劉亞男，金彩洪

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司楚雄卷煙廠，云南 楚雄 675000）

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，ZJ116 型卷煙機(jī)組MAX 二次分切圓刀在切割一段時(shí)間后堆積膠垢，使得刀口變鈍，不能保持鋒利而有效地對(duì)濾嘴煙支進(jìn)行切割，導(dǎo)致濾嘴毛邊缺陷煙支多，影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量；修理工需停機(jī)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，影響設(shè)備運(yùn)行效率；同時(shí)二次分切后的廢煙多，使得原輔料消耗增加，影響成本考核。

1 MAX 二次分切機(jī)構(gòu)工作原理分析

MAX 二次分切機(jī)構(gòu)是ZJ116 型卷煙機(jī)組的關(guān)鍵功能部件，其作用是在二次分切鼓輪上將雙倍長煙支切割成兩個(gè)等長的煙支。在搓接鼓輪與搓板的作用下，水松紙搓接到煙條和濾嘴上形成雙倍長濾嘴煙支。二次分切圓刀在二次分切鼓輪上將雙倍長煙支切被成兩個(gè)等長的煙支，經(jīng)二次分離輪分離一定距離后，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)的濾嘴煙支匯合后輸入下一道工序。

圖1 ZJ116 卷接機(jī)組MAX 二次分切機(jī)構(gòu)示意圖

2 存在問題及原因分析

MAX 二次分切圓刀在切割煙支濾嘴端時(shí)，濾嘴變軟，切割阻力增大; 在切割煙支濾嘴端后，產(chǎn)生膠絲粘在圓刀上，產(chǎn)生粉塵飛撒在空中?，F(xiàn)使用的濾嘴棒為水溶性濾嘴棒，形成粉塵和膠絲的原因是，濾嘴棒材質(zhì)物理性能——水溶性濾嘴棒的軟化點(diǎn)比較低，因此在圓刀經(jīng)切割運(yùn)動(dòng)自然升溫發(fā)熱，達(dá)到50℃時(shí)，就會(huì)軟化繼而熔化水溶性濾嘴棒中所含的粘膠劑。它們在飛速運(yùn)轉(zhuǎn)的圓刀作用下，粘膠劑形成膠絲粘附并積累在圓刀和砂輪上；砂輪在刃磨圓刀過程中，逐漸粘結(jié)和增厚膠垢，使刃磨效果迅速降低，影響雙倍長度煙支正常切割，濾嘴切口端面不光滑平整，是造成二次分切圓刀在分切濾嘴煙支一定時(shí)間后會(huì)發(fā)生煙支濾嘴端切割質(zhì)量不良主要原因。

3 MAX 二次分切圓刀清潔裝置的設(shè)計(jì)思路

砂輪刃磨圓刀的同時(shí)磨削圓刀上積累的膠垢和粉塵，磨削下來的粉塵和膠絲沿砂輪切線方向四處飛濺，對(duì)此設(shè)計(jì)了“刮刀+吹風(fēng)”清理方式，在清潔裝置底座上固定刮刀，緊貼圓刀進(jìn)行清潔，同時(shí)加裝吹氣裝置對(duì)刮刀與圓刀接觸部位進(jìn)行清潔。同時(shí)將壓縮空氣對(duì)準(zhǔn)圓刀片的刃口，對(duì)圓刀表面進(jìn)行冷卻降溫。

圖2 刮吹式清潔裝置示意圖

4 MAX 二次分切圓刀清潔裝置的設(shè)計(jì)方法

4.1 刮刀裝置設(shè)計(jì)

4.1.1 刮刀設(shè)計(jì)

（1）材料選擇。刮刀應(yīng)具有強(qiáng)度高、耐高溫、耐摩擦特點(diǎn)，查詢《機(jī)械手冊》，鎳鉻合金硬度為HRC60-65、抗拉強(qiáng)度≥650MPa、屈服強(qiáng)度≥300MPa、具有高強(qiáng)度和抗腐蝕性，且耐高溫和耐磨性較好，選用鎳鉻合金作為刮刀材料。

（2）刮刀形狀選擇。由于三角柱體穩(wěn)定性強(qiáng)，能緊貼圓刀，刮膠效果明顯；且可同時(shí)利用三個(gè)面，更換時(shí)間短，因此選擇三角柱體作為刮刀的形狀。

（3）刮刀尺寸設(shè)計(jì)。為了確定清潔效果最佳，濾嘴毛邊煙支數(shù)最少時(shí)的上下表面邊長及刮刀厚度，分別選用了刮刀的3 個(gè)尺寸：①上表面邊長；②下表面邊長；③刮刀厚度，利用了DOE 試驗(yàn)進(jìn)行了尺寸的優(yōu)選。最佳尺寸為：上表面邊長19mm，下表面邊長12mm，厚度5mm。

（4）刮刀連接方式選擇。由于螺栓連接對(duì)通孔的加工要求低，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，部件旋轉(zhuǎn)靈活，因此選定螺栓連接方式作為刮刀與刮刀座的連接方式。

4.1.2 刮刀座設(shè)計(jì)

（1）材料選擇。刮刀座具有耐用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，易加工特點(diǎn)，經(jīng)查詢《機(jī)械手冊》，45#鋼硬度為HRC55-62、抗拉強(qiáng)度≥600MPa、屈服強(qiáng)度≥355MPa，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，因此選擇45#鋼作為刮刀底座材料。

（2）刮刀座形狀選擇?！癓”形刮刀能夠緊貼圓刀進(jìn)行清潔，清潔效果良好，濾嘴毛邊煙支缺陷率低，膠垢堆積量少，因此選擇“L”形作為刮刀底座形狀。

（3）刮刀座尺寸選擇。對(duì)刮刀臂上彈簧最佳拉力及刮刀臂最佳角度測量，刮刀臂長度應(yīng)在33～49mm 之間為最佳，通過優(yōu)選試驗(yàn)，當(dāng)刮刀臂長度為43mm 時(shí)濾嘴毛邊煙支缺陷率最低，圓刀膠垢堆積量最低，且裝置運(yùn)行穩(wěn)定，確定43mm 為刮刀臂的長度。

4.2 吹氣裝置設(shè)計(jì)

4.2.1 噴吹頭設(shè)計(jì)

（1）材料選擇。由于銅管易彎曲，易扭轉(zhuǎn)，不易裂縫，不易折斷，重量較輕，導(dǎo)熱性好，低溫強(qiáng)度高，因此選定銅管作為噴吹頭的材料。

（2）噴吹頭形狀選擇。由于扁平型噴吹頭能在吹氣過程中能形成氣簾，對(duì)刮刀及圓刀表面全面清潔，因此選定扁平型作為噴吹頭的形狀。

（3）噴吹參數(shù)設(shè)計(jì)。影響噴吹清潔效果的3 個(gè)因素，分別為：①噴嘴高度；②噴嘴與垂直面夾角；③氣壓大小。通過正交試驗(yàn)優(yōu)選出吹氣裝置噴吹參數(shù)的最佳參數(shù)組合為噴嘴高度16mm、噴嘴與垂直面夾角40°、氣壓大小10Pa。

5 改進(jìn)方法

繪制圓刀清潔裝置零件圖。

加工圓刀清潔裝置：

（1）加工刮刀。加工了上表面邊長為19mm，下表面邊長為12mm，厚度為5mm，傾角為45°的兩片鎳鉻合金刮刀片，并在兩片刮刀片中心各鉆取一個(gè)M4 螺紋孔用以連接刮刀座。

（2）加工刮刀座。用45#鋼加工出了2 個(gè)“L 型”刮刀底座，四棱柱長為19mm，寬為19mm，高為20mm，刮刀臂長為43mm，并在兩片刮刀座底部中心各鉆取一個(gè)M6螺紋孔用以連接在清潔裝置底座上。

（3）加工吹氣裝置。用標(biāo)準(zhǔn)高壓空氣管接頭，外徑為φ6mm。在上端的氣管接頭安裝1 個(gè)用φ6mm 的銅管制作的銅管彎頭，使彎頭的出口正對(duì)合金刮刀和圓刀，銅管彎頭的出口制作呈扁孔，下端的氣管接頭接上一根高壓空氣管，以便與機(jī)器上的氣源連接。

（4）加工清潔裝置底座。用45#鋼加工出了清潔裝置底座，長：45、寬：8、厚度：5（mm），底座的兩端加工有2 個(gè)用于固定刮刀座的M6 螺紋孔，中部加工有一個(gè)用于固定高壓空氣管接頭的M6 螺紋孔，在清潔裝置底座的底端加工有兩個(gè)M8 螺紋孔，用于固定在ZJ116 卷煙機(jī)二次分切鼓輪軸承座上。

（5）組裝清潔裝置。將兩個(gè)刮刀座安裝在底座兩端的兩個(gè)M6 螺紋孔上，將清潔裝置的高壓空氣管接頭安裝在底座中部的M6 螺紋孔上，同時(shí)用彈簧將刮刀座遠(yuǎn)離刮刀的一邊連接在清潔裝置底座的擋柱上，從而拉緊刮刀。

圖3 圓刀清潔裝置CAD 圖

圖4 加工好的圓刀清潔裝置

6 改進(jìn)效果

在改造方案準(zhǔn)備就緒的情況下，維修人員將加工好的清潔裝置在3# ZJ116 卷煙機(jī)上進(jìn)行了安裝試驗(yàn)，用M8螺栓將清潔裝置底座的底端固定在ZJ116 卷煙機(jī)二次分切鼓輪軸承座上，按照氣路布置圖將氣源氣路與圓刀清潔冷卻裝置上的氣路相連。

將改進(jìn)后的方案在3# ZJ116 卷煙機(jī)上試用一周，對(duì)試用效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，測量了MAX 二次分切圓刀的膠垢堆積量，抽檢并計(jì)算出了濾嘴毛邊煙支缺陷率，同時(shí)監(jiān)測改進(jìn)后的MAX 二次分切圓刀表面是否有刮痕。

圖5 安裝清潔裝置

表1 改進(jìn)后3# ZJ116 卷煙機(jī)組效果檢驗(yàn)情況調(diào)查表

從以上統(tǒng)計(jì)表可看出，改進(jìn)后3# ZJ116 卷煙機(jī)MAX二次分切圓刀的膠垢堆積量均明顯降低，同時(shí)濾嘴毛邊煙支缺陷率均明顯降低，新增加的圓刀清潔裝置沒有影響二次分切圓刀的正常運(yùn)行，圓刀表面沒有產(chǎn)生刮痕。

7 結(jié)語

本文所論述的ZJ116 卷煙機(jī)MAX 二次分切圓刀清潔裝置在ZJ116 卷接機(jī)組尚屬首創(chuàng)，首次采用“刮除式”和“吹除式”相結(jié)合的方式清潔圓刀膠垢，清潔效果更加良好；三角刮刀片的使用，通過刮刀360°手動(dòng)旋轉(zhuǎn)，可快速變換刀刃，且連接螺釘方便拆卸，更換刮刀過程省時(shí)省力；拉簧的作用下，通過L 型刮刀臂的轉(zhuǎn)動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)刮刀與圓刀的緊密貼合和有效分離，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便；吹氣裝置利用設(shè)備自身的壓縮空氣吹除膠垢，同時(shí)可以起到圓刀降溫的作用，減少膠垢的產(chǎn)生；適用于行業(yè)內(nèi)超高速或中速設(shè)備各類切割圓刀的清潔，推廣性強(qiáng)。此套方案可以推廣到全國煙草行業(yè)的HAUNI 公司和常德煙機(jī)公司的系列超高速或中速設(shè)備（ZJ116、ZJ17 等機(jī)型卷煙機(jī)組），對(duì)行業(yè)落實(shí)降本增效工作方案及提高產(chǎn)品質(zhì)量起到了很好的促進(jìn)作用。