倍捻錠子帶輪制造工藝的改進(jìn)

曹希新，鄒友民

(湖南長(zhǎng)宏鍋爐科技股份有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421007)

1 帶輪問(wèn)題

倍捻錠子是倍捻機(jī)的心臟，與傳統(tǒng)環(huán)錠捻線機(jī)相比，倍捻機(jī)最大的不同在于錠子。由于環(huán)錠捻線機(jī)錠子旋轉(zhuǎn)1周能產(chǎn)生1個(gè)捻回，而倍捻錠子旋轉(zhuǎn)1周可產(chǎn)生2個(gè)捻回，即錠速相同時(shí)捻回?cái)?shù)增加1倍，從而使倍捻機(jī)速度和產(chǎn)量幾乎也可以增加1倍，因此，深受客戶歡迎。

衡陽(yáng)紡機(jī)制造的BD系列倍捻錠子，采用雙溝雙列滾珠作為支承，其制造精度高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、承載力大、加油周期長(zhǎng)、維護(hù)保養(yǎng)方便、使用壽命長(zhǎng)[1]；成品倍捻錠子經(jīng)過(guò)精密動(dòng)平衡試驗(yàn)，其振程小、噪聲低，深受客戶認(rèn)可。2017年初，衡陽(yáng)紡機(jī)接到一種BD系列新型倍捻錠子訂單，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該錠子主要由帶輪、密封圈、保持架、鋼球、軸承外圈、軸承心軸及鋁軸承座等組成[2]，結(jié)構(gòu)緊湊、制造精度高。公司根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)并制作10套樣品，但在動(dòng)平衡儀上進(jìn)行精密動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該倍捻錠子振動(dòng)量大且運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，去重量非常大。這些問(wèn)題將直接影響倍捻錠子的動(dòng)平衡加工效率、紗線質(zhì)量及使用壽命。為此，我們對(duì)倍捻錠子進(jìn)行成套測(cè)量，發(fā)現(xiàn)帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座的徑向跳動(dòng)超差比較嚴(yán)重——設(shè)計(jì)要求徑向跳動(dòng)應(yīng)不大于0.04 mm，實(shí)際測(cè)量最大徑向跳動(dòng)為0.25 mm[3]，因此，必須改進(jìn)加工方法，以確保帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座的跳動(dòng)在要求的范圍內(nèi)。

1—帶輪；2—密封圈；3—保持架；4—鋼球；5—軸承外圈；6—軸承心軸；7—鋁軸承座。圖1 倍捻錠子結(jié)構(gòu)

2 原因分析

為了分析倍捻錠子帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座跳動(dòng)的原因，將倍捻錠子的帶輪拆卸下來(lái)，分別測(cè)量鋁軸承座相對(duì)于軸承心軸的徑向跳動(dòng)和帶輪內(nèi)孔對(duì)外圓的徑向跳動(dòng)，發(fā)現(xiàn)鋁軸承座相對(duì)于軸承心軸徑向跳動(dòng)符合要求，均在0.005 mm以內(nèi)，但帶輪內(nèi)孔對(duì)外圓的徑向跳動(dòng)高達(dá)0.15 mm，而帶輪設(shè)計(jì)要求徑向跳動(dòng)為不大于0.02mm(如圖2所示)。由此，可以分析出造成倍捻錠子帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座跳動(dòng)的2個(gè)基本原因：① 因制造工藝不合理[4]、加工設(shè)備精度低以及加工變形等原因，造成帶輪內(nèi)孔相對(duì)于外圓的跳動(dòng)超差；② 由于壓配過(guò)程中受力不均勻，帶輪受擠壓變形從而造成倍捻錠子帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座跳動(dòng)。

圖2 帶輪

3 改進(jìn)前的帶輪制造工藝

3.1 帶輪加工

帶輪加工的原制造工藝為：落料→粗磨外圓→鉆底孔→自鏜夾套，以外圓為基準(zhǔn)鏜小內(nèi)孔→自鏜夾套，以外圓為基準(zhǔn)精鏜大內(nèi)孔→自磨夾套，以外圓為基準(zhǔn)磨小內(nèi)孔→以小內(nèi)孔為基準(zhǔn)，穿芯棒精磨外圓→總檢入庫(kù)。以上工藝對(duì)于壁厚較大的帶輪是適合的，但加工倍捻錠子帶輪壁厚僅為1 mm時(shí)極易產(chǎn)生變形，個(gè)別帶輪的外圓及大內(nèi)孔的圓度甚至為0.1 mm；且大內(nèi)孔完全懸空，小孔穿芯棒接觸面積小，精磨外圓時(shí)容易產(chǎn)生讓刀、傾斜及形化，從而造成帶輪內(nèi)孔相對(duì)于外圓的徑向跳動(dòng)超差；當(dāng)抽查未裝配的帶輪成品時(shí)，直接驗(yàn)證了此分析結(jié)果。

3.2 帶輪壓配

對(duì)于帶輪壓配，我公司利用倍捻錠子心軸45°倒角和帶輪內(nèi)孔倒角的導(dǎo)向作用，使用油壓機(jī)壓配而成。壓配過(guò)程中，由于油壓機(jī)的振動(dòng)使帶輪受力不均勻，帶輪受擠壓偏心從而造成倍捻錠子帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座跳動(dòng)；因此，對(duì)于這種壓配要求高的產(chǎn)品采用傳統(tǒng)的壓配方法明顯不可取。

4 改進(jìn)后的帶輪制造工藝

4.1 帶輪加工

分析帶輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合本廠設(shè)備使用情況，對(duì)帶輪制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的工藝為：落料→鉆底孔→粗磨外圓→自鏜夾套，以外圓為基準(zhǔn)粗鏜臺(tái)階內(nèi)孔(大、小內(nèi)孔)→自磨夾套，以外圓為基準(zhǔn)磨小內(nèi)孔→以小內(nèi)孔為基準(zhǔn)，穿芯棒磨外圓→精鏜大內(nèi)孔→無(wú)心磨通磨外圓→總檢入庫(kù)。

改進(jìn)工藝的優(yōu)點(diǎn)如下。

a) 將粗磨外圓放在鉆底孔之后，可有效減少鉆孔對(duì)帶輪外圓造成的變形，以保證鏜孔時(shí)基準(zhǔn)的可靠性。

b) 帶輪大內(nèi)孔須經(jīng)粗、精鏜，可有效減少鏜孔對(duì)帶輪外圓及內(nèi)孔造成的變形，且精鏜孔安排在穿芯棒磨外圓之后，可以有效保證大、小內(nèi)孔對(duì)外圓的跳動(dòng)。

c) 增加無(wú)心磨通磨外圓確保帶輪外圓尺寸一致性，并且可以修正帶輪穿芯棒利用外圓磨床磨外圓時(shí)因擠壓、讓刀、傾斜造成的形狀誤差，同時(shí)可以修正精鏜大內(nèi)孔時(shí)所產(chǎn)生的變形。

4.2 帶輪壓配

將倍捻錠子心軸改為導(dǎo)向作用更好的1.5 mm寬的15°倒角，同時(shí)改進(jìn)帶輪壓配方法。使用烘箱加熱帶輪，利用熱脹冷縮的原理，讓倍捻錠子心軸輕松套進(jìn)帶輪里，以避免壓配時(shí)因受力不均勻而造成倍捻錠子帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座的跳動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)帶輪制造及壓配工藝的改進(jìn)，批量制造的倍捻錠子成品帶輪外圓相對(duì)于鋁軸承座的跳動(dòng)全部合格，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高。動(dòng)平衡儀進(jìn)行精密平衡試驗(yàn)時(shí)，倍捻錠子振動(dòng)量小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、去重量很小，動(dòng)平衡加工效率明顯提高?？蛻舴答佉埠芎?，說(shuō)明改進(jìn)后的帶輪制造工藝及壓配方法合理，這對(duì)類(lèi)似薄壁零件的加工具有很好的借鑒作用。