梳棉机金属针布磨砺技术及其创新分析

梳棉机金属针布磨砺技术及其创新分析前言棉纺生产中梳棉针布的磨砺是一项基础性和经常性的工作，科学而合理地设定磨砺锐化周期和磨削量是关系到梳理质量和梳理成本的一项重要工作。国内棉纺行业从20世纪70年代起广泛应用的三磨(磨砺锡林、道夫、刺辊针布)技术，对于改善梳理状态、提高产品质量起到了极大的促进作用。近20年来随着金属针布的发展演变，人们对磨针的认识发生了较大的变化。有的观点认为采用新型针布后，磨针会加速缩短针布寿命；有的观点觉得磨针前后的质量没有什么区别，所以磨针没有什么作用；有的观点坚持认为磨针仍是提高质量的重要措施。这些不同观点的存在，令行业中人产生了较多的困惑和无所适从的感觉在实际生产中，不同的针布磨砺方法，必然会产生不同的效果。本文旨在通过对几种磨针方法的探析，以期引起同行关注针布磨砺方法与产量、质量和梳理成本之间的关系，寻求科学合理的针布使用和管理方法。1少磨或不磨的磨针方法早期金属针布的磨针周期为3个月或半年，采取轻、重、轻的方法，进行几十分钟的磨砺，磨后再用刷辊刷光以去除磨砺过程中产生的毛刺。这种磨针方法是一种以时间来控制磨砺程度的一刀切的方法。随着新型金属针布的推广使用，上述传统磨针方法暴露出磨削量过多，缩短针布寿命的弊端。因而出现了少磨或不磨的方法即超长周期的磨针方法，其出发点是延长针布使用寿命、降低梳理成本。如果我们接受用少磨或不磨的方法来延长针布使用寿命这一观点，则针布状态将在使用过程中慢慢衰退，产品质量也随之下降幅度。这时我们所能做的是采取某些工艺措施如梳理速度的提高、梳理隔距的缩小甚至生产能力的降低来应对调整，以便维持生条的质量水平保持在可以接受的范围内。当品质的下降幅度超出可以接受的范围且调整工艺措施无法弥补时，再选择磨针或更换针布。从表面上看，这样的方法似乎是延长了针布的使用寿命，降低了梳理成本。实际上，这种方法隐含着以下几方面的弊端：（1）针布在使用中衰退、在衰退中使用，其后果是生条品质的下降或波动幅度加大。消极延长针布使用期的同时是在忍受其他利益的放弃和损失；(2)生产能力--台时产量的降低不但增加了梳理成本，而且增加了比梳理成本数额更大的生产和管理成本；(3)针布的使用寿命是以累计工作产量来计量的，而不是以使用期--工作时间来计算的。降低产量能延长工作时间但并不一定能延长针布使用寿命；(4)针布不磨或少磨，针布使用寿命并不一定能真正得到延长。因为在针布的使用中，针尖棱角的磨损是在慢慢往下延伸，长时间不磨针，会导致针布过度磨损，而在下一次磨砺时必须重磨长磨才能磨锋利，有时因无法恢复而不得不更换针布。2轻磨勤磨的磨针方法对于新型金属针布的使用，有两方面的情形是必须承认的事实。一方面，在当今梳棉机的产量不断提高、锡林针布的密度不断加大的情况下，即使采用高质量的金属基材和优化了的针布生产工艺，锡林针布齿尖的磨损仍然在所难免，这就给梳理的质量及其稳定性带来了困难；另一方面，所谓锋从磨砺出，即钝化了的针齿只有通过磨砺的方法才能恢复一定的锋利。因此，依据这两个事实，不难得出结论，对针布进行适当的磨砺有助于克服磨损，再创锋利，从而提高质量。许多事例也证明了这一点，某公司对磨针前后生条棉结数进行了统计：磨针前20台车的平均棉结数为84．5粒／g，磨针后降低为74．5粒／g，降幅达11．8％。以往对磨针存在认识误区在于虽然金属针布制造技术发展了，但是磨针方法未能与时俱进所致。新型针布有着齿高较矮、齿深较浅、齿尖较薄、齿密较大、工作角较小的特征，简单地按照传统的方法磨针，产生的负面影响要大于正面影响。因此现在对磨针来说最重要的问题是怎样磨。新型针布的几何尺寸决定了对针布的磨砺只能微量磨削，而且与以前的磨针方法相比应有下列一些不同之处：(1)锡林以等于或略高于工作速度的转速转动，不再采取慢磨方式；(2)砂轮转速为800r／min左右，磨砺火花控制在橘红色，时间掌握在6min～8min，也可以掌握砂轮横穿机幅3次~5次，即将砂轮退出离开针布表面，不能等到均匀密集的火花消失后再将砂轮退出离开针布表面；(3)结合手感和30倍~50倍显微镜观察，大部分针齿顶端有清晰的磨痕和前沿刃口即可。如果不够，可再磨1次~2次；(4)锡林针布的磨砺周期参考实际梳理吨数及所纺品种而设定，如加工精梳纱一般第一次磨针时间安排在生产量达到100t后进行，以后应逐次递减缩短周期。对于品质要求较高的细号纱，最实际有效的磨针周期应根据棉结增加的变化而设定。但要确认棉结的增加确实是由于针布磨损的原因造成的，而不是原料、环境等其他方面的原因；(5)为安全起见，一般采取顺磨，如锡林倒转。由于是轻磨，所以在齿顶的前沿不会产生严重的毛刺；(6)磨后绝不能用钢丝刷辊刷光。金属针布针齿为棱锥体，现在高密度的锡林齿尖厚度仅有0．05mm~0．06mm，所以钢丝刷辊极易损伤齿尖；(7)磨料应采用大气孔低硬度粘结砂轮，减少针齿接触磨料时间，及时散热，防止退火，同时在磨砺过程中，砂轮表面的旧砂粒不断地被打掉，暴露出新的尖锐的砂粒保证有效磨砺；(8)可以用复合磨料块手工对高速转动的针齿进行顺向磨砺或抛光；(9)磨针以后不应以即时的取样评定效果，因为针布可能不够光洁，纤维转移不好。应在随后的每个班内取样，观察结杂是否逐渐降低，以此评定磨针效果；(10)对某些高硬度合金钢针布，不能用一般磨辊磨砺，因为在磨砺过程中几乎擦不出火花而无法判断磨砺程度。因此必须使用硬质磨块如陶瓷磨石在弹簧或气动压力下紧贴针布表面往复进行磨砺。压力可精确设定以防过度磨削。瑞士格拉夫公司(Graf)的TSG就是这样一种不旋转的往复磨针装置。长时间不磨针，导致针布过度磨损，难以控制棉结而不得不更换针布。新针布及针布磨损后的状态见图1。采用轻磨勤磨的方法，能产生小而整齐的齿顶和锐利的齿前沿，能多次有效恢复针齿锐度，控制棉结增长，相对延长针布使用寿命(见图2-a)。但在每一个磨砺周期中，可能仍须采取其他工艺措施配合，以稳定生条质量。重磨会使齿顶和周边产生大量毛刺，导致梳理和锡林负荷状况恶化(见图2-b)。3频繁而微量的精磨方法人为依据感官来决定针布磨砺锐化周期和磨削量难以有效控制和维持梳棉机长期运行中的梳理质量及其稳定性。为了平衡梳理质量和梳理成本两者关系，也为了便于生产管理，瑞士立达机械公司(Rieter)研发了一种梳棉机针布在线磨砺技术，称为组合式磨砺系统(IGS)，其包括锡林针布在线磨砺(IGS-CLASSIC)和盖板针布在线磨砺(IGS-TOP)两套装置。其中锡林针布的磨砺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。该操作可以在梳棉机正常运行生产的情况下进行磨砺作业，而且其作业可以全自动完成，磨砺周期和磨砺量也被按照针布实际的钝化规律进行电脑设定和控制。依据针布的实际钝化规律，在设定合理磨砺量的基础上，把锡林针布在整个使用寿命中非线性地划分为约400个磨砺周期，这样既保证了锡林针布在整个使用过程中，锐度处于较为理想的状态下，保持了梳理质量及其稳定性，又延长了针布寿命。按照新型锡林梳理针布的形态规格，齿尖的深度为0．4mm左右，如果以最大可用深度0．2mm计，在400次磨砺周期中，每次的平均磨砺量约为0．5μm。从磨砺周期来看，新针布约每星期一次，到针布寿命末期时约每天两次。这是一种频繁而又微量的高精度磨砺。在针布梳理纤维的过程中，纤维和各种尘粒杂质与针布发生高速接触摩擦，使针齿前部棱角先期磨损，棱边产生轻微圆弧，发生锐度衰退，针齿顶部相对隆起、平台变大，纤维与针齿顶部发生不该有的摩擦，梳理效果变差甚至产生棉结。在线磨砺技术是在针齿前部棱角刚发生轻微磨损时就及时磨去针齿顶部的隆起部分，使前部棱角相对锐化，这样能使针布维持较好的锐利状态。在频繁而又微量精磨的原则下，组合式磨砺系统能够改善和稳定在整个针布使用寿命中的生条质量，即对生条的棉结和杂质数量有较明显的改善和稳定作用，反映在棉结和杂质去除效率的数据上，具有平均水平提高、波动幅度降低的显著效果。因此，倡导短周期的频繁而又微量精磨式的在线磨砺技术，在提高梳理质量和稳定产品品质方面是可取的，在用足针布使用寿命方面的理念是正确的。为在高产梳棉机上科学合理地使用优质针布提供了一种很好的工作思路和操作模式。4结束语(1)针对新型针布的特点，采用科学合理的磨针方法，不但能改善和稳定梳理质量，而且可以延长针布使用寿命，降低梳理成本。(2)在实际生产中有必要摒弃落后的方法，采用具有可操作性的轻磨勤磨的针布磨砺方法。(3)在梳理技术及附加功能的研发方面，建议国内梳棉机制造厂商对在线磨砺技术加以注重和消化吸收，开拓创新，在国产高产梳棉机上配置有利于改善品质、降低成本的功能结构，为国内用户提供高质量和易于维护的新型梳理设备。