CN108193335B - 一种打样细纱机专用罗拉及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高适应性打样细纱机专用罗拉及其加工工艺。该罗拉为分体式结构，由罗拉轴体和表面具有仿树蛙足垫结构的橡胶套装配而成，罗拉轴体生产工艺包括备料、车端面、钻端面中心孔、粗车轴外圆、精车轴外圆、车轴段Ⅳ、滚齿加工渐开线直齿齿轮、车轴段Ⅲ、车轴段Ⅱ、车轴段Ⅰ、铣键槽、检验工序；橡胶套生产工艺包括备料、塑炼、混炼、成型、硫化、激光开槽、质检工序。本发明具有能在增加罗拉与纤维接触摩擦力的同时降低沟槽对纤维的切割损伤，减小罗拉表面与纤维因摩擦而产生静电的危害，且所设计的罗拉采用分体式结构，橡胶套易拆卸，兼备维修更换方便等优点。

Description

一种打样细纱机专用罗拉及其加工工艺
技术领域
本发明涉及纺织机械技术领域，尤其涉及一种微观表观结构的打样细纱机及其加工工艺。
背景技术
纺织罗拉是安装于纺织机械中主动轴上方的起喂给、牵伸、输出等作用的辊状转动零件，被广泛用于牵伸、梳理、输送等机构，按作用可分为牵伸罗拉、喂给罗拉、紧压罗拉、工作罗拉等。牵伸罗拉是纺纱机牵伸机构的主要零件，由上罗拉和下罗拉成对组成罗拉拑口，握持纱条或纤网进行牵伸，罗拉的质量影响输出纱条的均匀度。在不加说明时，通常提到的罗拉即指牵伸下罗拉，它是外圆有沟槽、滚花、或光滑表面的钢制细长轴，常沿纺纱机的全长将若干根单节联接成整列，由传动机构积极传动。
牵引罗拉一般为沟槽罗拉，沟槽罗拉的断面规定为具有梯形沟槽的齿轮形状。对于现有常规沟槽罗拉，在使用过程中，由于罗拉表面摩擦系数过大，罗拉表面与纤维摩擦会产生静电，纤维或整根须条容易绕到罗拉上，造成断头或纱疵。传统的沟槽罗拉其表面沟槽对纤维的损伤较大，在运转过程中会造成大量的短纤维，而且其壳体用生铁或钢铸造，重量大，能耗高。并且现有的纺织罗拉的两端通常采用枢轴和螺钉固定，棉纱中的飞絮极容易进入到枢轴连接处，影响罗拉的转动，使用寿命短，维修成本大，停台时间长。因此，如何在发扬罗拉沟槽增加摩擦力的优点的同时减小沟槽对纤维的损伤以及降低罗拉表面与纤维摩擦接触产生的静电造成的危害是一个行业难题。
近年来国内外利用仿生技术对增摩、减阻和脱附理论等方面进行了大量研究，制备出了相应的仿生表面。如德国大陆轮胎公司在研究猎豹脚掌的防滑附着机制的基础上，研发出一种新型结构的轮胎，能使刹车距离从18m缩短到8m，大大改善了汽车行驶的稳定性和可靠性。英国曼彻斯特大学的研究人员模仿壁虎足掌的刚毛结构，研制出一种黏合力极强的输送带，并已投入使用。众多国内外的研究经验表明，生物足的攀爬附着机制是可以被工业产品模仿和利用的。在自然界中，树蛙凭借其指、趾末端膨大的“吸盘”能轻松克服自身重力吸附于光滑的树干与树叶上。研究表明，不管是体重不足10g的小树蛙还是体重可达150g的大树蛙，其均具有相似的足掌微细结构，如图7所示。其表面分布着六边形的柱状凸起单元，单元之间由深约10μm、宽1～5μm的沟槽分隔开。已有研究证实这种仿生六边形结构能有效增加接触摩擦力。由此得到启发，假设在罗拉与纤维表面接触处选用更软的橡胶套在罗拉轴上，再对橡胶开槽处理形成仿生六边形凸台结构，则既能满足增加罗拉与纤维接触摩擦力的同时，由于橡胶表面较软又能降低沟槽对纤维的损伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对传统的沟槽罗拉表面摩擦系数过大，罗拉表面与纤维摩擦会产生静电，纤维或整根须条容易绕到罗拉上，造成断头或纱疵等缺点提出一种在发扬罗拉沟槽增加摩擦力的优点的同时减小沟槽对纤维的损伤以及降低罗拉表面与纤维摩擦接触产生的静电造成的危害的具有仿树蛙足垫结构的分体式罗拉及其加工工艺。
本发明解决上述问题所设计的一种打样细纱机专用罗拉，由罗拉轴体和表面具有仿树蛙足垫结构的橡胶套装配而成，橡胶套与轴体通过普通B型平键连接。
罗拉轴体为分段阶梯轴，按轴段直径由小到大顺序分为第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段，第三轴段共有等长的七段，其中四段分别与四个橡胶套通过普通B型平键连接，每段长度等于橡胶套长度，在距轴一端面数起第二段第三轴段1.3的中心距离处加工有渐开线直齿齿轮。
优选的，第一轴段直径尺寸范围为5～18mm，长度尺寸范围为5～20mm；
优选的，第二轴段直径尺寸范围为12～25mm，长度尺寸范围为3～12mm；
优选的，第三轴段直径尺寸范围为14～30mm，长度尺寸范围为20～50mm；
优选的，第四轴段直径尺寸范围为15～35mm，长度尺寸范围为2～5mm，第四轴段为橡胶套的定位轴肩；
优选的，罗拉轴体长度尺寸范围为220～300mm；
优选的，齿顶圆直径尺寸范围为20～42mm，齿轮分度圆直径应比橡胶套外圆直径小1～2mm，齿数范围为12～28，模数为标准模数，其范围为0.5～2，齿轮厚度尺寸范围为10～25mm；
橡胶套套在第三轴段上，其内径等于第三轴段直径，长度等于第三轴段长度，橡胶套表面刻有正六边形通槽，橡胶套原材料除了生胶和常规的一些添加剂外还特意添加了丁腈橡胶，其具有良好的抗静电性能。
优选的，橡胶套内径尺寸范围为14～30mm，外径尺寸范围为18～38mm，长度尺寸范围为20～50mm；
优选的，橡胶套表面沟槽间距尺寸范围为0.1～0.4mm，正六边形沟槽所围绕的正六边形凸台边长尺寸范围为0.5～1.5mm，沟槽深度尺寸范围为0.8～1.6mm；
优选的，丁腈橡胶的原材料占比为5％～10％。
橡胶套与轴体通过普通B型平键连接，罗拉轴体第三轴段和橡胶套内侧分别加工有相应尺寸的键槽。
优选的，普通B型平键长度尺寸范围为10～25mm，宽度尺寸范围为2～6mm，高度尺寸范围为3～6mm。
本发明还提供一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其包括以下具体步骤：
(1)轴体加工工艺
1.备料：准备相应尺寸的毛坯轴。
2.车端面：将毛坯放在支架上，置入钳口压平夹紧，在车床上车两端面至毛坯长度为220～300mm；
3.钻端面中心孔：将上述车完两端面的轴进行端面钻中心孔，中心孔钻直径为2～4mm，孔深为1～2mm；
4.粗车轴外圆：用尾座顶尖顶住上述加工的端面中心孔，粗车轴直径至比齿轮齿顶圆直径大2～5mm；
5.精车轴外圆：将上述粗车后的轴精车至外圆直径为齿轮齿顶圆直径，尺寸范围为20～42mm；
6.车第四轴段：除加工有齿轮的轴段外，其余轴段车外圆至第四轴段直径尺寸，尺寸范围为15～35mm；
7.滚齿加工渐开线直齿齿轮：在齿轮相应轴段采用滚齿加工出齿顶圆直径为20～42mm，模数为0.5～2，齿数为12～28，齿轮厚为10～25mm的渐开线直齿齿轮；
8.车第三轴段：将上述轴采用车外圆车至第三轴段直径为14～30mm，长度尺寸范围为20～50mm，第三轴段共有等长的七段，位于相邻段间的定位轴肩第四轴段长度为2～5mm；
9.车第二轴段：将上述轴采用车外圆车至两端第二轴段直径为12～25mm，位于相邻段间的定位轴肩第四轴段长度为2～5mm；
10.车第一轴段：将上述轴采用车外圆车至两端第一轴段直径为5～18mm，长度为5～20mm；
11.铣键槽：将上述轴采用铣加工在与橡胶套装配的第三轴段每段中间位置处铣出长为10～25mm，宽为2～6mm，深为1.5～3mm的键槽，共四处需要加工键槽；
12.检验：去毛刺，检验。
(2)橡胶套加工工艺
1.备料：生胶、配合剂、丁腈橡胶(丁腈橡胶的原材料占比为5％～10％),其中丁腈橡胶抗静电性能优良，其能大大减少罗拉表面与纤维摩擦产生的静电；
2.塑炼：采用密炼机塑炼将生胶进行高温氧化塑炼，密炼机转速为30～50r/min，密炼室温度为120℃～140℃，塑炼时间为10～15min；
3.混炼：采用密炼机混炼，先加入生胶及固体软化剂，其次加入促进剂、活性剂、防老剂，再加入补强填充剂、液体配合剂等，密炼机转速为30～40r/min，密炼室温度为130℃～150℃，混炼时间为10～12min；
4.成型：采用注压成型，将混炼后橡胶放入预制模具中，模压温度为80～90℃，模内压力大小为30～40MPa；
5.硫化：将上述成型橡胶套进行硫化处理，硫化温度为140℃～160℃，硫化压力为40～60MPa，硫化时间为15～20min；
6.激光开槽：采用激光技术将硫化好的橡胶套表面印刻出正六边形通槽表面结构，沟槽间距尺寸为0.1～0.4mm，正六边形沟槽所围绕的正六边形凸台边长为0.5～1.5mm，沟槽深度为0.8～1.6mm，激光开槽速度控制在0.1～0.3m/min。
7.质检：质检环节穿插在各项工序之中，执行标准按相应国家标准或行业标准或企业标准执行，残次品及时淘汰。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.上述分体式罗拉橡胶套表面刻有仿树蛙足垫结构的正六边形凸台设计，能有效增加罗拉与纤维表面的摩擦力，提高牵伸效率；
2.上述分体式罗拉用刻有微观表观结构凹槽的橡胶套代替原来的金属凹槽设计，由于橡胶较软，能有效降低罗拉凹槽对纤维的切割损坏；
3.上述分体式罗拉橡胶套材料中添加有丁腈橡胶，耐磨损和抗静电性能优良，罗拉表面与纤维摩擦不易产生静电而造成断头或纱疵等缺点；
4.上述分体式罗拉采用分体式结构，橡胶套易拆卸，维修更换方便；
附图说明
图1是本发明的半剖视图，其中1为罗拉轴体、2为表面为正六边形凸体结构的橡胶套。
图2是本发明的罗拉轴体的二维尺寸图。
图3是本发明的罗拉轴体加工工艺过程示意图。
图4是本发明的罗拉橡胶套的半剖视图。
图5是本发明的罗拉橡胶套表面六边形凸体结构示意图。
图6是本发明的罗拉轴体与橡胶套装配示意图。
图7是树蛙足垫的电镜扫描图。
具体实施例
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明提出的一种打样细纱机专用罗拉，所采取的具体技术方案为：
采用分体式结构，将整个罗拉分为两部分，其剖面如图1所示，其中1为罗拉轴体，2为表面具有六边形凸体结构的橡胶套，两者通过普通平键连接，装配示意图如图6所示。上述罗拉轴体二维尺寸图如图2所示，罗拉轴体为四段阶梯轴，按轴段直径大小排序依次为：第一轴段1.1直径a＝8mm，长度k＝7mm；第二轴段1.2直径b＝10.5mm，长度j＝4mm；第三轴段1.3直径c＝14.7mm，长度h＝30mm，第三轴段1.3共有等长的七段，其中四段分别与四个橡胶套通过B型平键连接，键槽长为15mm，宽为2mm，深为1.5mm，第三轴段1.3每段长度等于橡胶套长度h＝30mm，其中一段中间位置处加工有渐开线直齿轮；第四轴段1.4直径d＝18.7mm，长度i＝2mm，第四轴段1.4为橡胶套的定位轴肩。在距轴体一端距离为f＝60mm处加工有渐开线直齿轮，齿轮模数为1，齿数为19，齿轮厚度为e＝15mm,齿顶圆直径g＝21mm。轴体总长度为l＝248mm。橡胶套剖视图如图4所示，橡胶套外圆直径m＝20.7mm，内孔直径等于第三轴段1.3直径n＝14.7mm，长度等于第三轴段1.3每段长度o＝30mm，在橡胶套中间位置内侧加工有长度为p＝15mm，深度为q＝1.5mm，槽宽为2mm的键槽；橡胶套外表面刻有如图5所示的正六边形沟槽，沟槽间相互连通形成正六边形凸体仿生结构，其沟槽间距尺寸x＝0.15mm，正六边形沟槽所围绕的正六边形凸台边长y＝1mm，沟槽深度为1mm。
上述罗拉轴体与橡胶套通过平键连接，装配示意图如图6所示，其中A为轴体，B为橡胶套，C为B型普通平键，平键尺寸为：长15mm，宽2mm，高3mm，在橡胶套与轴体连接处分别加工有相应尺寸的键槽。
本发明还提供一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其包括以下具体步骤：
(1)轴体加工工艺
1.备料：材料为45钢，直径为23mm，长度为260mm的毛坯轴。
2.车端面：将毛坯放在支架上，置入钳口压平夹紧，在车床上车两端面至毛坯长度为l＝248mm，如图3(a)所示；
3.钻端面中心孔：将上述车完两端面的轴进行断面钻中心孔，中心孔钻直径为2mm，孔深为1mm；
4.粗车齿轮齿顶圆Φ21mm，外圆至Φ22mm：用尾座顶尖顶住上述加工的端面中心孔，粗车轴直径至22mm；
5.精车齿轮齿顶圆Φ21mm：将上述粗车后的轴精车至外圆直径为Φ21mm；
6.粗车第四轴段1.4至外圆直径Φ18.7mm：轴一端车至据此端面52.5mm处，另一端车至据此端面195.5mm处，所车外圆直径为Φ18.7mm，得到如图3(b)所示的轴；
7.滚齿加工渐开线直齿齿轮：在齿轮相应轴段采用滚齿加工出齿顶圆直径为Φ21mm，模数m＝1，齿数z＝19，齿轮厚为15mm的渐开线直齿齿轮，得到如图3(c)所示的轴；
8.车第三轴段1.3：将上述轴按如图3(d)所示采用车外圆车至第三轴段1.3直径c＝14.7mm，长度为30mm，第三轴段1.3共有等长的七段，位于相邻段间的定位轴肩第四轴段1.4长度为2mm；
9.车第二轴段1.2：将上述轴按如图3(e)所示采用车外圆车至两端第二轴段1.2直径b＝10.5mm，位于相邻段间的定位轴肩第四轴段1.4长度为2mm；
10.车第一轴段1.1：将上述轴按如图3(f)所示采用车外圆车至两端第一轴段1.1直径a＝8mm，长度k＝7mm；
11.铣键槽：将上述轴采用铣加工在第三轴段1.3每段中间位置处铣出长为15mm，宽为2mm，深为1.5mm的键槽，共四处需要加工键槽，如图3(g)所示；
12.检验：去毛刺，检验。
(2)橡胶套加工工艺
1.备料：生胶、配合剂、丁腈橡胶(丁腈橡胶的原材料占比为8％)；
2.塑炼：采用密炼机塑炼将生胶进行高温氧化塑炼，密炼机转速为30r/min，密炼室温度为140℃，塑炼时间为10min；
3.混炼：采用密炼机混炼，先加入生胶及固体软化剂(氯丁胶软化剂，含量为15份)，其次加入促进剂(二硫化二苯并噻唑，含量为0.3份)、活性剂(橡胶用粉体聚乙二醇PEG4000，含量为0.6份)、防老剂(防老剂RD，含量为1.2份)，再加入补强填充剂(炭黑N351，含量为50份)等，密炼机转速为40r/min，密炼室温度为150℃，混炼时间为10min；
4.成型：采用注压成型，将混炼后橡胶放入预制模具中，模压温度为80℃，模内压力大小为30MPa，成型后橡胶套长度尺寸为o＝30mm，外圆直径m＝20.7mm，内孔直径n＝14.7mm，在中间位置内侧有长度为p＝15mm，深度为q＝1.5mm，槽宽为2mm的键槽；
5.硫化：将上述成型橡胶套进行硫化处理，硫化温度为150℃，硫化压力为50MPa，硫化时间为20min；
6.激光开槽：采用激光技术将硫化好的橡胶套表面印刻出如图5所示的通槽表面结构，沟槽间距尺寸x＝0.15mm，正六边形沟槽所围绕的正六边形凸台边长y＝1mm，沟槽深度为1mm，激光开槽速度控制在0.2m/min。
7.质检：质检环节穿插在各项工序之中，执行标准按相应国家标准或行业标准或企业标准执行，残次品及时淘汰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，所述罗拉为分体式结构，由罗拉轴体和表面具有仿树蛙足垫结构的橡胶套装配而成；上述罗拉轴体采用毛坯轴车削成型工艺；上述橡胶套采用橡胶注压成型工艺；上述橡胶套与罗拉轴体通过普通B型平键连接；罗拉轴体为分段阶梯轴，按轴段直径由小到大顺序分为第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，第一轴段直径尺寸范围为5～18mm，长度尺寸范围为5～20mm，第二轴段直径尺寸范围为12～25mm，长度尺寸范围为3～12mm，第三轴段直径尺寸范围为14～30mm，长度尺寸范围为20～50mm，第四轴段直径尺寸范围为15～35mm，长度尺寸范围为2～5mm，第四轴段为橡胶套的定位轴肩，罗拉轴体长度尺寸范围为220～300mm；其特征在于：
包括步骤如下：
(1)备料：准备相应尺寸的毛坯轴；
(2)车端面：将毛坯放在支架上，置入钳口压平夹紧，在车床上车两端面至毛坯长度为220～300mm；
(3)钻端面中心孔：将上述车完两端面的轴进行端面钻中心孔，中心孔钻直径为2～4mm，孔深为1～2mm；
(4)粗车轴外圆：用尾座顶尖顶住上述加工的端面中心孔，粗车轴直径至比齿轮齿顶圆直径大2～5mm；
(5)精车轴外圆：将上述粗车后的轴精车至外圆直径为齿轮齿顶圆直径，尺寸范围为20～42mm；
(6)车第四轴段：除加工有齿轮的轴段外，其余轴段车外圆至第四轴段直径尺寸，尺寸范围为15～35mm；
(7)滚齿加工渐开线直齿齿轮：在齿轮相应轴段采用滚齿加工出齿顶圆直径为20～42mm，模数为0.5～2，齿数为12～28，齿轮厚为10～25mm的渐开线直齿齿轮；
(8)车第三轴段：将上述轴采用车外圆车至第三轴段直径为14～30mm，长度尺寸范围为20～50mm，第三轴段共有等长的七段，位于相邻段间的定位轴肩第四轴段长度为2～5mm；
(9)车第二轴段：将步骤(8)中的轴采用车外圆车至两端第二轴段直径为12～25mm，位于相邻段间的定位轴肩第四轴段长度为2～5mm；
(10)车第一轴段：将步骤(9)中的轴采用车外圆车至两端第一轴段直径为5～18mm，长度为5～20mm；
(11)铣键槽：将步骤(10)中的轴采用铣加工在与橡胶套装配的第三轴段每段中间位置处铣出长为10～25mm，宽为2～6mm，深为1.5～3mm的键槽，共四处需要加工键槽；
(12)检验：去毛刺，检验。
2.根据权利要求1所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：橡胶套套在第三轴段上，橡胶套内径等于第三轴段直径，内径尺寸范围为14～30mm，外径尺寸范围为18～38mm，长度尺寸范围为20～50mm，橡胶套表面刻有正六边形通槽。
3.根据权利要求1所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：橡胶套与罗拉轴体通过普通B型平键连接，普通B型平键长度尺寸范围为10～25mm，宽度尺寸范围为2～6mm，高度尺寸范围为3～6mm，罗拉轴体第三轴段和橡胶套内侧分别加工有相应尺寸的键槽。
4.根据权利要求1所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：第三轴段共有等长的七段，其中四段分别与四个橡胶套通过普通B型平键连接，每段长度等于橡胶套长度，在距轴一端面数起第二段第三轴段的中心距离处加工有渐开线直齿齿轮。
5.根据权利要求2所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：橡胶套原材料包括生胶和常规的添加剂以及丁腈橡胶，其具有良好的抗静电性能，丁腈橡胶的原材料占比为5％～10％。
6.根据权利要求2所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：所述正六边形通槽间相互连通形成正六边形凸体仿生结构，其沟槽间距尺寸范围为0.1～0.4mm，正六边形沟槽所围绕的正六边形凸台边长尺寸范围为0.5～1.5mm，沟槽深度尺寸范围为0.8～1.6mm。
7.根据权利要求4所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：所述渐开线直齿齿轮的齿顶圆直径尺寸范围为20～42mm，齿数范围为12～28，模数为标准模数，其范围为0.5～2，齿轮厚度尺寸范围为10～25mm，为保证上、下罗拉橡胶套正常接触，齿轮分度圆直径应比橡胶套外圆直径小1～2mm。
8.根据权利要求2所述的一种打样细纱机专用罗拉的加工工艺，其特征在于：所述橡胶套的加工工艺包括以下步骤：
(1)备料：生胶、配合剂、丁腈橡胶，其中丁腈橡胶的原材料占比为5％～10％；
(2)塑炼：采用密炼机塑炼将生胶进行高温氧化塑炼，密炼机转速为30～50r/min，密炼室温度为120℃～140℃，塑炼时间为10～15min；
(3)混炼：采用密炼机混炼，先加入生胶及固体软化剂，其次加入促进剂、活性剂、防老剂，再加入补强填充剂，密炼机转速为30～40r/min，密炼室温度为130℃～150℃，混炼时间为10～12min；
(4)成型：采用注压成型，将混炼后橡胶放入预制模具中，模压温度为80～90℃，模内压力大小为30～40MPa；
(5)硫化：将步骤(4)得到的成型橡胶套进行硫化处理，硫化温度为140℃～160℃，硫化压力为40～60MPa，硫化时间为15～20min；
(6)激光开槽：采用激光技术将硫化好的橡胶套表面印刻出正六边形通槽表面结构，沟槽间距尺寸为0.1～0.4mm，正六边形沟槽所围绕的正六边形凸台边长为0.5～1.5mm，沟槽深度为0.8～1.6mm，激光开槽速度控制在0.1～0.3m/min；
(7)质检：质检环节穿插在各项工序之中，执行标准按相应国家标准或行业标准或企业标准执行，残次品及时淘汰。
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