0 前言
纖維梳理機(jī)械能否高質(zhì)量地完成對(duì)纖維的梳理，在很大程度上取決于針布的銳利度，所以保持針布的銳利度是高質(zhì)量梳理的前提。這一方面對(duì)針布設(shè)計(jì)制造商提出了高要求，另一方面，也要求使用廠家不斷維護(hù)針布銳度、保持良好的針布銳利狀態(tài)。這是關(guān)系到梳理質(zhì)量和梳理成本的一項(xiàng)管理工作。
國(guó)內(nèi)棉紡行業(yè)中在70年代時(shí)開始推廣金屬針布的“三磨”（錫林、道夫、刺輥針布）經(jīng)驗(yàn)，對(duì)改善梳理狀態(tài)、提高產(chǎn)品質(zhì)量起到了很大的促進(jìn)作用。在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，棉紡生產(chǎn)中把梳棉針布的磨礪作為是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性和經(jīng)常性的工作來(lái)考核和管理的。隨著近30年來(lái)金屬針布的發(fā)展演變，新型針布產(chǎn)品的特性發(fā)生了很大的變化。在齒形方面，新型針布有著齒高矮、齒深淺、齒尖薄、齒密大、工作角小的特征；在材質(zhì)方面，多種高硬度高耐磨性鋼絲被不斷改良應(yīng)用；在制造工藝方面，拉伸、沖齒和熱處理等新工藝新技術(shù)日臻成熟進(jìn)步。為梳理質(zhì)量的改善和梳理維護(hù)的簡(jiǎn)化提供了基礎(chǔ)保障。
那么，硬度高、耐磨性好的現(xiàn)代針布是否還需要磨礪銳化呢？矮淺薄密的齒形該如何磨礪銳化呢？這是梳理技術(shù)領(lǐng)域工作者所面臨的問(wèn)題。
以下結(jié)合兩項(xiàng)專利技術(shù)對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。
1 梳理針布銳化的必要性
1.1 梳理針布鈍化的必然性
如同所有易損物件一樣，梳理針布是有其使用壽命的，其視針布品質(zhì)和使用條件一般為500～1000 t纖維梳理產(chǎn)量，按梳棉機(jī)臺(tái)時(shí)50 kg產(chǎn)量計(jì)為10000～20000 h，加上運(yùn)轉(zhuǎn)率使用時(shí)間約為1年半至3年，如果梳棉機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高于或低于50 kg，則使用時(shí)間將會(huì)相應(yīng)縮短或延長(zhǎng)。
針布在使用過(guò)程中的鈍化可以分析為：在針布梳理纖維的過(guò)程中，纖維和纖維中夾雜的各種塵粒雜質(zhì)與針布發(fā)生高速接觸摩擦和碰撞，使針齒前部和頂端棱角先期鈍化，棱邊發(fā)生輕微圓弧化、銳度衰退，針齒尖頂部圓弧化并相對(duì)隆起。所謂“水滴石穿”，柔軟的纖維對(duì)剛硬的針齒長(zhǎng)期和大量的碰擦，兩者間最高可達(dá)每秒40
1.2 梳理針布銳化的必要性
在針布梳理壽命如1年半至3年期間，如果不加修磨銳化地連續(xù)使用，則針布狀態(tài)在一個(gè)很長(zhǎng)的使用過(guò)程中將慢慢衰退，產(chǎn)品質(zhì)量也必然隨之下降，能采取的措施只能是工藝方面的退讓，如采用改變梳理速度、梳理隔距的縮小甚至生產(chǎn)能力的降低來(lái)應(yīng)對(duì)調(diào)整，以便維持生條的質(zhì)量水平在一個(gè)較大的但可以接受的范圍內(nèi)。當(dāng)品質(zhì)的下降超出可以接受的范圍且工藝措施的調(diào)整無(wú)法彌補(bǔ)時(shí)，就必須更換針布。
鈍化的針布齒尖刺入和穿刺纖維的能力下降，梳理效果變差，分離單纖維和雜質(zhì)的能力減弱，甚至因纖維與針齒弧面發(fā)生摩擦而產(chǎn)生棉結(jié)。這種加劇了的摩擦又反過(guò)來(lái)加速針布的鈍化和磨損。
用不加修磨銳化地連續(xù)使用針布的方法，隱含著如下幾方面的弊端：
（1）針布在使用中衰退、在衰退中使用，其后果是產(chǎn)品品質(zhì)的下降或波動(dòng)幅度加大。消極延長(zhǎng)針布使用期的同時(shí)是在忍受品質(zhì)、產(chǎn)能和管理等其他利益的放棄和損失；
（2）針布開始發(fā)生鈍化后，梳理中的摩擦加劇，針布穿刺能力的下降轉(zhuǎn)換為摩擦力的增大，摩擦的加劇又導(dǎo)致磨損的增加；
（3）針布的使用壽命是以累計(jì)工作產(chǎn)量來(lái)計(jì)量的，而不是以使用期即工作時(shí)間來(lái)計(jì)算的。降低產(chǎn)量能延長(zhǎng)工作時(shí)間但并不一定能延長(zhǎng)針布以累計(jì)產(chǎn)量來(lái)計(jì)量的使用壽命；
（4）針布不磨或少磨的使用結(jié)果，是針尖棱角的鈍化在慢慢往下延伸，長(zhǎng)時(shí)間的不磨針，會(huì)導(dǎo)致針布過(guò)度磨損），而在下一次磨礪時(shí)必須重磨長(zhǎng)磨才能磨出鋒利，甚至無(wú)法恢復(fù)而不得不更換針布。
既然存在磨損鈍化，就有修磨銳化的必要性。所謂“鋒從磨礪出”，即鈍化了的針齒可通過(guò)磨礪的方法進(jìn)行銳化，恢復(fù)一定的鋒利。對(duì)針布適當(dāng)?shù)哪サZ有助于修復(fù)鈍化，再創(chuàng)鋒利，從而恢復(fù)梳理質(zhì)量。
長(zhǎng)時(shí)間不磨針與周期性磨針與梳理品質(zhì)（生條棉
2 梳理針布的磨礪銳化方法
2.1 傳統(tǒng)的針布磨礪銳化方法
傳統(tǒng)的針布磨礪銳化方法，是采用砂輪或砂輥等工具磨削加工的方法銳化處理梳理元件表面。由于新型針布有著齒高矮、齒深淺、齒尖薄、齒密大、工作角小的特征，需要精密的磨礪工具，嫻熟的操作技巧，方可完成精細(xì)的銳化工作。由于一般的砂輪、砂輥徑向跳動(dòng)大、磨輥結(jié)構(gòu)精度低，機(jī)上調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)不合理，難以保證磨礪質(zhì)量，甚至磨壞針布。同時(shí)對(duì)磨礪操作的要求很高，稍有不慎就會(huì)損傷脆弱的齒尖。
對(duì)某些高硬度合金鋼針布，不能用一般磨輥磨礪，因?yàn)樵谀サZ過(guò)程中幾乎擦不出火花而無(wú)法判斷磨礪程度。因此必須使用硬質(zhì)磨塊如陶瓷磨石在彈簧或氣動(dòng)壓力下緊貼針布表面往復(fù)進(jìn)行磨礪。壓力可精確設(shè)定以防過(guò)度磨削。瑞士格拉夫公司（Graf）的TSG就是這樣一種不旋轉(zhuǎn)的往復(fù)磨針裝置。
2.2 立達(dá)公司針布磨礪的專利及機(jī)理
簡(jiǎn)單地按照傳統(tǒng)的方法磨針，確實(shí)是負(fù)面影響要大于正面影響。只有恰到好處的磨礪，才能提高分梳質(zhì)量，磨針不足或過(guò)度，都會(huì)違背磨礪銳化的初衷。
盡管我們注意了上述方面，但人為的依據(jù)感官來(lái)決定的針布磨礪銳化周期和磨削量仍然難以有效控制和維持梳棉機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行中的梳理質(zhì)量及其穩(wěn)定性。
為了平衡梳理質(zhì)量和梳理成本兩者關(guān)系，也為了便于生產(chǎn)管理，瑞士立達(dá)公司研發(fā)了一種梳棉機(jī)針布在線磨礪技術(shù)，并在1987年將這一技術(shù)在瑞士申請(qǐng)了專利，1988 年利用優(yōu)先權(quán)在中國(guó)申請(qǐng)了發(fā)明專利，專利號(hào)為88109217。
隨后立達(dá)公司開始在C51高產(chǎn)梳棉機(jī)上運(yùn)用該技術(shù)，作為一個(gè)配置選項(xiàng)，立達(dá)公司稱為組合磨礪系統(tǒng)（IGS），其中錫林針布在線磨礪系統(tǒng)稱為IGS-C
按照新型錫林梳理針布的形態(tài)規(guī)格，齒尖的深度為0.4 mm左右，如果以最大可用深度為0.2 mm計(jì)，在400次磨礪周期中，每次的平均磨礪量約為0.5 μm。
可以看到，采用電腦控制的在線磨礪系統(tǒng)（IGS-CLASSIC）進(jìn)行磨礪銳化工作，是一種頻繁而又微量精磨的技術(shù)方案，磨礪系統(tǒng)能夠在每個(gè)短周期中改善和穩(wěn)定在整個(gè)針布使用壽命中的生條質(zhì)量，即對(duì)生條的棉結(jié)和雜質(zhì)數(shù)量有較明顯的改善和穩(wěn)定作用，在棉結(jié)和雜質(zhì)去除效率的數(shù)據(jù)上，具有平均水平改善、波動(dòng)幅度降低的顯著效果。圖10是人工周期性磨礪和電腦自動(dòng)短周期在線磨礪的兩種銳化方式生條棉結(jié)水平圖。
因而，倡導(dǎo)短周期的頻繁而又微量精磨式的針布銳化方式，在改善梳理質(zhì)量和穩(wěn)定產(chǎn)品品質(zhì)方面是可取的，在用足針布使用壽命方面的理念是正確的。為我們?cè)诟弋a(chǎn)梳棉機(jī)上科學(xué)合理地使用針布提供了一種很好的工作思路和操作模式。
3 一種創(chuàng)新的在線銳化硬化技術(shù)
3.1 現(xiàn)有技術(shù)的不足
在現(xiàn)有技術(shù)中，不管是人工控制的磨針還是自動(dòng)的在線磨礪作業(yè)，都是采用砂輪、砂輥或砂塊等工具磨削加工的方法銳化處理梳理元件表面，其具有以下負(fù)面
（1）銳化加工時(shí)工具（砂輪、砂輥或砂塊）與工件（梳理元件）間存在宏觀作用力，不利于提高銳化精度；
（2）銳化磨礪時(shí)磨礪量難以掌握，只能憑主觀經(jīng)驗(yàn)控制，銳化精度低、一致性差；
（3）銳化時(shí)會(huì)在梳理元件鋒口邊緣產(chǎn)生毛刺現(xiàn)象，新磨礪的梳理元件易于造成纖維損傷；
（4）在銳化處理的同時(shí)可能會(huì)磨去梳理元件表面的硬化層，具有一定加速鈍化的作用；
（5）采用格拉夫公司的TSG和立達(dá)公司的IGS-CLASSIC砂塊磨具式磨礪銳化技術(shù)方案，是一種無(wú)基準(zhǔn)或者說(shuō)是動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)的磨礪方式，由于磨具砂塊是靠彈性機(jī)構(gòu)推壓在針布表面，長(zhǎng)期應(yīng)用后可能會(huì)使針布的宏觀表面形成軸向曲線形。
3.2 電加工針布銳化技術(shù)
一種創(chuàng)新的梳理針布銳化硬化技術(shù)，中國(guó)專利號(hào)為032102496、031506968和2005100267348。其不僅可以方便而精密地銳化針布，而且可以在銳化針布的同時(shí)硬化針布表面層，能夠有效抵消針布在長(zhǎng)期使用的鈍化后和磨礪銳化時(shí)對(duì)針布表面硬度的削弱，延長(zhǎng)針布的使用壽命，改善針布對(duì)梳理質(zhì)量的穩(wěn)定性?？梢匀斯た刂苹蜃詣?dòng)控制地維持良好的針布梳理狀態(tài)，降低梳理和管理成本，為梳棉機(jī)用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。
梳理針布在線銳化和硬化技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱電加工銳化技術(shù)），是目前針布銳化和在線銳化技術(shù)中最先進(jìn)的銳化方法，其獨(dú)創(chuàng)性地運(yùn)用電火花精密加工技術(shù)于梳理針布的銳化，即采用電火花加工工藝將電火花脈沖放電電蝕金屬工件的方法應(yīng)用于梳理元件的在線或離線銳化處理，脈沖電源的負(fù)極連接于梳理元件，正極連接于工具電極，工具電極與工件電極間絕緣，調(diào)整脈沖電源的參數(shù)及工具電極與梳理元件之間的放電間隙，使之產(chǎn)生極短暫的脈沖放電，同時(shí)使梳理元件與工具電極間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
電加工銳化技術(shù)，可以替代現(xiàn)有技術(shù)中的平磨磨削方式，不僅適用于一般的機(jī)下作業(yè)和停機(jī)時(shí)的機(jī)上作業(yè)，更能方便地用于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的在線作業(yè)，在銳化針布的同時(shí)強(qiáng)化加硬針布表面層?？梢栽谑崂頇C(jī)
梳棉機(jī)錫林針布電加工銳化的裝置，包括刺輥、錫林、道夫、工具電極、放電間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，電加工電源的負(fù)極連接于錫林或與針布良好導(dǎo)電的機(jī)架，正極連接于工具電極，工具電極安裝在放電間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)上，放電間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)裝在機(jī)架的兩側(cè)，工具電極與機(jī)架間絕緣，錫林針布與工具電極間具有放電間隙。工具電極可以用純銅等材料制成，以選用低損耗的電極材料為佳。
電加工電源的可調(diào)整參數(shù)主要為：開路電壓、火花維持電壓、加工電流和短路電流等。適當(dāng)調(diào)整電加工電源的電參數(shù)，可以控制銳化量、銳化精度及強(qiáng)化程度。
3.3 電加工針布銳化的基本特性
普通的電火花加工進(jìn)行尺寸加工時(shí)，必須有流動(dòng)的工作介質(zhì)，以便產(chǎn)生冷極效應(yīng)和排除電蝕產(chǎn)物。在處理梳理元件特別是針尖齒尖狀的梳理元件時(shí)，由于放電點(diǎn)的面積很小，且點(diǎn)與點(diǎn)在周向和軸向是分散分布的，同時(shí)工件與工具電極間處于相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因而在脈沖放電時(shí)不用工作介質(zhì)也能得到很好的冷極效應(yīng)，也不會(huì)發(fā)生電極的局部短路，電蝕產(chǎn)物也能順暢地排放。這是電火花加工技術(shù)用于梳理元件的銳化強(qiáng)化處理時(shí)有別于對(duì)一般金屬部件尺寸加工和表面強(qiáng)化處理的特別有利的特征。
電加工作為一項(xiàng)成熟的非傳統(tǒng)加工方式，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，加工精度也在日臻提高。在微細(xì)加工方面，電加工的平面度可達(dá)150 cm2內(nèi)小于5μm，在13次精修后粗糙度Ra小于0.1μm。
以高產(chǎn)梳棉機(jī)錫林針布銳化為例，由于錫林是在高速回轉(zhuǎn)，因而可以不需要高頻脈沖電源，利用針齒的高速機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電極間的高頻放電和斷弧，完成電加工銳化。當(dāng)錫林直徑為1290 mm、錫林轉(zhuǎn)速為400 r/min、錫林針布齒距為1.5 mm、齒頂長(zhǎng)度為0.2 mm、工具電極寬度為1 mm時(shí)，錫林線速度為34.8 m/s，相對(duì)應(yīng)的加工脈沖頻率為23 kHz，脈沖周期為43.4 μs，脈沖寬度約為
與電加工用于切割切削相比，電加工用于針布銳化是一種微量的精細(xì)修整加工，因而可以獲得比電加工用于切割切削時(shí)更高的加工精度。
3.4 電加工針布銳化的優(yōu)勢(shì)
與現(xiàn)有技術(shù)的針布磨礪方法比這種電加工針布銳化技術(shù)主要有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）銳化針布的同時(shí)硬化針布表面層，能夠有效穩(wěn)定梳理品質(zhì)，降低梳理成本；
（2）銳化過(guò)程中工具與針布間無(wú)接觸，兩者間無(wú)宏觀作用力，能提高銳化精度；
（3）具有邊界柔化作用，銳化處理后的針布鋒口邊緣無(wú)毛刺，降低磨礪后的纖維損傷和短絨增量；
（4）方便簡(jiǎn)潔的在機(jī)在線銳化結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行電腦控制，甚至可以擴(kuò)展到放電間隙和銳化量的檢測(cè)、反饋和顯示；
（5）工具材料為普通材料而非高硬度材料，并可制成條狀、軸狀等形狀，工具材料成本低；
（6）工具材料在工作中的損耗小，能保證銳化的精度；
（7）電加工銳化是以工具電極為基準(zhǔn)的無(wú)限逼近加工，工具電極可以做到足夠高的精度需求；
（8）銳化過(guò)程中無(wú)高溫不發(fā)熱，也無(wú)明顯火花，工作可靠。
4 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)新型針布的特點(diǎn)，采用科學(xué)合理的磨針?lè)椒ǎ坏芨纳坪头€(wěn)定梳理質(zhì)量，而且可以延長(zhǎng)針布使用壽命，降低梳理成本。
采用工頻脈動(dòng)直流電或平滑直流電作為梳理機(jī)針布的電加工銳化和硬化的電源方案和電源裝置，可以大大簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、降低設(shè)備成本，為電火花加工原理應(yīng)用于梳理機(jī)針布銳化和硬化技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了便利。
因此，應(yīng)用創(chuàng)新的電加工針布銳化硬化技術(shù)，可以獲得如下有益的效果：
（1）高精度的銳化可提高梳理質(zhì)量，從而改善成品質(zhì)量；
（2）短周期頻繁而又微量精修式的針布銳化方式，有效降低梳理摩擦，延長(zhǎng)針布?jí)勖?/p>
（3）電參數(shù)便于電腦控制，有利于程控針布銳化硬化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線作業(yè)；
（4）硬化功能能進(jìn)一步減緩針布衰退周期，延長(zhǎng)針布的日常磨礪周期，減小品質(zhì)變異，穩(wěn)定梳理質(zhì)量；
（5）硬化功能可進(jìn)一步延長(zhǎng)針布的使
（6）硬化功能可使用較低成本（國(guó)產(chǎn)）的針布取代高成本（進(jìn)口）的針布，大幅降低梳理成本。
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