CN104651989A - 纺纱辊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纺纱辊，包括空心圆管，空心圆管外表面上设有加硬层，空心圆管外表面设有贯通加硬层及空心圆管的管壁的孔。与传统工艺制作出的纺纱辊相比，其外表面具有极佳的硬度，能够很好地满足纤维的生产要求。

Description

纺纱辊

技术领域

本发明涉及纺纱技术领域，尤其涉及一种纺纱辊。

背景技术

空气摩擦纺纱机纺纱是利用机械和空气动力学的纺纱原理,把单纤维或棉条喂入后被开松的纤维吸附凝聚在运动着的筛网表面,靠回转体表面与凝聚其上的纤维束之间进行摩擦加捻而成纱。目前，摩擦纺纱已成为速度较高、适纺纤维又广的纺纱方法之一。其中，作为空气摩擦纺纱机最核心部件之一的纺纱辊，在纺纱产品的快速更新的驱动下，也有了长足的发展。纺纱辊为一圆形薄壁类金属零件，是空气摩擦纺纱机上用于纺纱的关键零件，由于空气摩擦纺纱机在工作时，纺纱辊转速可高达2000-4500r/min，所以对零件的尺寸精度及动平衡有着严格的要求；纺纱辊在运行时，是通过摩擦来纺纱的，所以零件表面要耐磨；同时，由于转速很高，零件材质也要保持一定的韧性。工作时有尺寸精度的要求，动平衡的要求，加工存在难度，尤其是加工纺纱辊上的数以万计的小孔。在传统加工纺纱辊表面小孔的方法中，大多使用机械钻孔、冲孔等方法。但是采用传统机械钻孔、冲孔等方法制造纺纱辊，会存在制造时间长和效率低下的问题。同时，采用传统机械钻孔、冲孔等方法制造出来的纺纱辊在生产较硬的材料时，如玻璃纤维，会由于纺纱辊外表面硬度低，进而导致纺纱辊使用寿命短。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的目的在于提供一种纺纱辊。

本发明提供一种纺纱辊，包括空心圆管，空心圆管外表面上设有加硬层，空心圆管外表面设有贯通加硬层及空心圆管的管壁的孔。

本发明提供的纺纱辊，通过在表面电镀上一层加硬层，再在经过加硬处理过的纺纱辊外表面进行激光打孔，最终形成贯通加硬层和空心圆管管壁的孔。与用传统工艺制作出来的纺纱辊相比，本发明提供的纺纱辊具有如下优点：

1、克服了传统技术中纺纱辊表面无法较好地增加硬度的问题，解决了采用传统机械钻孔、冲孔等方法制造的纺纱辊外表面(工作面)硬度低，不耐磨，使用寿命短等缺点，有效地将使用寿命从原来的3-6个月延长了24个月以上，具有显著的效果。

2、生产效率高。用传统机械钻孔、冲孔等方法加工小孔，一般需要70小时才能完成一个纺纱辊的制作加工，制造加工效率低，而采用本发明提供的纺纱辊加工方法只需要18个小时，极大地提高了生产效率。

3、纺纱辊上孔的精度远大于传统的纺纱辊，极大地提高了纺纱的质量。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为本发明实施例提供的纺纱辊剖面图。

附图标记说明：

1—法兰安装面      2—孔

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

如图1所示，本发明提供的纺纱辊，包括空心圆管，空心圆管外表面上设有加硬层，空心圆管外表面设有贯通加硬层及空心圆管的管壁的孔2。

由于设有纺纱辊的纺纱机需要用来生产玻璃纤维，玻璃纤维比较硬，容易磨损，所以需要增加纺纱辊的表面硬度，来确保纺纱的质量。在本实施例中，纺纱辊的外表面上电镀上一层加硬层，可用来实现纺纱辊外表面的硬度的增加；在经过加硬处理的纺纱辊外表面进行激光打孔，在表面形成一个个贯通加硬层及空心圆管的管壁的孔2，便于纺纱辊在使用时空气的流动，进而实现纤维吸附在纺纱辊的表面。本实施例中提供的纺纱辊是经过电镀加硬层和激光打孔等工艺制作出来，其外表面上显著地增加了硬度，同时由于激光打孔为瞬间高温，可以把打孔的材料冲击掉，之后进行瞬间的降温，相当于淬火，进一步地增加产品的硬度；由于采用激光打孔，故孔2的精度有着显著地提高。

优选地，加硬层为硬铬层，硬铬层的厚度为0.04-0.05mm。

在本实施例中，在纺纱辊外表面形成的加硬层优选为硬铬层。由于硬铬具有质极硬，耐腐蚀等优点，能够符合纺纱辊表面硬度的要求，同时电镀硬铬技术在现有技术中有着较高的发展水平，易操作。进一步地，在空心圆管的表面形成硬铬的厚度优选为0.04-0.05mm，可有效地保证空心圆管良好的动平衡性能如果镀厚低于或者高于上述范围，再或者周向厚度不均匀，则会对零件的动平衡造成不良影响，严重的导致最终形成的纺纱辊报废。

优选地，孔2的直径为0.85-0.95mm。

在本实施例中，孔2的直径优选为0.85-0.95mm。经试验得知，当孔2的直径设定在0.85-0.95mm之间时，纺纱机的纺纱质量和工作效率达到一个较好的平衡。其中，孔2的直径大小影响到纺纱机工作时纺纱辊上的空气流动和表面形成的气压，进而影响到纺纱的质量和纺纱的效率。进一步地，当孔2的直径设定为0.9mm时，纺纱机的纺纱质量和工作效率之间的平衡达到最优值。

优选地，纺纱辊的外表面设有若干个打孔圈，打孔圈上间隔排布着孔2，相邻打孔圈之间间距为0.4-0.5mm。

在制作本发明提供的纺纱辊的工艺中，激光打孔的方式采用打孔圈递进式，在每圈上又分别进行激光打孔，即在每圈上打下一排孔2。在本实施例中，给出了相邻打孔圈之间间距的优选值，即为相邻打孔圈之间间距相等，且间距为0.4-0.5mm，既可以保证最终成型的纺纱辊具有较好的强度，还更好地控制了纺纱辊表面的孔2的密度，形成较好的空气流通能力和表面负压能力，提高了后续纺纱质量。

优选地，相邻打孔圈之间间距为0.45mm。

在本实施例中，进一步设定相邻打孔圈之间间距为0.45mm，即为半个孔2位。经试验得知，当相邻打孔圈之间间距为0.45mm时，纺纱辊的整体强度和纺纱质量皆达到最佳，具有显著的效果。

优选地，任意相邻孔2与打孔圈的圆心形成的夹角相等，夹角为1.6-1.7度。

在本实施例中，每个打孔圈上排布有等间距的孔2，即任意相邻孔2与打孔圈的圆心形成的夹角相等，进一步地，该夹角为1.6-1.7度，这样可使纺纱辊的整体强度和外表面形成气压能力达到一个最佳平衡，即保证了纺纱辊不会因为孔2数量的增加而引起整体强度显著降低，同时还保证了纺纱辊表面的空气流动能力，从而使纺纱辊的纺纱质量显著提升。

优选地，空心圆管一端外表面上设有法兰安装面1。

在本实施例中，优选地将空心圆管的一端设有法兰安装面1，便于空心圆管上进行打孔，同时也便于最终形成的纺纱辊安装在纺纱机上。

优选地，空心圆管为20号无缝钢管。

在本实施例中，空心圆管的材质优选为20号无缝钢管。与35#或45#等钢材相比，由于20号无缝钢管具有良好的强度，能够极好的满足纺纱辊的要求，同时由于是无缝钢管，具有材质比较均匀、加工余量少、零件的动平衡好等优点，能够显著地提高了成品纺纱辊的性能，延长纺纱辊的使用寿命。在本领域中，能够作为纺纱辊原材料并不局限于上述的20号无缝钢管，只要能达到20号无缝钢管性能的材料亦可以作为制备纺纱辊的原材料，故也在本发明的保护范围内。

下面结合纺纱辊的加工工艺来做深入描述本发明提供的纺纱辊。

本发明提供的纺纱辊的加工方法，包括：在空心圆管的外表面上电镀加硬层；在电镀加硬层后的空心圆管外表面上进行激光打孔；孔2贯通加硬层及空心圆管的管壁。

由于设有纺纱辊的纺纱机需要用来生产玻璃纤维，玻璃纤维比较硬，容易磨损，所以需要增加纺纱辊的表面硬度，但是纺纱辊表面上需要排布数万个孔2，且孔2的直径都在毫米级，加工难度很大。更重要的是，在增加纺纱辊表面硬度时，如果先在纺纱辊表面进行加硬度处理，会导致纺纱辊表面硬度增加，采用传统工艺上的机械冲孔、钻孔时容易导致打孔失败，损坏空心圆管；如果先打孔，在电镀硬铬时会产生铬瘤，造成空心圆管报废。在本实施例中，提供一种纺纱辊加工方法，有效地解决了本领域中现有技术长期无法解决的问题，增加了纺纱辊表面的硬度，显著地延长了纺纱辊的使用寿命，降低了生产成本。其中，在空心圆管的外表面上电镀加硬层步骤中，只须对零件的外圆柱面进行电镀，而纺纱辊的其它面要严密保护，使其不能被镀上加硬层，否则极易引起的纺纱辊的报废。在电镀加硬层后的空心圆管外表面上进行激光打孔，这里孔2贯通加硬层及空心圆管的管壁，便于作业时空气的流通。同时，激光打孔为瞬间高温，可以把打孔的材料冲击掉，之后进行瞬间的降温，相当于淬火，能够大大增加产品的硬度，提高产品的性能。

优选地，电镀时间为2-3小时。

在本实施例中，电镀时间优选在2-3小时之间，以保证硬铬镀层的厚度和均匀性。如果镀厚超差或者周向厚度不均匀，则对零件的动平衡造成不良影响，进而导致纺纱辊在运作时易产生磨损，严重的导致报废。

优选地，在空心圆管的外表面上电镀加硬层的步骤之前，还包括对空心圆管进行预处理，具体为：

将用于制备纺纱辊的原材料进行车床粗加工，完成90-95％的加工余量；将经过车床粗加工的原材料进行退火处理；将经过退火处理的原材料进行车床精加工，完成余下的加工余量；将经过车床精加工的原材料安放在动平衡试验机中，进行校正动平衡，形成空心圆管。

在本实施例中，进一步阐述了空心圆管的预处理工艺，其包括：

将用于制备纺纱辊的原材料进行车床粗加工，车掉大部分毛坯余量，完成90-95％的加工余量。将经过车床粗加工的原材料进行退火处理，因为毛坯的加工余量比较大，为防止在加工过程变形，所以要退火，同时还可用来消除因精加工而产生的内应力。将经过退火处理的原材料进行车床精加工，完成余下的加工余量，以保证零件精度。校正动平衡，即利用动平衡试验机来实现校正动平衡，避免原材料由于存在动平衡的问题导致后续加工好的成品变为次品，造成不必要的浪费。

优选地，在电镀加硬层后的空心圆管外表面上进行激光打孔，具体为：将经过电镀加硬层后的空心圆管安放在动平衡试验机中，进行校正动平衡；将法兰安装面1固定于三轴联动伺服系统的自定心卡盘上，另一端保持悬空；按照预定程序从空心圆管悬空的一端开始进行激光打孔。

进一步地，预定程序包括：

步骤a：空心管采用等同间断旋转，在每个间断期内进行一次激光打孔，形成直径为0.85-0.95mm的孔2，直至完成一周打孔后停止，以纺纱辊的中轴线为参考，每次旋转1.6-1.7度；

步骤b：将纺纱辊旋转0.8-0.85度，横向进给0.45mm，重复步骤a；

步骤c：重复步骤b，直至纺纱辊完成所有的打孔工作。

在本实施例中，具体给出了激光打孔的操作方式，其中进行动平衡校正，可有效地保证空心圆管具有良好的动平衡性；激光打孔设备优选采用三轴联动伺服系统，能够很好地满足本发明激光打孔的三维运动；将法兰安装面1固定于三轴联动伺服系统的自定心卡盘上，另一端保持悬空；空心圆管锁紧前需校正，保证零件旋转一周的端面外圆柱面径向跳动在±0.03mm以内；孔2的加工顺序为从悬空的那一端开始，一圈圈地打孔，相邻两圈之间的间隔为0.45mm，即相差半个孔2位。同时相邻两圈之间存在一个旋转角度，该角度为0.8-0.85度。本实施例中，制作出来的空心圆管表面的孔2任意一区域的5个孔2呈梅花状，有效地保证空心圆管表面的强度。而如果采用从一端到另一端，一排排地打，到最后由于误差的积累，最后一排与开始的第一排孔2之间的距离难以控制，影响到零件的动平衡，打孔的效果远不及本实施例中提供的激光打孔方法。

本发明制作出来的纺纱辊表面具有30672个孔2，每圈上等间距设有108个孔2。在本领域中，最终成型的纺纱辊的尺寸根据具体的纺纱机而定，其表面孔2的数量也并不局限于上述的30672个。

优选地，纺纱辊加工方法中还包括在电镀加硬层后的圆管外表面上进行激光打孔之前的校正动平衡，具体为：

将经过电镀的空心圆管安放在动平衡试验机中，进行校正动平衡。

优选地，激光工质为YAG晶体，激光波长为1064nm，激光脉冲重复频率为20-30Hz，脉冲宽度为0.5-1.1ms，激光设定电流为150-200A。

在本实施例中，选用的激光工质为YAG晶体，激光波长为1064nm，激光脉冲重复频率为20～30Hz，脉冲宽度为0.5～1.1ms，激光设定电流为150～200A，辅助气体为经过净化的压缩空气。优先的上述参数，是本零件激光打孔工艺的关键。经试验得知，激光的参数设定在上述范围内时，可精准地、高效低完成打孔工作，提高了纺纱辊的精度，进而提高了纺纱的质量。

优选地，激光波长为1064nm，激光脉冲重复频率为25Hz，脉冲宽度为0.8ms，激光设定电流为180A。

在本实施例中，进一步给出了实施效果最佳的激光的设定参数。经试验得知，当激光工质为YAG晶体，激光波长为1064nm，激光脉冲重复频率为25Hz，脉冲宽度为0.8ms，激光设定电流为180A时，空心圆管表面的孔2的精度达到最佳，极大地提高了纺纱的质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种纺纱辊，其特征在于，包括空心圆管，所述空心圆管外表面上设有加硬层，所述空心圆管外表面设有贯通所述加硬层及所述空心圆管的管壁的孔。

2.根据权利要求1所述的纺纱辊，其特征在于，所述加硬层为硬铬层，所述硬铬层的厚度为0.04-0.05mm。

3.如权利要求书1所述的纺纱辊，其特征在于，所述孔的直径为0.85-0.95mm。

4.如权利要求书3所述的纺纱辊，其特征在于，所述孔的直径为0.9mm。

5.如权利要求书1所述的纺纱辊，其特征在于，所述纺纱辊的外表面设有若干个打孔圈，所述打孔圈上间隔排布着所述孔，相邻打孔圈之间间距为0.4-0.5mm。

6.如权利要求书5所述的纺纱辊，其特征在于，所述相邻打孔圈之间间距为0.45mm。

7.如权利要求书5所述的纺纱辊，其特征在于，所述打孔圈上任意所述相邻孔与所述打孔圈的圆心形成的夹角相等，所述夹角为1.6-1.7度。

8.如权利要求书1所述的纺纱辊，其特征在于，所述空心圆管一端外表面上设有法兰安装面。

9.如权利要求书1-8任意一项所述的纺纱辊，其特征在于，所述空心圆管为20号无缝钢管。