車床的磨損。用這臺(tái)專用拋光機(jī)，即可完成紡織機(jī)械上的不同規(guī)格尺寸的輥軸類零件的加工，解決困擾企業(yè)的一大難題。設(shè)備完成后已在紡織企業(yè)使用，收到較好的預(yù)期效果。