自动络筒机护纱板圆角加工及抛光工艺

徐海艳，赵献国

（青岛宏大纺织机械有限责任公司，山东 青岛266101）

1 护纱板加工工艺分析

护纱板要承担络筒过程对纱线的挡纱、抓纱、夹纱作用。络筒时，要防止零件与纱线因接触摩擦生成毛羽和降低纱对零件表面的吸附力，要求护纱板表面粗糙度为Ra0.4～1.6。若要达到该粗糙度，护纱板表面必须进行精加工。然而护纱板材质为1Cr17铁素体、18－8系奥氏体不锈钢，材料韧性高材质软，不利于机械切、磨削加工，而且零件种类多形状复杂，周边轮廓不规则会影响圆角成形加工。对这种情况，一般采取手工和常规机械抛磨光，不但效率低而且影响表面抛光质量。如何改善零件的刚性、减少磨削热和受力变形、改变有利的切削力方向、合理选择切磨削用量、防止加工振动等因素，成为影响加工质量不可忽视的因素。

钢板经过轧制，材料存在微观缺陷和落料冲压造成钢板表面不平，要消除表面影响加工较为困难。冲压件板薄，两面温差的磨削热能造成零件表面变形，所以不宜平面磨削。因此对加工工艺要从两方面加以考虑：一方面要注意对加工条件改善和合理选择，另一方面要选择有利的加工方式，改变加工手段，解决其他方式难以解决的矛盾。

2 工艺方案制定

2.1 表面加工工艺方案

2.1.1 零件表面加工的几种方式

机械式零件表面加工方式分为磨削加工、抛光加工、衍磨加工、滚筒串光、振动串光五种抛光方式。其中振动串光分为机械振动和超声波振动两种方式。

振动串光机结构简单，使用振动马达驱动浮动料筒上、下振动和圆周摆振，磨块和工件在料筒的振动下做圆周方向的自由螺旋运动，料筒容纳磨块和工件的空间相对较大，所以加工效率较高。因此我们对护纱板表面采取振动抛光加工方式。

（1）磨块与工件的相互作用影响

磨块与工件的复合运动和相互碰撞、摩擦作用使工件逐步得到抛光。由于相对较小的磨块运动速度要比工件快、对工件可进行不断摩擦和撞击作用。磨块在一定的条件下，如果m磨块／m工件较小，磨块振动动能损失容易被工件吸收，撞击效率提高。随着m磨块减小，相对体积就会减少，较多磨块就会增加对工件的作用数量。因此两者的质量比将会影响工件表面抛光的效率和质量。

（2）磨块的类型对加工的影响

塑料磨块是由基体树脂和有磨削作用的细小颗粒混合制成的。参加磨削的是磨粒，承载磨粒的是塑料。塑料对工件的摩擦系数小，工件容易克服对磨块的摩擦阻力从而加工中的工件可自由转动和圆周运动，工件抛光的均匀性好。只要磨块的几何形状符合相互接触的间隙容积较大，振动造成磨块的上下运动就容易。因此选择合理的磨块材质、形状、间隙容积，将对抛光质量和效率起着重要作用。有时因为提高效率和质量矛盾，常采用混合形式的几何形状和大小不同的磨块进行抛光或串光处理。

（3）润滑和清洁

振动抛光经常加入定量的抛光液体。抛光液体通常是一种溶解于水的活性化学物质，溶解于水便于水对工件的清洗和废料的排泄。抛光液具有润滑作用，能改善磨块的切削作用，良好的润滑能显著改善抛光效果和对工件的相互摩擦、运动改善。抛光液对工件表面新生面有化学反应，改善表面颜色一致性。不锈钢抛光不应采取传统煤油或油脂中的油酸进行抛光的防锈和轻微腐蚀，因为变质颜色较暗影响表面美观，清洁主要用水排泄磨块和工件的废料，抛光时，应不断小流量向料筒加入一定的水，经常保持废物的排泄。通过振动串光对表面加工的认识，我们选择振动抛光作为零件平面加工的主要加工方式。

2.1.2 圆角表面加工工艺方案

圆角加工采取模具成形、砂带磨飞边、修形磨粗和砂带抛光方式。因为对加工效率和加工质量有保障，圆角加工也有用铣削方法加工的。铣削不锈钢材料切削工艺性差，加工效率低，但对不利于砂带磨削的窄槽不失为一种可行的加工方案，因为窄槽对封闭的窄槽砂带运动受约束而咬合磨削。

（1）模具设计基本要求

模具型腔圆角加工通常采用电加工，因为电极易于加工。为了成型精度除要求模具R加工精确和断面一致性，模具各零件的水平面要求突出平行度要求，圆角成形是一种材料塑性流动的体积挤压，多余变形材料要让材料沿模具型腔水平分型面流动，形成挤压飞边。因此模具的型腔分型面应留有10%左右的成形闭合间隙。也是这种缘故，型腔分型面做成闭合腔。不应当考虑为取件做出任何的开口，不然工件的体积变形不但影响材料沿分型面流动，而且容易使工件卡在型腔内，造成材料周边挤压变形和取件困难。型腔电加工后应研磨加工，形成的粗糙度纹路和缺陷因挤压力较大，容易将型腔表面缺陷复印到工件上，另外挤压力较大，模具结构强度要大，模板和型腔厚度要适当加厚，此外模具加导向装置可保证模具型腔水平闭合精度和方便零件成型模具的安装。不锈钢材料圆角挤压由于冷作强化等原因，材料对型腔的圆角挤压受力集中，应选用Cr12的型腔材料。

（2）“R”加工要求的工艺设计原理

零件设计可能把复杂周边形状“R”理想化了。周边有明显凹部锐角的形状不利于圆角成形加工。因为和板材厚度一样的圆角在锐角处挤压材料会增多和受力集中，并阻碍材料流动影响模具寿命。太小的锐角顶点实际也压不出带R的理想锐角顶点。这是“R”与锐角过渡造成的，为了零件设计和工艺的要求相适应，最好将零件设计成小R与斜度的过渡，这样既不影响锐角处顶部较尖的设计要求，而且也会让材料塑料流动多，使R成型充分。

2.2 砂带加工工艺要求

工件圆角材料如果得到充分挤压会沿圆弧中间（厚度中间方向）形成飞边，砂带磨削去除飞边作用显著。但是砂带如果选择不当磨削痕迹将会明显，不锈钢材质较软，一般选用120～180左右的型号。

砂带抛光的上工序磨粗应注意因去飞边对圆角的修形和表面影响，为避免咬合磨削，尽量使工件有与垂直方向的窜动或倾斜。工件与砂带的复合运动起着砂带对工件切除细微材料层的作用，由于砂带为柔性材料可以较好地吸收传动系统的振动。为使零件加工自由度大些，砂带前后方向一般采取较大的活动空间和根据砂带周长放宽轮距距离。

砂带抛光是精加工，为了工艺加工使用方便，我们采用粗磨利用过的砂带，因砂带磨粒减少和磨钝，对工件的磨削作用降低，抛光时，利用研光石蜡的良好固体润滑，进行抛光作用。砂带表面遗留磨粒能很好地挂载固体抛光材料，良好的润滑条件是保证抛光作用的关键。

抛光时由于磨削作用减弱，零件抛光方向可顺着圆弧方向转动研磨。这种方式主要是为了符合零件圆弧与纱线摩擦的运动方向，对零件周边较窄的槽部或尖角容易咬合磨削部位，砂带外边可剪成较小的切口。现在市场有一种气孔纤维抛光带，由于气孔具有贮存固体润滑和磨料作用，效果较明显。通过粗磨加抛光可满足零件圆角表面Ra0.4要求。

3 加工工序的基本要求

（1）粗 精加工分开

抛光效果和效率的提高是与上工序粗磨质量分不开的。因抛光的切削作用微弱，基本上不改变零件的几何尺寸，只起表面打光作用。因此，零件的加工形状和尺寸应以R成形和形状修磨保证。

为了保护R粗、精加工表面，应安排在零件表面振动抛光和折弯成型加工的中间工序，串光安排在表平面抛光上工序。

（2）为了R粗、精加工和零件平面形式加工方便，零件成型折弯应安排在下工序加工。

（3）为消除部分零件折弯与模具轻微摩擦痕迹和零件表面与R面的光泽一致，需安排零件折弯成型后的匀光处理。

匀光是一种通过振动方式，磨块用很软材料（如干燥玉米芯）加抛光液的加工形式。软材料主要是去除工件表面的氧化膜或钝化表面，抛光液是通过对零件新表面发生化学变质作用达到光泽一致的美观效果。

（4）零件主要加工工序安排

落料及冲孔→R挤压成形→零件表面串光去毛刺→清洗→零件表平面振动抛光→R粗、精磨削加工→零件折弯成型→零件匀光→自检和包装

4 结束语

护纱板的抛光加工形式有多种，基于对零件的设计要求和使用功能，本文对护纱板加工工艺及抛光的加工形式合理安排，通过生产实际来检验其工艺的合理性和可行性。通过实践看出，振动抛光加工方式是实现络筒机护纱板圆角加工性价比最好的选择。同时，由于振动串光结构简单，加工效率较高等优点，其延伸应用和创新应用将成为今后的发展方向。