CN100439577C - 纤维打击梳理元件锐化和强化的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于纺纱工程前纺设备上纤维打击梳理元件工作部分作用点锐化和强化的方法与装置，采用电火花加工工艺对金属工件进行尺寸加工和表面强化的原理，脉冲放电电蚀法使工件电极在与工具电极局部放电时表面发生高温熔化或气化，因而在高频微量蚀除局部工件的同时也强化了工件表面。其不仅能方便有效地锐化打击梳理元件，还能强化加硬表面层，延长打击梳理元件的钝化周期和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及纺纱工程(棉纺、毛纺、麻纺等)的前纺设备中打手、刺辊、锡林、道夫、盖板和分梳板等纤维开松打击梳理元件的锐化和强化方法与装置，一种对开松打击梳理机械的刀片、角钉、梳针和针布等打击梳理元件工作部分作用点表面进行锐化和强化处理的方法与装置。
背景技术
在纺纱生产中，需要使用带有刀片、角钉、梳针或针布等打击梳理元件的设备对纤维进行有效的开松、打击和梳理，而开松、打击和梳理的工作效能取决于打击梳理元件工作部分作用点的锐利程度。为了保持使用中的打击梳理元件经常地处于锐利状态，必须视打击梳理元件在工作一段时间后的磨损钝化状况进行周期性锐化。现有技术中，锐化的方法均为磨砺法，即利用砂轮、砂辊、砂带或砂块等工具使其与需要锐化的工作部分作用点作相对高速运动的磨削加工，以完成锐化。
现有技术中，瑞士立达(Rieter)机械公司研发了一种梳棉机锡林针布在线磨砺系统(IGS)，其是利用安装在锡林底部与锡林轴平行轨道上专用的砂块对锡林针布表面进行磨砺，在锡林高速运转时，砂块与锡林针布接触产生磨砺效果，砂块在轨道上作横向运动，完成锡林整个幅面针布的锐化。
上述用砂轮、砂辊、砂带或砂块等工具磨削加工的方法锐化处理打击梳理元件有以下负面作用：
1、在锐化处理的同时会磨去打击梳理元件表面的硬化层，具有加速钝化的作用；
2、锐化加工时工具(砂轮、砂辊、砂带或砂块)与工件(打击梳理元件)间存在宏观作用力，不利于提高锐化精度；
3、锐化时会在打击梳理元件边缘产生毛刺现象，新磨砺的打击梳理元件易于造成纤维损伤。
现有技术中还没有对经使用钝化的打击梳理元件进行表面强化处理的方法与装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维打击梳理元件锐化和强化的方法，它不仅能方便有效地锐化打击梳理元件，还能强化加硬打击梳理元件工作部分作用点表面层，延长打击梳理元件的钝化周期和使用寿命。本发明的另一目的是实现纤维打击梳理元件锐化和强化的方法的装置，该装置不仅可应用于离线锐化强化打击梳理元件，还可方便地应用于对打击梳理元件的在机、在线锐化强化。
本发明的技术方案为：纤维打击梳理元件锐化和强化的方法，其特征在于：采用电火花加工工艺将电火花脉冲放电电蚀金属工件的方法应用于打击梳理元件的在线或离线锐化和强化处理，脉冲电源的负极连接于打击梳理元件，正极连接于工具电极，工具电极与工件电极间绝缘，调整脉冲电源的参数及工具电极与打击梳理元件之间的放电间隙，使之产生放电，同时使打击梳理元件与工具电极间产生相对运动。
实现纤维打击梳理元件的锐化和强化方法的装置，包括脉冲电源、工具电极、放电间隙调整机构、工件支架、打击梳理元件与工具电极相对运动驱动部件，脉冲电源与普通电火花加工的脉冲电源相同，其负极连接于打击梳理元件，正极连接于工具电极，工具电极安装在放电间隙调整机构上，放电间隙调整机构装在工件支架的两侧，工具电极与工件电极间绝缘，打击梳理元件与工具电极间具有放电间隙，打击梳理元件与工具电极相对运动驱动方式根据打击梳理元件及工具电极的不同类型组合，分为以下单一或一种以上的复合驱动：打击梳理元件圆周驱动、工具电极圆周驱动、工具电极轴向驱动、工具电极切向驱动和工具电极法向伺服驱动。
在在机、在线锐化时，纺纱设备的机架即为工件支架，放电间隙调整机构装在纺纱设备两侧；在离线锐化时，放电间隙调整机构与工件都装在工件支架两侧。
脉冲电源的可调整参数主要为：频率、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、火花维持电压、加工电流和短路电流等。适当调整脉冲电源的电参数可以控制锐化量、锐化精度及强化程度。
工具电极可以用纯铜、石墨、银钨合金或铜钨合金等材料制成，以选用低损耗的电极材料为佳。
工具电极的形式及与打击梳理工件类型组合和打击梳理元件与工具电极相对运动的驱动方式可以有以下几种情况：
1.条形板状或中心对称的棒状电极，截面包括圆形、带沟槽圆形或其他中心对称截面的形状，其工作部分长度为工件轴向幅宽，安装在纺纱设备或工件支架两侧的放电间隙调整机构上。棒状电极可做成绕电极中心转动，其适于处理辊筒状打击梳理工件。可转动的棒状电极和辊筒状打击梳理工件都为圆周运动。
2.张紧的线状电极，其工作部分长度为工件轴向幅宽，安装在纺纱设备或工件支架两侧的放电间隙调整机构上，线状电极可以为静止也可设置为走丝。其适于处理宽幅的辊筒状打击梳理工件，如清棉设备的打手、刺辊等。辊筒状打击梳理工件为圆周运动。
3.块状平面的电极，可在水平导轨中运动并由横向直线往复机构驱动，在工件轴向幅宽内往复移动。横向直线往复机构安装在纺纱设备或工件支架两侧的放电间隙调整机构上。其适于处理锡林等大直径辊筒工件，辊筒状打击梳理工件为圆周运动。
4.工作面为平面的条形板状电极，电极工作部分长度为工件轴向幅宽，安装在放电间隙调整机构上，放电间隙调整机构装在工件支架两侧的往复运动机构上。其适于处理离线的盖板、固定盖板、固定分梳板等梳理工件，工件固定在工件支架上，板形电极作切向往复运动。
5.工作面为与工件表面互补的凹凸形态的条形板状电极，电极工作部分长度为工件轴向幅宽，安装在放电间隙调整机构上，用于仿型锐化强化处理轴向呈直线形排列的打击梳理元件，适于处理固定盖板、固定分梳板和精梳机锡林等梳理元件。其同普通电火花加工一样，在放电间隙调整机构上加装一个受脉冲电源的工作电流反馈控制的法向伺服进给机构。
当打击梳理元件为辊筒状时，为了保证脉冲电源与工件电极在动态状况下良好的电接触且不使脉冲电流流过轴承而造成轴承受损，在打击梳理元件辊筒轴上安装一个导电滑环，脉冲电源的负极接在滑环的外环上。
当工具电极为转动的棒状电极时，为了保证脉冲电源与工具电极在动态状况下良好的电接触且不使脉冲电流流过轴承而造成轴承受损，在工具电极轴上安装一个导电滑环，脉冲电源的正极接在滑环的外环上。
工具电极与工件支架间做成电绝缘，可以为工具电极与放电间隙调整机构间的绝缘，或放电间隙调整机构与工件支架间的绝缘。
放电间隙调整机构起到调整工具电极与工件电极之间间隙的作用，通过对工具电极进给量的调整来控制锐化量。
放电间隙的调整机构为手动或电动的微动精密调节机构，其结构可以用精密螺杆螺母调整动块平移或摆臂转向，获得微米级的进给精度。为了使工件支架两侧的放电间隙调整机构能同步地调整放电间隙，在两个放电间隙调整机构上，装有同步调整结构。
普通的电火花加工进行尺寸加工时，必须有流动的工作介质，以便产生冷极效应和排除电蚀产物。在处理打击梳理元件特别是针尖刺尖状的梳理元件时，由于放电点的面积很小，且点与点在周向和轴向是分散分布的，同时工件与工具电极间处于相对运动状态，因而在脉冲放电时不用工作介质也能得到很好的冷极效应，也不会发生电极的局部短路，电蚀产物也能顺畅地排放。这是电火花加工技术用于打击梳理元件的锐化强化处理时有别于对一般金属部件尺寸加工和表面强化处理的特别有利的特征。
在离线锐化强化处理辊筒状工件时，工件支架与放电间隙调整机构、脉冲电源、工具电极、打击梳理元件与工具电极相对运动驱动部件等构成一台专用的打击梳理元件锐化强化处理机，将工件通过轴承和轴承座放置在工件支架上，并可使工件绕其圆心转动，使工件与工具电极发生相对运动，完成对工件的锐化加工处理。
在离线锐化强化处理盖板、固定盖板、固定分梳板及精梳机锡林等梳理工件时，工件支架与放电间隙调整机构、脉冲电源、工具电极、打击梳理元件与工具电极相对运动驱动部件等构成一台专用的打击梳理元件锐化强化处理机，工件固定在工件支架上，板形电极作切向往复运动、仿型锐化强化电极作法向伺服运动。
离线锐化强化处理时，也可同普通电火花加工一样，采用液体(如煤油)或气体(如压缩空气)工作介质方式，使放电加工部位处于工作介质中。由于工件与工具电极间存在相对运动，液体介质可以是流动的也可以是静止的。
为了能够用电火花脉冲放电锐化强化方法处理盖板类包有弹性针布的梳理元件，必须改变盖板弹性针布的结构和盖板骨与针布组合的结构，如在针布底面加一层铝箔等导电材料，使针布的每一根针与盖板骨间具有良好的电接触。
将电火花脉冲放电电蚀工件的方法和装置应用于打击梳理元件的锐化和强化处理，不仅能方便有效地锐化打击梳理元件，还能强化加硬表面层，延长打击梳理元件的钝化周期和使用寿命。锐化强化处理时工具与工件不接触，两者间只有微小的宏观作用力因而可以提高加工精度。工件的边缘也不会产生毛刺对减少纤维的损伤是十分有利的。
附图说明
图1a为本发明一个典型实施例--梳棉机锡林针布在线锐化强化装置的主视示意图。
图1b为梳棉机锡林针布在线锐化强化装置的左视示意图。
具体实施方式
图1a和图1b中，装在梳棉机机架1上的锡林2表面包有金属针布3，脉冲电源负极⊙用导线连接在导电滑环的外环16上，通过导电滑环的内环17和锡林轴15、锡林筒体2导通至锡林针布3。脉冲电源的正极
连接在摆臂5上。放电间隙调整机构左右部分14和8绝缘地安装在锡林下部的机架两侧，中心对称可转动的棒状工具电极6两端安装在放电间隙调整机构左右部分14和8的摆臂上，放电间隙调整机构左右部分14和8的放电间隙调整结构是相同的。摆臂5的头端装有可小幅横动和转向的螺母11，与螺母11配套的螺杆10穿过螺母11可转动地锁定在放电间隙调整机构座8上，螺杆10上固装有蜗轮9，两端均装有蜗杆13的放电间隙同步调整杆12安装在放电间隙调整机构左右部分14和8上，蜗杆13与蜗轮9啮合。在旋转放电间隙同步调整杆12时，蜗杆13传动蜗轮9和螺杆10转动，使摆臂5产生升降运动，这样就可以同步地调整左右两侧的放电间隙，使锐化和强化处理得到了控制。
在机架一侧的放电间隙调整机构座8和摆臂5上，还装有棒状工具电极6转动的驱动部件，在摆臂5的摆动轴心处装有驱动电机4，电机轴端装有皮带轮，通过皮带驱动装在棒状工具电极6头端的皮带轮7。
利用梳棉机锡林的驱动机构驱动锡林转动，同时驱动工具电极转动，接通脉冲电源并调整放电间隙调整机构，即可对锡林针布进行锐化和强化。
在图1所示的实施例中，也可将工具电极6换成张紧的线状电极或条形板状电极，这时可去除工具电极的驱动部件。
在图1所示的实施例中，也可将工具电极6换成块状平面的电极，块状电极可在水平导轨中运动并由横向直线往复机构驱动，在工件轴向幅宽内往复移动。导轨和横向直线往复机构安装在放电间隙调整机构左右部分14和8的摆臂上。
Claims (9)
1.一种纤维打击梳理元件锐化和强化的方法，其特征在于：采用电火花加工工艺将电火花脉冲放电电蚀金属工件的方法应用于打击梳理元件的在线或离线锐化和强化处理，脉冲电源的负极连接于打击梳理元件，正极连接于工具电极，工具电极与作为工件电极的打击梳理元件间绝缘，调整脉冲电源的参数及工具电极与打击梳理元件之间的放电间隙，使之产生放电，同时使打击梳理元件与工具电极间产生相对运动。
2.一种实现权利要求1所述的纤维打击梳理元件锐化和硬化方法的装置，其特征在于：该装置包括脉冲电源、工具电极、放电间隙调整机构、工件支架、打击梳理元件与工具电极相对运动驱动部件，脉冲电源与普通电火花加工的脉冲电源相同，其负极连接于打击梳理元件，正极连接于工具电极，工具电极安装在放电间隙调整机构上，放电间隙调整机构装在工件支架的两侧，工具电极与工件支架间绝缘，打击梳理元件与工具电极相对运动的驱动方式为以下几种情况之一：
A、打击梳理元件与工具电极圆周驱动；
B、打击梳理元件圆周驱动、工具电极轴向驱动；
C、打击梳理元件固定、工具电极切向驱动；
D、打击梳理元件固定、工具电极法向伺服驱动。
3.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：当纤维打击梳理元件锐化和硬化的装置作为在机在线的锐化硬化处理装置时，纺纱设备的机架即为工件支架，放电间隙调整机构装在纺纱设备两侧，在离线锐化硬化时，放电间隙调整机构与作为工件的打击梳理元件都装在工件支架两侧。
4.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：工具电极为中心对称可转动的棒状电极，其工作部分长度为打击梳理元件轴向的幅宽。
5.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：工具电极为张紧的线状电极，其工作部分长度为打击梳理元件轴向的幅宽。
6.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：工具电极为块状的平面电极，安装在横向直线进给机构上。
7.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：工具电极为条状板形电极，其工作部分长度为打击梳理元件轴向幅宽。
8.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：工具电极工作面为与工件表面互补的凹凸形态，其工作部分长度为工件打击梳理轴向幅宽。
9.如权利要求2所述的纤维打击梳理元件锐化和强化的装置，其特征在于：放电间隙调整机构为摆臂式径向移动和带有两侧放电间隙同步调整的结构。
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