煙支切割砂輪進(jìn)給裝置改進(jìn)

黃夏妮

（龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 福建 龍巖 364000）

0 引言

隨著國內(nèi)煙草行業(yè)日益發(fā)展壯大，為滿足市場(chǎng)對(duì)煙草行業(yè)快速發(fā)展的需要，煙草公司對(duì)提高煙草生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和降低其生產(chǎn)成本的期望也越來越高。研發(fā)現(xiàn)代化煙草機(jī)械是解決這些問題的重要考慮方向，這樣以來不但能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，而且能夠縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，有利于提高我國煙草機(jī)械產(chǎn)品的整體競(jìng)爭(zhēng)力，帶動(dòng)一系列相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代化煙草自動(dòng)生產(chǎn)線是現(xiàn)代化煙草機(jī)械的核心組成部分，因此加強(qiáng)這部分的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新研究，對(duì)提高煙草生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率及降低其生產(chǎn)成本有著非常重要的作用，亦是滿足目前國內(nèi)煙草行業(yè)快速發(fā)展需求的有效解決辦法。

伴隨著各種煙草機(jī)械不斷更新，技術(shù)要求也越來越高，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)技術(shù)日趨完善，機(jī)械智能化、機(jī)械自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)產(chǎn)業(yè)開始走進(jìn)了煙草行業(yè)的歷史大舞臺(tái)。煙支接裝機(jī)作為煙草機(jī)械的重要組成部分在生產(chǎn)過程中扮演著不可或缺的角色。由于煙支接裝機(jī)切刀轉(zhuǎn)速慢且切刀刃口磨削面光潔度低，切刀在切割煙支濾嘴時(shí)，容易出現(xiàn)煙支濾嘴切口毛邊、變形等質(zhì)量問題。針對(duì)該問題，姜冬子等[1]、劉國平[2]采用硬質(zhì)合金切刀和切刀膠后清潔裝置等方法，使煙支濾嘴切口質(zhì)量得到改善，王永峰等[3]結(jié)合高略契金常數(shù)定理對(duì)接裝機(jī)最后切割和磨刀裝置進(jìn)行研究，對(duì)最后切割和磨刀裝置進(jìn)行了改進(jìn)。 本文重點(diǎn)研究煙支切刀砂輪自動(dòng)進(jìn)給裝置特點(diǎn)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并以此為切入點(diǎn)，借鑒其優(yōu)秀的技術(shù)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合國內(nèi)煙草機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀，對(duì)其進(jìn)行機(jī)構(gòu)改進(jìn)和創(chuàng)新，使其能為我國的煙草機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展提供機(jī)構(gòu)技術(shù)的支持和借鑒。

1 切煙及磨刀原理

圖1 原煙支切刀砂輪裝置結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1 所示，MAX1-8 接裝機(jī)煙支切刀磨刀砂輪進(jìn)給裝置主要由底座、砂輪絲桿、導(dǎo)向鍵、法蘭盤等組成。磨刀砂輪安裝在絲桿上，絲桿安裝在底座的通孔上，在導(dǎo)向鍵的作用下可以上下移動(dòng)。 外法蘭固定在底座上，內(nèi)法蘭套外法蘭上，牙套安裝在內(nèi)在法蘭上，一端用銷定位，一端與壓簧連接，通過壓簧壓力使牙套與絲桿的螺紋嚙合，形成絲桿螺母機(jī)構(gòu)。 絲桿的上端還通過萬向接頭與抬桿連接。

為切斷煙支，卷煙機(jī)煙支切刀設(shè)計(jì)有刀頭、擺動(dòng)支架、磨刀砂輪[4]等部件，磨刀砂輪結(jié)構(gòu)見圖1。 刀頭是帶刀片的旋轉(zhuǎn)輪，用于切煙；磨刀砂輪用于磨削切刀片一側(cè)。機(jī)器運(yùn)行時(shí)，磨刀砂輪每15 分鐘進(jìn)給一次，對(duì)刀片進(jìn)行修磨。 接到進(jìn)給指令后，電磁閥控制氣缸動(dòng)作，氣缸推動(dòng)法蘭盤11 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)30°，帶動(dòng)內(nèi)法蘭7 轉(zhuǎn)動(dòng)30°，使牙套10繞絲桿3 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng), 在彈簧5 的作用下, 絲桿3 向下移動(dòng)0.17mm,完成一次進(jìn)給動(dòng)作。

當(dāng)砂輪進(jìn)給到極限位置時(shí)，需要將絲桿回到上部位置，然后更換新刀片。 此時(shí)，只要將抬桿14 向下壓，在支架13 的作用下，絲桿3 受到向上的拉力， 克服彈簧9 的壓力脫離牙套10 的嚙合， 回到上部位置。

采用砂輪，在繞磨刀砂輪旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)過程中磨削刀片，而且在磨刀時(shí)砂輪運(yùn)動(dòng)方向與刀片運(yùn)動(dòng)方向一致，利用兩者速度差進(jìn)行磨削刀片磨削并切割煙支后，刀片將會(huì)進(jìn)給微小距離，在下一轉(zhuǎn)中繼續(xù)磨削。

2 砂輪裝置存在問題

為保證煙草機(jī)械在運(yùn)行過程中的高速、高自動(dòng)化、高可靠性以及生產(chǎn)線上的和成品的高質(zhì)量。 這就要求根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)對(duì)機(jī)器的作用、原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步構(gòu)思，同時(shí)考慮實(shí)際運(yùn)行工況對(duì)機(jī)器功能和周圍環(huán)境的影響及可能發(fā)生的失效，應(yīng)用機(jī)械強(qiáng)度和振動(dòng)、摩擦學(xué)、腐蝕、可靠性、流體理論、熱工學(xué)等科學(xué)知識(shí)，來調(diào)整原來的構(gòu)思，制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，另外還要綜合應(yīng)用工業(yè)美學(xué)、材料、制造工藝知識(shí)來確定用材、加工方法及外觀形狀。這樣來保證煙草機(jī)械優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。

在接裝機(jī)切刀砂輪結(jié)構(gòu)中， 由于絲桿螺紋段與內(nèi)法蘭之間不密封，設(shè)備運(yùn)行過程中煙末、煙灰會(huì)隨著絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入安裝有牙套的空腔中，當(dāng)空腔內(nèi)空間被煙末堆滿后，會(huì)消除彈簧的壓力，使絲桿與牙套產(chǎn)生嚙合不良，容易造成以下問題：

1）砂輪不進(jìn)給：砂輪不進(jìn)給會(huì)使刀片磨削不鋒利，影響切割質(zhì)量；

2）進(jìn)給失控：砂輪進(jìn)給失控，瞬間進(jìn)給量大會(huì)使刀片出現(xiàn)缺口或打壞，不僅影響設(shè)備效率和備件消耗，還對(duì)操作工的操作安全造成威脅為解決原切刀砂輪進(jìn)給裝置存在故障率高的缺陷，提高該裝置的工作可靠性和設(shè)備運(yùn)行效率，降低維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間和備件消耗，設(shè)計(jì)出新型切刀砂輪進(jìn)給裝置。 新裝置增加絲桿密封罩，使絲桿螺母機(jī)構(gòu)長期處于密封潤滑狀態(tài)，徹底解決原機(jī)構(gòu)存在的問題。

3 改進(jìn)方法及工作原理

將煙支切刀砂輪裝置絲桿回位方式由向上拉起絲桿的方式改成從下往上抬起絲桿，同時(shí)縮短絲桿長度，制作一個(gè)金屬密封罩固定在轉(zhuǎn)盤上，使絲桿和牙套嚙合空間處于密封狀態(tài)，并增加油脂對(duì)絲桿進(jìn)行潤滑。

如圖2 所示，新型切刀砂輪裝置由底座、砂輪、絲桿導(dǎo)向平鍵、銷釘、萬向接頭、支撐塊、抬桿、彈簧、外法蘭、內(nèi)法蘭、轉(zhuǎn)盤、彈簧、牙套、法蘭盤等組成。磨刀砂輪安裝在絲桿上，絲桿安裝在底座的通孔上，在導(dǎo)向鍵的作用下可以上下移動(dòng)。 外法蘭固定在底座上，內(nèi)法蘭套外法蘭上，牙套安裝在內(nèi)在法蘭上，一端用銷定位，一端與壓簧連接，通過壓簧壓力使牙套與絲桿的螺紋嚙合，形成絲桿螺母機(jī)構(gòu)。 密封罩安裝轉(zhuǎn)盤上，隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。抬桿的前端通過銷釘與砂輪座連接，中間段通過接頭與支撐塊連接。

機(jī)器運(yùn)行時(shí)，磨刀砂輪每15 分鐘進(jìn)給一次，對(duì)刀片進(jìn)行修磨。 接到進(jìn)給指令后，電磁閥控制氣缸動(dòng)作，氣缸推動(dòng)法蘭盤逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)30°，帶動(dòng)內(nèi)法蘭轉(zhuǎn)動(dòng)30°，使牙套繞絲桿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),在彈簧的作用下,絲桿向下移動(dòng)0.17mm,完成一次進(jìn)給動(dòng)作。

當(dāng)砂輪進(jìn)給到極限位置時(shí)，需要將絲桿回到上部位置，然后更換新刀片。 此時(shí)，只要將抬桿向下壓，在支撐架的作用下，銷釘使絲桿受到向上的推力，克服彈簧的壓力，絲桿脫離牙套的嚙合，回到上部位置。

圖2 新煙支切刀砂輪裝置結(jié)構(gòu)示意圖

改進(jìn)方案具體操作過程：

1）拆下MAX1-8 煙支切刀裝置

2）拆下內(nèi)、外法蘭盤，取下絲桿

3）在底座右側(cè)邊開兩個(gè)M6 的螺紋，裝上支撐塊

4）將改短的進(jìn)給絲桿裝到內(nèi)法蘭盤上，并裝好牙套、密封罩

5）將組裝好的絲桿、內(nèi)、外法蘭盤裝到底座上

6）裝上砂輪座、砂輪

7）將抬桿前端用銷釘與砂輪座連接，中間段用接頭與支撐塊連接

改進(jìn)效果：

1）該改進(jìn)徹底解決MAX1-8 接裝機(jī)煙支切刀砂輪裝置因絲桿嚙合不良造成的砂輪進(jìn)給不可靠故障，提高煙支切割效果，降低故障率。

2）該改進(jìn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，故障率低，安裝簡(jiǎn)便，可以在MAX 系列接裝機(jī)上安裝推廣

4 結(jié)語

通過對(duì)磨刀裝置的改進(jìn)，提高切刀磨削面光潔度，避免因切刀刃口不平而影響煙支濾嘴的切口質(zhì)量。 應(yīng)用效果表明，改進(jìn)后機(jī)組運(yùn)行可靠，切刀轉(zhuǎn)速提高，減小了切刀切割力，煙支濾嘴切口毛邊、變形等問題大幅下降，提高了煙支濾嘴切口質(zhì)量，滿足了生產(chǎn)工藝要求。

［1］姜冬子，孫東亮，楊健榮，等.YJ212 接裝機(jī)最后分切鼓輪切割機(jī)構(gòu)的改進(jìn)[J].煙草科技，2011（9）：24- 24.

［2］劉國平.AF 12 濾嘴接裝機(jī)濾棒分切形式轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)研究[J].煙草科技，2010（8）：22-25.

［3］王永峰，付向春，劉玉軍，李偉，黃銘.PROTOS 卷接機(jī)組最后切割和磨刀裝置的改進(jìn)[J].設(shè)備與儀器，2012（7）：29－31.

［4］肖弦，廖衛(wèi)東.基于Top-down 思想的切割裝置設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2002(3)：10-11.