滚刀式切丝机磨刀砂轮与金刚石的分析与探讨

2019-01-05白继国李洪学刘淑贤

现代工业经济和信息化 2018年16期

白继国，李洪学，刘淑贤，杨勇

（吉林烟草工业有限责任公司长春卷烟厂，吉林长春 130000）

引言

滚刀式切丝机的磨刀装置由砂轮旋转装置、砂轮进给装置、砂轮往复运行装置等组成。在设备使用中，切丝机主要使用磨刀装置中的砂轮磨削刀片刃口，持续保证刀片刃口锋利[1]；依靠金刚石砂轮修整器的修整，保证砂轮修整效果，从而保证磨刀装置的磨削质量。砂轮和金刚石是易损件，属于耗品，需要定期更换。因此，砂轮的质量及换件操作中砂轮和金刚石的装配调整精度，对刀片的刃口磨削状况、切丝质量都产生影响。为能合理使用切丝机，准确选用砂轮和金刚石，使切后烟丝质量满足工艺标准，依据切丝机磨刀装置的工作原理，从切丝机砂轮和金刚石的生产加工及使用装配的精度和误差方面进行分析探讨。

1 磨刀装置的工作原理

滚刀式切丝机的切丝原理如图1所示[2]，切丝刀片固定在刀辊上，刀辊按箭头方向旋转，刀片同时转动，进行切丝动作；上刀门与上排链同时上下开闭，将烟叶（烟梗）压紧；下刀门固定，下排链与上排链同时运转，将烟叶（烟梗）运送到上、下刀门处，转动的刀片和固定的下刀门，将烟叶（烟梗）切削为烟丝。刀片的刃口与下刀门的间隙δ不大于0.1 mm，避免有烟叶（烟梗）跑出。

生产中，切丝刀片在不断切削过程中，为保证切丝质量，防止刀片刃口逐渐变钝和烟垢附着在刃口上面。必须通过切丝机磨刀装置的砂轮对刀片刃口进行磨削，以持续保证刀片刃口锋利。磨刀装置磨刀能否达到使用要求，砂轮和砂轮修整器的金刚石启动起着决定作用。砂轮在磨削过程中会不断损耗，会有烟垢附着，影响砂轮使用效果；这就要求必须使用金刚石对砂轮工作表面进行修整清洁，保证砂轮使用效果。

图1 磨刀装置工作原理示意图

在磨刀装置中，砂轮的旋转轴线l，砂轮修整器的金刚石的磨削点的摆动圆心O'和切丝机下刀门的都固定，不发生变化。砂轮磨刀装置在工作时，如图1中砂轮会沿轴线进行旋转运动；沿轴线方向砂轮作进给运动；砂轮在旋转的同时，沿刀辊旋转轴线方向作直线往复运动，往复行程大于刀辊上刀片的宽度。磨刀装置的各部位在连续不停的进行旋转、水平直线往复和进给三个运动的过程中，砂轮会不间断的对刀辊上间歇进给的切丝刀片的刃口进行磨削，以保证刀片刃口的锋利，保证切丝质量。砂轮在每次进给运动完成后，砂轮修整器上的金刚石会完成一次对砂轮工作面全面修整清洁。砂轮修整器的结构是将金刚石固定安装在摇臂上，金刚石的磨削点的运动轨迹是以摇臂轴O'为圆心旋转的一个圆弧，圆弧半径R'与刀片的刃口旋转母线的半径R'相等，金刚石的磨削点的运动轨迹的圆心O'与刀片的刃口旋转母线的圆心O'对称于砂轮旋转的轴线，即O-O'连线与砂轮的旋转轴线相垂直，以保证砂轮修整器完成修整动作后的的砂轮工作面断面圆弧与刀片的刃口旋转母线的圆弧相同。在切丝过程中，刀辊带动刀片切丝，并驱动刀片进刀，刀片进刀多出的部分通过磨刀装置砂轮进行磨削消耗，保证刀片的切削能力和间隔δ的大小；砂轮修整器的金刚石修整掉砂轮的进给部分，并清洁掉表面烟垢，以保证砂轮的磨削能力。因此，砂轮和金刚石的选用质量和装配调整精度直接决定了切丝质量的好坏。

2 形位和装配精度

磨刀装置的砂轮外形是圆柱体，沿轴向内部中空，圆柱内孔是直径为Φ90 mm，外圆柱面直径为Φ170 mm；一端安装面为平面，上部带有4个M8×15的螺纹孔；另一端是工作面，与轴线有一定夹角的弧面。砂轮通过4个M8螺栓紧固在砂轮座上。由电机带动高速旋转，转速约为2 800 r/min。为避免砂轮转动过程中振动，这就要求砂轮的内孔和外圆柱面同轴度满足加工要求。另外，砂轮的安装面与轴线的垂直度也要满足要求，否则砂轮旋转时，也会产生振动。砂轮按要求加工，各尺寸满足加工精度，在安装调整时才能保证安装精度，使用时才能保证砂运行平稳，不产生振动。设计上要求，理想状态是砂轮中心轴线l的截面和金刚石摆动面在同一平面，并同时垂直于刀辊旋转轴线；砂轮工作面截面磨削后形成的圆弧与刀片刃口旋转母线轨迹形状完全一直。为保证切丝刀片的刃口与下刀门之间的间隙δ稳定，就必须保证工作面截面磨削后形成的圆弧稳定，既金刚石磨削点的轨迹稳定。

如图2所示，砂轮修整器金刚石镶嵌在圆柱形的杆件的端面上。金刚石中心点的位置始终保持在砂轮中心轴线的截面上，以保证对砂轮工作面的修整。

如图3中所示，ABC圆弧为金刚石刮削的砂轮工作面通过中心轴线截面的交线，A为外圆柱面与交线交点、B为交线中点、C是内孔与交线交点，金刚石摆动圆弧半径（切面圆半径）为r，圆心角为θ，则：