潘恒樂， 關(guān)存春

（常德煙草機械有限責任公司，湖南常德415000）

0 引言

水松紙切割是卷煙機上的一道非常關(guān)鍵的工藝,水松紙切割裝置的優(yōu)劣直接影響機器運行的穩(wěn)定和可靠性,同時也關(guān)系到卷煙質(zhì)量、原輔材料消耗和使用成本[1]。切紙輪是卷接機組水松紙切割的核心部件，它的作用就是與刀輥將連續(xù)地將吸附在切紙輪上的水松紙切割成一張張紙片，并分開一段距離，再將紙片一一對應(yīng)地粘在“組煙”上[2-3]。在實際使用過程中，切紙輪的鑲塊刀片平均使用壽命是4000 h，每次更換刀片的工作量非常大，切紙輪的吸風孔容易被膠垢堵塞，需要定期拆卸切紙輪，切紙輪質(zhì)量較重，又進一步增大了維護保養(yǎng)的難度。因此，需要對切紙輪進行改造設(shè)計，以達到降低維護保養(yǎng)切紙輪的難度。

1 問題分析

目前ZJ116型卷接機組的水松紙切割，采用的是剪切式切紙[4]。其使用的切紙輪的輪體的材質(zhì)是HT250，即灰鑄鐵，該材質(zhì)密度約為7.35 g/cm3,經(jīng)過測量,整個切紙輪質(zhì)量達到了11.5 kg。根據(jù)不同煙廠的反饋情況來看，切紙輪的質(zhì)量偏高，對工作人員的維保工作造成了不小的負擔，而且增大了電動機功率的消耗和齒輪傳動系統(tǒng)的磨損，最終影響到整個設(shè)備設(shè)使用壽命。

如圖1所示，切紙輪主要由輪體和12個鑲塊刀片組成，在工作時，負壓空氣通過負壓通道，再經(jīng)過吸風孔將水松紙吸附在切紙輪表面，有時切紙輪表面會沾染上水松紙上的乳膠，乳膠會粘上一些粉塵，漸漸地在吸風口形成膠垢，逐漸堵塞吸風孔，影響水松紙剪切效果，導致出現(xiàn)煙支質(zhì)量問題。所以需要對切紙輪進行定期清理。

清理切紙輪時，先將切紙輪從設(shè)備上拆卸出來，然后用φ1.9 mm的專用鉆頭，將被堵塞的吸風孔清理干凈，再用毛刷將負壓通道清理干凈，最后將切紙輪安裝并進行調(diào)試。由于切紙輪的鑲塊刀片刃口與刀輥的切刀刃口是相互接觸嚙合的[5]，配合精度非常高，必須對切紙輪和刀輥重新進行對刀調(diào)校，耗時就比較長了，整個過程平均耗時達到了1.5 h。

圖1 切紙輪結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)備經(jīng)過長時間運行后，鑲塊刀片會逐漸出現(xiàn)磨損，產(chǎn)生水松紙切不斷的現(xiàn)象，此時必須更換切紙輪上的鑲塊刀片。但是切紙輪的加工精度特別高。其外圓表面的粗糙度為Rz4 μm,全跳動誤差不超過0.02 mm。鑲塊刀刃的等分要求更高，位置度要求為0.01 mm[6]。鑲塊刀片拆下后再裝配，很難再達到原來的配合狀態(tài)，一般都需要用加工機床對切紙輪重新磨削加工，基本無法實現(xiàn)在設(shè)備現(xiàn)場換刀。

2 解決方案

2.1 調(diào)研參考

降低切紙輪的維護強度是國內(nèi)煙廠普遍關(guān)注的焦點，目前國內(nèi)某公司對切紙輪進行了一項改進設(shè)計，達到了對吸風孔清潔免拆卸的目的，降低了維護保養(yǎng)的強度。其改進示意圖如圖2所示。

這種改進方法的本質(zhì)是將吸風孔由盲孔變?yōu)橥譡7]，并在切紙輪外端增加一個堵蓋，將吸風孔外端密封，不影響設(shè)備的正常工作。清潔吸風孔時，不需要將切紙輪拆卸出來，將堵蓋取出，然后用專用鉆頭將吸風孔清理干凈，再用毛刷清潔負壓通道，最后將堵蓋裝好，整個清潔工作就完成了。由于沒有拆卸切紙輪，也就不需要對切紙輪與刀輥再重新進行對刀調(diào)校，吸風孔的清潔保養(yǎng)強度大大降低。

圖2 某公司切紙輪改進示意圖

圖3 PROTOS-M5切紙輪切刀安裝方式圖

德國Hauni公司設(shè)計的PROTOS-M5切紙輪能夠?qū)崿F(xiàn)切刀快速換裝。如圖3所示，M5切紙輪上的切刀是一個獨立零件,被壓條固定在輪體上，當切刀出現(xiàn)磨損后，只需要將螺釘松開取出切刀，再更換新切刀，實現(xiàn)了切刀的快速更換。相對于原來的切紙輪，大幅減少了工作量與時間。

2.2 設(shè)計方案

以上2種方案，都具有便于維護的優(yōu)點，所以決定參照以上2種方案，結(jié)合ZJ116卷接機組的實際情況，利用CREO參數(shù)化設(shè)計工具重新設(shè)計一種切刀可換式鋁體切紙輪，來改善切紙輪的保養(yǎng)難度。

如圖4所示，使用CREO工具做出的刀片可換式鋁體切紙輪示意圖，它主要由壓塊、堵蓋、輪體、12個壓條、12個切刀以及耐磨環(huán)組成。改進后的切紙輪有以下4個特點：1）切紙輪的輪體采用的是7075鋁合金材料，該材質(zhì)密度約為2.85 g/cm3，經(jīng)過反復鍛打和熱處理，具有高強度，高速旋轉(zhuǎn)不變形的特點[8]；并在輪體外表面使用超音速噴涂上了超細的硬質(zhì)合金，硬度達到72 HRC，耐磨性好。在滿足切紙輪工作要求下，減少了切紙輪的重量。2）將輪體上的負壓通道做出通孔，并設(shè)計堵蓋將負壓通道的外端密封。3）設(shè)計出類似M5切紙輪快速換刀的機構(gòu)，并采用YL10.2（鎢鋼）作為切刀的材質(zhì)，使切刀具有很好的耐磨性[10]。4）將切刀的四邊均設(shè)計成刀刃，使每個切刀都可以調(diào)邊使用4次。

圖4 新型切紙輪結(jié)構(gòu)示意圖

3 應(yīng)用效果

為了驗證設(shè)計效果，將刀片可換式鋁體切紙輪加工出來，經(jīng)過測量，新型切紙輪重量只有5.6 kg,與原切紙輪相比，重量減輕50%以上，大大降低了電動機的載荷，減少了齒輪傳送的磨損，增加設(shè)備使用壽命，也方便切紙輪的維護工作。

如圖5所示，將新型切紙輪安裝在ZJ116卷接機組上，運行半年后，運行情況依然表現(xiàn)良好，滿足了設(shè)備的工作需求。

圖5 新型切紙輪的工作位置

清潔吸風孔的工作量大大降低，整個清理過程只需30 min。相對于原切紙輪吸風空清理時間減少了66.7%，方便了設(shè)備的維護。

切刀磨損后，可以在現(xiàn)場換刀，方便設(shè)備使用人員的工作，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率，而且新切刀有4個刀刃，每個刀片可以重復使用4次，延長了切刀的使用壽命，降低了使用成本，達到了預期設(shè)計目的。

4 結(jié)論

切刀可換式鋁體切紙輪是參考了國內(nèi)其他公司的對切紙輪的改進方案以及PROTOS-M5卷接機組的切紙輪的設(shè)計結(jié)構(gòu)，并結(jié)合ZJ116卷接機組的實際情況設(shè)計出來的。改進后的切紙輪經(jīng)過長時間的試驗運行，完全滿足設(shè)備的工作需求，并且方便了設(shè)備的維護保養(yǎng)，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率。根據(jù)卷煙機的實際結(jié)構(gòu)尺寸，該裝置還可以用于ZJ17、ZJ112、ZJ118以及ZJ116A等卷接機組上，具有極大的推廣價值。

[1]王鑫.剪切式切紙輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計[D].長沙:湖南大學,2008.

[2]YJ17-YJ27卷接機組編寫組.YJ17-YJ27卷接機組[M].北京:中國科學技術(shù)出版社,2001.

[3]張吉軍,蓋麗娟,包軍,等.ZJ17卷接機組的間歇式送紙機構(gòu)設(shè)計[J].湖南文理學院報(自然科學版),2010(4):72-73,93.

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[10]周曉玉.超細晶粒硬質(zhì)合金磨削實驗研究[D].長沙:湖南大學,2013. （責任編輯 張立明）