鋁箔分切機下刀軸防斷鍵及防跳動改進

張品軍 龍思燦

摘要：鋁箔分切機刀軸錐頭緊固螺桿及錐頭聯動鍵采用一體化設計。在設備運轉過程中，刀軸本身的重力及鋁箔張力會導致錐頭緊固螺桿松動而磨損，致使間隙不斷擴大，從而影響刀軸旋轉精度，導致切邊質量不良，嚴重時會直接導致錐頭的緊固螺桿扭曲斷裂和錐頭聯動鍵斷裂。針對以上這些問題，技術人員對錐頭結構和零部件以及加工工藝方面進行改進，通過改進，有效延長了使用壽命，且實現了兩年零故障的優良效果。

關鍵詞：鋁箔分切機;從動錐頭;鍵;磨損;斷裂

Absrtact：the shaft taper head fastening screw and the taper joint key of the aluminum foil slitter machine are integrative designed. During the operation of the equipment，the gravity of the slitter shaft itself and the tension of aluminum foil will lead to loosening and wear of the taper head fastening screw，which will cause the gap to expand constantly，which will affect the rotation accuracy of the tool shaft and lead to poor cutting quality. When it is serious，it will lead directly to the twisted fracture of the fastening screw and the fracture of the taper joint key. In view of the above problems，the technicians have improved the conical head structure，parts and processing technology. Through the improvement，the service life has been effectively extended，and the excellent effect of two years zero fault has been realized.

Key words：aluminum foil slitter machine;follower cone;bond;wear;fracture

一、引言

鋁箔分切機是一種對卷狀鋁箔材料根據成品寬度要求，對其進行縱向分條的設備，主要由開卷機（放卷）、不同包角的導輥裝置、縱向分條刀軸、夾送輥、面壓輥、卷取裝置（收卷）等幾部分組成，其主要功能是將較大寬度的卷材沿長度方向剪切成小寬度和小卷徑的成品卷材，為后續工序做好準備。其中分條刀軸是電子鋁箔分切機的關鍵組成部分，刀軸主要包含上刀軸（公套）、下刀軸（母套）刀軸本體、傳動部分以及中心定位錐頭五個部分。刀軸本體通過從動側錐頭錐面，插入從動側錐套結構，固定和定位刀軸中心，從而支撐刀軸以抵消工作時刀軸自重及鋁箔張力對刀軸產生的壓力影響，確保旋轉精度和穩定性。

二、刀軸從動側原始結構設計及存在的問題

如上圖1是刀軸從動側錐頭原始設計。刀軸從動側錐頭內的緊固螺桿實際也用于帶動從動側錐套結構同步旋轉。在實際使用過程中，錐套緊固螺桿經常扭曲變形，從而引起刀軸徑向跳動增大，出現切邊不良，嚴重時直接出現緊固螺桿斷裂或附加導致錐頭聯動鍵斷裂，無法使用。

三、原因分析

前文敘述過，原設計中，刀軸本體與錐頭是通過錐頭內緊固螺桿連接鎖緊，從動端的錐頭聯動鍵主要用于帶動從動端錐套結構同步旋轉。從結構設計中可以看出，刀軸錐頭與錐頭聯動鍵采用一體式方案，而錐頭內緊固螺桿又是主要連接固定刀軸本體與錐頭的重要部分，這種結構兩個致命缺陷：一是由于刀軸本體與從動端錐頭僅是通過螺桿連接，雖然在錐頭中間另外有一段凸出圓軸可插入刀軸本體內凹孔中，可起到一定支撐作用，但由于這種裝配結構，注定錐頭中間的凸出圓軸與刀軸本體內凹孔不可能過盈配合，必須是間隙配合，必定存在一定的間隙余量以方便拆卸錐頭。而正因為此間隙余量的原因，刀軸在運轉中本身重力與鋁箔張力均施加在了錐頭中間的凸出圓軸緊固螺桿上，從而導致螺桿過度受力扭曲或斷裂;二是由于刀軸從動端錐頭與錐頭聯動鍵采用一體式設計加工，當錐頭內緊固螺桿受力扭曲時，錐頭錐面不能完全與從動端錐套同心吻合，致使加大錐面的磨損，導致錐頭錐面與錐套配合間隙越來越大，最終導致刀軸跳動加大或錐頭聯動鍵斷裂，導致設備無法正常工作。

四、改進過程與效果分析

針對上述這些問題，技術人員通過分析和進行技術探討，認為將刀軸與錐頭之間起一定支撐作用的錐頭凸出圓軸（序號2）的直徑由原來的30mm加大至40mm，同時對刀軸本體的內凹孔也同樣擴大，以增大圓軸的耐壓力;其次，將錐頭凸出圓軸和錐頭（序號3、4）分體加工，且將其與刀軸內凹孔之間的配合由原來的間隙配合調整為過盈配合，以增加其在使用過程中的穩定性;再次，在圓軸加大條件下，將原緊固螺桿由原來的與刀軸本體連接結構調整為與錐頭圓軸內連結構，將緊固螺桿的工作負荷轉移給錐頭圓軸，并將緊固螺桿（序號8）數量由原來4枚減少為2枚，此時的螺桿不再承擔刀軸重量，只起錐頭壓緊作用（如下圖2）。

上述改進方案實施之后，刀軸運轉過程的穩定性得到一定改善，跳動明顯降低。但使用一段時間后仍然出現錐頭聯動鍵斷裂的情況。

究其原因，分析主要還是沒有解決錐頭聯動鍵因原設計加工方式導“應力集中”的問題。當錐頭聯動鍵與從動錐套鍵槽不能正確結合時，旋轉啟停會對鍵產生沖擊剪切力，鍵的扭曲疲勞和斷裂是必然的，而錐頭本體與凸起鍵條之間存在應力集中，所以斷裂往往發生在此處。

針對以上問題，技術人員通過思考再次進行了如下改進。將錐頭聯動鍵與錐頭（序號4、5）分體設計和加工，如下圖中部件4，分體設計將允許加大鍵條的寬度（10mm加大至16mm），鍵體淬火處理，提高抗疲勞及耐磨性能。同時在刀軸（序號1）的軸端也加工兩個鍵槽，并與從動側錐套鍵槽對應的結構形式如圖3。

該方案實施后，經過較長時間考驗，此聯動鍵未再發生斷裂的情況，因聯動鍵的故障問題得到了根本杜絕，設備可靠性得到了很大提高，為工廠節約了維修成本，產品切邊品質也得到了保障。

五、總結與體會

對于連續生產線設備，其關鍵部位的結構設計，是非常重要的。其在設計時，要充分考慮力學因素，生產工況以及零件的加工精度;另外，關鍵部位的使用頻率、零部件的抗疲勞及耐磨性能都需要設計者、制造方、維護方多方保證。另外，操作者在使用設備時，也應確認結合正確，比如在設備相關部位作狀態標記;出現異常應及時反饋，不要累積和擴大問題、等設備完全無法運轉了才報維修，這樣不斷會增加設備維修時間和成本，還會間接損耗整體設備的性能和精度。

（作者單位：乳源東陽光優艾希杰精箔有限公司）