煙片分切刀具安全高效技術(shù)研究

葛宗國

摘要 煙片分切機普遍存在煙片切削不到位、煙塊粘連等問題。產(chǎn)生該類問題的關(guān)鍵因素是煙片分切刀具在結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料應(yīng)用的不合理，無法滿足煙片物理、化學方面的特性。現(xiàn)通過對刀具自身的研究分析來解決以上的問題。本文闡述了煙片分切刀具的現(xiàn)狀，介紹了分切刀具的改進措施，并對改進效果進行了驗證，以期為煙片分切刀具安全高效的應(yīng)用提供科學參考。

關(guān)鍵詞 煙片分切刀具；改進措施；效果驗證

中圖分類號 S226.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）09-0177-02

1 煙片分切刀具的現(xiàn)狀

基于切刀材質(zhì)、制作工藝、切刀刃口及切刀板配合等方面的設(shè)計缺陷，目前行業(yè)內(nèi)用于煙片的分切刀具存在切削不到位、煙塊粘連，不能及時從卸料臂上迅速落到皮帶輸送機中，造成物料輸送間斷，不能保證物料的恒流等[1]問題。因煙塊粘連，在卸料臂返程時煙塊很容易卡在卸料臂與輸送帶的出口處，需要停機進行人工清理[2]，這既產(chǎn)生了嚴重的不安全因素，也影響了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。特別是該垂直切片機在正常工作時，不能切割卷煙配方中的造紙法煙草薄片，只能依靠操作工人進行人工拆分，因而造成設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時生產(chǎn)中斷、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象偶有發(fā)生。經(jīng)過仔細分析、認真觀察，認為造成上述現(xiàn)象的主要原因，有以下幾個方面內(nèi)容。

垂直切片機的切削運動方式為上下直切式，上行、下行分別為退刀、切削，切刀刃口呈直線狀[2-3]，具體情況見圖1。在切削煙塊的運動中，切刀刃口上的每一點都會受到同樣的阻力，就是當在切刀上施加同樣的力、切削速度相同時，切割相同的煙塊，此時切刀刃口所受到的阻力在這種切削方式中是最大的。

垂直切片機在工作中，垂直切片機的工作效率和切刀的使用效果直接取決于制作切刀的材料和制做切刀的形狀。在實際的生產(chǎn)過程中，為了保證煙片在分切后經(jīng)回潮筒加溫、加濕處理達到最佳的效果，并且兼顧生產(chǎn)作業(yè)時的產(chǎn)量和設(shè)備的作業(yè)效率，通常設(shè)定垂直切片機對每包片煙按照3～4刀分切時，為最佳工作狀態(tài)。根據(jù)統(tǒng)計，垂直切片機每天對煙片的分切次數(shù)至少達800余次，有時甚至多達上千次。

煙葉的抗切能力和抵御被切削的阻力相當大，同時因煙葉本身含有的糖分和油分較高，切削時部分煙垢極易粘附在切刀刃口上，這導致切削阻力增加，使切刀變鈍。因此，當今各種用在切削煙葉的刀具，都試圖做到既能保證把煙葉分切成所需質(zhì)量標準的同時，又能使刀具具有更好的使用效果和使用壽命。

2 分切刀具的改進措施

通過對煙片分切刀具現(xiàn)狀的分析，針對刀具本身進行結(jié)構(gòu)、材質(zhì)方面的研究，通過以下幾個方面的改進措施能有效解決以上的問題。

2.1 切刀主體和切刀刃口的設(shè)計

在切削同樣物料的前提下，進行直切的切割運動和斜切的切割運動的比較試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斜切的切割運動可大約減少30%的作用力。故在不改造機器主體結(jié)構(gòu)的前提下，如何改變切刀刃口的形狀，并將其應(yīng)用到現(xiàn)有的煙片分切機中，從而達到預期效果，是該項目的核心技術(shù)之一。①切刀外形設(shè)計。切刀的形狀和切刀的外型尺寸取決于切削理念及被切削物料的性質(zhì)。在制作切刀時的外形形狀特別是切刀刃口的形狀選擇上，要充分考慮切削運動中直切和斜切的作用力的關(guān)系，即在不改變機器主體結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)改變切刀主體外形和切刀刃口的形狀[1-2]。②突出主切削入點。切刀制作時重點突出了切刀中間的凸出作用[3-4]，就是以切刀中點為主要作力點，達到再次提高了原有兩圓弧刃口切刀的切削效率。具體見圖2。

2.2 切刀和切刀板的配合方式設(shè)計

制作切刀板時注重考慮了切刀板的外形形狀與切刀刃口形狀的吻合程度[2]，同時又保證了切刀板與輸送帶滾外圓弧的配合關(guān)系。為保證切刀分切煙塊時切到位、不連刀，使每塊被切煙塊都能順利地滑入導向板，制作切刀板時，切刀板面必須與切刀刃口相吻合。

2.3 切刀金屬材料的選用

通過分析與測試，該垂直切片機自身所帶的切刀裝置能夠滿足該設(shè)備設(shè)計理念和設(shè)備性能的要求，但是要再提高切刀裝置的切削性能和延長切刀的使用壽命，制造切刀的材料的選用也非常重要。

根據(jù)切削煙葉原料所具有的特性，即制作切刀的材料要求硬度高、強度高、韌性高。鉻12鉬釩（Cr12MoV）具有較高的強度、硬度、韌性并且耐沖壓。經(jīng)過對金屬材料性質(zhì)的試驗分析，確定使用合金材料鉻12鉬釩（Cr12MoV）制作該切刀，成型粗磨后，再進行滲碳化鎢特殊處理，精磨達到切刀制作要求[2，5-6]。

從鉻12鉬釩的物理性能和化學性能指標上看，其硬度、強度和韌性都符合一般切刀的性能要求，但是如在此次基礎(chǔ)上再提高制作切刀的機械性能，增加該切刀的強度和韌性，就必須尋找制作和加工工藝上的途徑，彌補或增加該切刀在制作材料上的不足。通過查閱資料和咨詢，發(fā)現(xiàn)鉻12 鉬釩（Cr12MoV）經(jīng)過特殊的工藝處理后，會提高機械性能。WCSA是碳化鎢注滲鋼基合金，是鋼的表面改性技術(shù)，具有高硬﹑高強﹑高韌﹑高耐磨性的特性。WCSA中碳化鎢（WC）富集層、碳化鎢硬化層分別達到0.3～0.5、1.2～1.5 mm。通過測試，注滲進碳化鎢（WC）后其耐磨性能都能達到淬硬高速鋼的3～6 倍[2]，制造工藝、使用效果都達到了良好的效果[7-8]，具體見圖3。

材料的選型和特殊的工藝處理方式確定后，即可采購材料制作該切刀，在成型粗磨后，再進行滲碳化鎢特殊處理，精磨達到切刀制作要求。

3 改進效果驗證

此次分切裝置的改進，明顯提高了改制后切刀裝置的切割能力和耐用度，有效保證了切刀切割時的效果。原有的新裝切刀裝置在生產(chǎn)中，切割能力按卷制成品計算為2萬大箱（卷煙成品），而改制后的新裝切刀裝置通過驗證，按卷制成品計算可切7.8萬大箱（卷煙成品），切割能力幾乎提高了4倍[9-10]。

通過改進裝置，因切刀無法切割到位而造成的煙塊粘連，使煙塊在輸送時斷料而影響產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)象得到了有效解決。根據(jù)統(tǒng)計，改制前每個工作日因粘連卡料造成斷料現(xiàn)象的次數(shù)為3～5次，而改制后的分切裝置則徹底避免了此類現(xiàn)象的發(fā)生。

造紙法薄片的切割效果達到95%以上，解決了行業(yè)內(nèi)造紙法煙片包（垛）在正常生產(chǎn)中不能正常切削的現(xiàn)象，填補了煙機制造行業(yè)制造的垂直切片機在切削煙草造紙法薄片時的一個空白[11-12]。

原機配裝的刀片每年使用6～7把，項目實施后的刀片每年只消耗2把，達到了降低成本的目的，且減輕了操作人員和維修人員的工作量，消除了設(shè)備在運行中的安全隱患，降低了原材料損耗和維修成本。因此，運用此改進裝置，使其產(chǎn)生間接經(jīng)濟效益和推動技術(shù)創(chuàng)新的作用得到了更好的發(fā)揮[13]。

4 參考文獻

[1] 王建國，譚海林，肖愛武.機械加工工藝[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[2] 許志強，陳繼富.垂直切片機切刀裝置的改造[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（15）：249-250.

[3] 尹成湖.機械切削加工常用基礎(chǔ)知識手冊[M].北京：科學出版社，2016.

[4] 戴起勛.金屬材料學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.

[5] 楊德勇，胡建平，韋恩鑄，等.切片機的慣性力平衡仿真及優(yōu)化[J].農(nóng)機化研究，2010（5）：22-25.

[6] 謝中生.國外切片機發(fā)展述評[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，1996（3）：36-42.

[7] 鄭愛權(quán).機械零件加工中的幾個問題[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（9）：147-148.

[8] 潘秀梅.影響工件表面質(zhì)量的因素及改進方法[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2014（2）：73-74.

[9] 李佳，劉新穎，李志遠，等.新增護料機構(gòu)在機械式垂直分切機中的應(yīng)用[J].機械工程師，2017（1）：162-163.

[10] 邵偉，楊海東.FT624型煙片垂直分切機的控制研究及改進[J].池州學院學報，2013（6）：70-71.

[11] 歐堅.WZ型真空回潮機真空系統(tǒng)的改進[J].科技與企業(yè)，2013（18）：295-296.

[12] 李曉燕.全自動切片機PLC控制系統(tǒng)研發(fā)[D].西安：西安電子科技大學，2010.

[13] 陳偉，張玉，王根發(fā)，等.濃香型煙葉分切煙片的綜合質(zhì)量研究[J].鄭州輕工業(yè)學院學報（自然科學版），2013（5）：26-29.