余曉明

(1.桂林特邦新材料有限公司 ,廣西 桂林 541004;2.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司 廣西超硬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004;3.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司 國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心，廣西 桂林 541004)

1 引言

金剛石燒結(jié)串珠的開刃主要是為了繩鋸可以快速進(jìn)入工作狀態(tài)，減少繩鋸現(xiàn)場使用前期開刃時(shí)間，目前有兩種開刃方式：一種是制繩前單獨(dú)開刃，另一種是制繩后整繩開刃，這兩種開刃方式都是采用磨料磨削來達(dá)到出刃[1-3]。

串珠單獨(dú)開刃的優(yōu)點(diǎn)：金剛石出露高且出露高度方便控制、金剛石刃尾形狀好，減少使用過程金剛石提前掉落，對提高串珠使用壽命有利。

金剛石串珠自動(dòng)開刃機(jī)采用振動(dòng)盤自動(dòng)上料，伺服電機(jī)與滾珠絲杠進(jìn)行開刃進(jìn)給，保證串珠開刃尺寸精度；通過液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)串珠的左右擺動(dòng)和砂輪的上下擺動(dòng)，保證速度平穩(wěn)，所有過程由PLC控制，盡管自動(dòng)開刃工序非常復(fù)雜，但是因它是自動(dòng)操作這樣一來也使得自動(dòng)開刃變得簡單化[4-5]。

自動(dòng)開刃機(jī)串珠擺動(dòng)方式對串珠開刃效果的好壞有很大的影響，串珠擺動(dòng)方式?jīng)Q定開刃效果。金剛石繩鋸工作有方向要求，決定串珠的開刃也有方向要求[6]，這樣串珠就必須按照正確的方向送到開刃頂針上，振動(dòng)盤自動(dòng)上料結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接決定串珠上料的穩(wěn)定性和方向的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響串珠開刃效果。

2 研究實(shí)例

本文以圖1所示金剛石串珠自動(dòng)開刃機(jī)為例，研究串珠開刃表面形狀產(chǎn)生的原因，并通過改變串珠開刃擺動(dòng)方式來提高串珠表面開刃質(zhì)量；針對振動(dòng)盤分方向上料結(jié)構(gòu)上料容易卡串珠，不能通用大小規(guī)格的串珠，上料不干凈等問題，設(shè)計(jì)了圖像判斷分方向上料結(jié)構(gòu)，解決的串珠自動(dòng)開刃的上料問題。

圖1 串珠自動(dòng)開刃機(jī)外觀圖Fig.1 Appearance of bead automatic cutting edge machine

2.1 串珠擺動(dòng)方式的研究

2.1.1 設(shè)備原始的開刃方式(串珠左右大幅度擺動(dòng))

2.1.1.1 串珠開刃存在的問題：胎體中間大兩端小(外凸)，且中間有明顯的分界線。

2.1.1.2 串珠胎體分型面及外凸產(chǎn)生原因分析

(1)串珠旋轉(zhuǎn)同時(shí)左右擺動(dòng)接觸砂輪，砂輪與串珠接觸線就相當(dāng)一條螺旋線；左右擺動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生兩條交叉的螺旋線。

(2)左右擺動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的交叉螺旋線夾角越大，這樣串珠表面就會(huì)產(chǎn)生明顯的分型線。

(3)串珠擺動(dòng)幅度大(切點(diǎn)在串珠外側(cè))，胎體與砂輪接觸瞬間有沖擊并較多的砂輪量作用在胎體端面，去除了較多的胎體，從而產(chǎn)生胎體中間大兩端小現(xiàn)象。 串珠擺動(dòng)方式如圖2。

圖2 串珠大幅度左右擺動(dòng)Fig.2 Beads swing from side to side greatly

2.1.2 串珠不擺動(dòng)開刃方式

2.1.2.1 串珠開刃存在的問題：胎體中間小兩端大(內(nèi)凹)，且隨著砂輪損耗串珠兩端有開不干凈現(xiàn)象

2.1.2.2 串珠胎體內(nèi)凹及端面開不干凈原因分析

(1)串珠只是旋轉(zhuǎn)，砂輪垂直移動(dòng)接觸胎體，接觸線為圓弧線；接觸弧線隨著砂輪損耗不斷減小，在胎體產(chǎn)生的凹面越明顯。

(2)砂輪直徑大的時(shí)候接觸弧線半徑大，同樣切深的弧線可以覆蓋整個(gè)胎體；隨著砂輪不斷損耗，同樣切深條件下接觸弧線不能覆蓋整個(gè)胎體，從而產(chǎn)生胎體兩端開不干凈問題。串珠擺動(dòng)方式如圖3。

圖3 串珠不擺動(dòng)Fig.3 Beads do not swing

2.1.3 串珠小幅度擺動(dòng)開刃方式

2.1.3.1 串珠開刃效果：金剛石出刃質(zhì)量一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定性好；開刃串珠外觀分界面、弧形面問題已經(jīng)解決，外觀質(zhì)量非常美觀。

2.1.3.2 串珠開刃問題解決辦法

(1)避免出現(xiàn)分型線的辦法：降低串珠擺動(dòng)速度和提高串珠旋轉(zhuǎn)速度，這樣產(chǎn)生的螺旋線螺距就很小，在胎體表面就不會(huì)出現(xiàn)明顯的分型線。

(2)避免出現(xiàn)串珠胎體內(nèi)凹或外凸外觀的辦法：減小串珠的擺動(dòng)幅度(擺動(dòng)量控制在胎高范圍內(nèi)，串珠擺動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)改為電機(jī)驅(qū)動(dòng))，這樣砂輪始終接觸胎體(沒有沖擊)，砂輪接觸量也始終一致，開刃后串珠胎體外觀很好。串珠擺動(dòng)方式如圖4。

圖4 串珠小幅度左右擺動(dòng)Fig.4 Beads swing left and right in a small amplitude

2.1.4 由表1可以看出以上3種串珠擺動(dòng)方式下自動(dòng)開刃的胎體表面形狀及金剛石出刃差異很明顯，其中串珠小幅度擺動(dòng)開刃方式效果最理想。

表1 三種串珠擺動(dòng)方式開刃效果對比

2.2 串珠上料方式的研究

2.2.1 震動(dòng)盤分方向上料結(jié)構(gòu)(如圖8)

該串珠上料結(jié)構(gòu)為串珠徑向輸送方式適用于外徑大于Φ8 的串珠開刃。對于外徑小于Φ8 的串珠，因串珠長徑比較大，在上料分方向時(shí)不能站立容易倒，送料時(shí)在料槽中會(huì)翻轉(zhuǎn)引起機(jī)器運(yùn)行不穩(wěn)定；另外由于輸送槽是半封閉的，只要串珠表面殘留有毛刺就會(huì)導(dǎo)致卡料影響進(jìn)度等問題。

圖8 震動(dòng)盤分方向上料結(jié)構(gòu)Fig.8 Feeding structure of vibrating plate in different directions

2.2.2 圖像判斷分方向上料結(jié)構(gòu)(如圖9)

該上料結(jié)構(gòu)的串珠為軸向輸送方式，可以適用于所有規(guī)格的串珠自動(dòng)上料，串珠上料前后端方向識別準(zhǔn)確性高；串珠輸送為開放式槽震動(dòng)輸送，不會(huì)因?yàn)榇槊痰脑驅(qū)е驴ù楝F(xiàn)象發(fā)生；串珠上料完整率高，震動(dòng)盤里的串珠全部可以自動(dòng)送到開刃頂針上進(jìn)行開刃。

圖9 圖像判斷分方向上料結(jié)構(gòu)Fig.9 Image judgment of feeding structure in different directions

2.2.3 由表2可以看出以上2種串珠上料結(jié)構(gòu)的串珠上料前后端準(zhǔn)確率和上料完整率差異，其中圖像判斷分方向上料結(jié)構(gòu)的串珠上料前后端判斷準(zhǔn)確率和上料完整率更優(yōu)。

表2 兩種串珠上料方式效果對比

3 結(jié)束語

金剛石串珠自動(dòng)開刃采用串珠小幅度擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，開刃串珠外觀分界面、弧形面問題已經(jīng)解決，金剛石出刃質(zhì)量一致性好，開刃后的串珠胎體形狀美觀。通過圖像識別判斷串珠前后端和軸向輸送串珠上料可以達(dá)到100%的上料完整率，達(dá)到金剛石繩鋸串珠全自動(dòng)開刃的效果。