卷接机切割装置优化

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本文作者：王永峰 付向春 刘玉军 李 伟 黄 铭 单位：贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂

PROTOS卷接机组最后切割鼓轮接收双倍长滤嘴烟支，切刀装置相对于最后切割鼓轮的位置固定，由电机驱动完成烟支滤嘴切割，砂轮在与转动的切刀接触时磨削刃口［1］。由于切刀转速慢且切刀刃口磨削面光洁度低，切刀在切割烟支滤嘴时，容易出现烟支滤嘴切口毛边、变形等质量问题。针对该问题，姜冬子等［2］、刘国平［3］采用硬质合金切刀和切刀胶后清洁装置等方法，使烟支滤嘴切口质量得到改善，但行业内对于接装机最后切割和磨刀装置的研究工作甚少。为此，通过对PROTOS卷接机组切割原理分析，并结合高略契金常数定理［4］，对最后切割和磨刀装置进行了改进，以提高烟支滤嘴切口质量。

1存在问题

1.1切刀转速低PROTOS卷接机组最后切割主要是将双倍长滤嘴烟支切割成等长的成品烟支，改进前卷接机组最后切割传动结构见图1。机组正常运行时，最后切割电机（1）驱动传动带轮（2）旋转，传动带轮（2）经V带（3）带动切刀带轮（4），切刀带轮（4）带动切刀（5）旋转，完成对烟支滤嘴的切割。根据图1可计算出切刀转速：切割烟支滤嘴时，切刀转速越高对烟支滤嘴切割力越小。改进前切刀转速度只有1731r/min，由于切刀转速较低，造成实际生产过程中出现滤嘴切口毛边、变形等质量问题。

1.2切刀刃口磨削面光洁度低砂轮在与转动切刀接触时进行磨削操作，改进前磨刀装置见图2a。砂轮（2）通过空心轴（3）轴肩和螺套（4）固定在空心轴上，砂轮轴（7）通过螺套（4）由深沟球轴承（5）支撑。螺套（4）与空心轴（3）之间通过螺纹连接，砂轮轴（7）通过锁紧螺钉固定在砂轮座（6）上。砂轮（2）与转动切刀（1）接触时，由于深沟球轴承（5）与砂轮轴（7）之间的间隙配合导致砂轮（2）沿砂轮轴（7）左右串动。因此，在砂轮磨刀时，砂轮的左右串动使切刀刃口磨削面光洁度不高，改进前切刀磨刀效果见图2b。凹凸不平的切刀刃口磨削面也是造成烟支滤嘴切口质量问题的因素之一。

2改进方法

2.1力学分析烟支滤嘴切割受力情况见图3。在滤嘴切割时，切刀在法向力P的作用下，沿绝对速度V方向运动，完成对烟支滤嘴的切割。在切刀切割滤嘴过程中，法向力P越大越容易造成烟支滤嘴切口毛边和变形。根据高略契金常数定理［4］，切刀在切割同一材料、同一深度物料时，由于C为常数，因此切刀滑移长度S越大，所需切割力P就越小。切刀切割烟支滤嘴时，切刀滑移长度S与切刀运动绝对速度V成正比。由此可见，通过改变卷接机组最后切割传动带轮与切刀带轮之间传动比，可提高切刀转速，减小切割力P，进而降低切割力P对烟支滤嘴切口质量的影响。提高切刀转速的同时，切刀相对于砂轮的速度也随之增加，也提高了切刀刃口的磨削速度，使切刀刃口更加锋利。

2.2最后切割传动改进后卷接机组最后切割传动结构见图4。在同步带凸齿与带轮外缘齿槽进行啮合运动时，由于同步带抗拉层受载后变形较小，能保持同步带周节不变，带与带轮间无相对滑动，从而保证了同步传动，并兼有带传动和齿轮啮合传动的特性和优点［5］。因此，改进后卷接机组最后切割的传动采用同步带传动取代原有的V带传动。根据传动功率和装配空间条件，同步带选用255L050，传动带轮节径传≤90mm，且L槽形同步带轮的齿数Z≥12［6］。经过计算和优选，传动带轮齿数Z传=28，切刀带轮齿数Z切=12。根据图4可计算切刀转速。

2.3磨刀装置为了提高切刀刃口磨削面的光洁度，对磨刀装置进行了改进，改进后磨刀装置见图5a。为避免砂轮（2）沿砂轮轴（7）左右串动，影响切刀刃口磨削面，对砂轮轴（7）进行了改进。改进后砂轮（2）通过砂轮轴（7）轴肩和螺母（8）定位在砂轮轴（7）上，通过设计专用量规调整两个砂轮（2）之间的中心线与切刀（1）重合，然后通过锁紧螺钉将砂轮轴（7）定位在砂轮座（6）上。改进后切刀刃口磨刀效果见图5b。

3改进效果

通过对PROTOS卷接机组最后切割传动的改进，改变了原有传动比和传动方式，切刀转速由改进前的1731r/min提高到3267r/min，减小了切刀切割力，降低了切割力对烟支滤嘴切口质量的影响。通过改进磨刀装置，使切刀刃口磨削面更加光整，避免了因切刀刃口不平而造成烟支滤嘴切口质量问题。实际应用效果表明，改进后机组运行稳定，烟支滤嘴切口毛边、变形等质量问题由改进前的7%～9%下降到0.8%以下，提高了产品质量，满足了生产工艺要求。