李会荣，张永军
(陕西国防工业职业技术学院，陕西 户县 710300)
摘要：铝箔分切机在分切过程中易出现边部毛刺、翘边问题，为提高铝箔分切精度，分析了现有蝶形刀和刀座结构。现有刀座结构在加工过程中难以保证圆度和端面跳动，碟形刀片的定位精度低，在分切过程中左右摆动。为此，提出对刀座结构进行优化，避免刀座径向开槽。优化后的碟形刀整体刚性好、精度高。试验表明，优化后的蝶形刀在分切过程中铝箔边部未出现毛刺、翘边，有效提高了分切精度。
关键词：铝箔；分切机；碟形刀；结构优化
铝箔具有优良的导热性能、易加工、比重小、价格低、无污染、可回收等特性，广泛应用于电子、机电、航空航天、包装、建筑等行业。铝箔的深加工有合卷、复合、涂层、分切等[1]。其中铝箔分切的目的是将经过轧制、涂层或复合后的宽幅、大卷径铝箔卷，按客户要求分切成一定的宽度和长度(直径)，铝箔分切是铝箔精整加工中的重要的环节。分切后的铝箔要求边部光滑，影响铝箔分切质量的因素有张力大小、分切速度和分切刀具。本文针对铝箔分切机在分切过程中边部出现毛刺、翘边问题，从分切刀具入手，对分切刀具结构进行优化，以解决存在的问题。
铝箔分切机的工艺流程如图1所示，主要由开卷、分切、卷取3部分组成，其中分切是核心，要求分切后铝箔边部无毛刺、翘边等缺陷[2]。
图1 铝箔分切机工艺流程
根据铝箔的厚度不同，可采用3种分切刀具：
碟形刀、圆盘刀、剃刀。碟形刀在铝加工行业的应用相当广泛，主要运用于0.03～0.30mm范围内铝箔的分切。在实际生产过程中，碟形刀在圆盘刀与剃刀之间起着承上启下的作用，圆盘刀一般用于0.30mm以上铝箔的分切, 剃刀用于0.03mm以下铝箔的分切。碟形刀分切铝箔为纯剪切形式[3]。碟形刀分切机构如图2所示，主要由下刀轴、下刀、上刀轴、隔套、碟形刀、齿轮组成。工作原理为：在张力的作用下，铝箔从上、下刀中间经过，下刀轴在电机驱动下旋转，下刀通过隔套紧固在下刀轴上[4]。在齿轮啮合作用下，上刀轴旋转，碟形刀紧固在上刀轴上，下刀和碟形刀产生相对旋转运动。根据铝箔厚度调整合适的侧间隙和重叠量。分切的铝箔宽度变化时，下刀通过不同宽度隔套的组合来调整，碟形刀则是松开紧固螺钉后，可直接在上刀轴上移动，移动到分切宽度要求的位置后，通过紧固螺钉锁紧碟形刀[5]。
图2 碟形刀分切机构
铝箔分切机碟形刀结构如图3所示，由弹簧1、碟形刀片2、定位销3、刀座4、锁紧螺钉5组成。碟形刀片利用刀座上的台阶面定位，用弹簧压紧刀片，定位销与碟形刀片上的孔配合防止刀片旋转，紧固螺钉实现碟形刀在上刀轴上的锁紧[5]。刀座是碟形刀的关键零件，如图4所示。碟形刀片依靠刀座上的A和B面实现轴向和径向定位。为了使碟形刀在上刀轴上能移动和锁紧，结构设计要求刀座沿径向开槽C，在刀座沉头孔、螺纹孔中旋入紧固螺钉，通过紧固螺钉改变槽C的收缩宽度实现碟形刀在上刀轴的移动和锁紧[6]。
1—弹簧；2—碟形刀片；3—定位销；4—刀座；5—锁紧螺钉
图3 碟形刀结构示意图
图4 碟形刀刀座图
碟形刀在分切铝箔的过程中，会出现边部毛刺、翘边。通过现场观察及分析，主要原因是碟刀片在旋转时左右摆动。碟形刀片的安装定位基准为刀座的端面(A面)和圆柱面(B面)，现场对刀座进行检测，端面A的跳动量为0.080mm，外圆B的圆度为0.016mm，铝箔正常分切要求端面A的跳动量在0.015～0.025mm之间，外圆B的圆度在0.004～0.007mm之间。刀座结构设计要求径向开槽，刀座在径向开槽加工中引起变形，降低了刀座的精度[7]。笔者曾对刀座加工工艺进行优化，径向开槽由线切割代替之前的锯片铣刀铣削，以减小加工变形，刀座精度略有提高，但仍超过正常分切刀座精度的范围，加工过程中依然存在边部质量缺陷。
碟形刀在使用过程中，根据铝箔分切宽度不同，要能实现碟形刀在刀轴上的移动，刀座径向开槽可实现此功能，这是现有碟形刀的设计思路。然而刀座径向开槽后会引起加工变形，降低刀座精度，进而引起分切后铝箔边部毛刺、翘边等质量问题。对现有蝶形刀结构提出改进思路：在满足使用功能的要求下，保证刀座整体刚性，避免径向开槽。优化后的碟形刀如图5所示，由弹簧1、碟形刀片2、定位销3、刀座4、环形弹簧5[8]、定位键6、螺钉7组成。碟形刀片安装在刀座上，利用刀座台阶面定位，弹簧压紧刀片。定位销与碟形刀片上的孔配合，防止刀片旋转。分切铝箔的宽度变化时，松开螺钉，在环形弹簧的作用下，定位键向远离刀座中心方向移动，刀座与刀轴之间有微小的间隙，碟形刀在刀轴上移动，调整到合适的位置后，锁紧螺钉，螺钉推动定位键向刀座中心移动，使得刀座与刀轴之间的间隙变小，刀座紧紧抱在刀轴上。优化后的碟形刀结构简单，刀座无径向开槽，有效降低了加工成本，且精度得到提高。在使用过程中，碟形刀片定位精度高，未出现摆动现象，可靠性高。优化后的碟形刀能有效提高铝箔分切精度，解决边部毛刺、翘边问题。
1—弹簧;2—碟形刀片;3—定位销;4—刀座;5—环形弹簧;6—定位键;7—螺钉
图5 优化后碟形刀结构示意图
碟形刀是铝箔分切机的核心部分，直接决定铝箔分切的质量，同时代表铝箔分切机的技术水平。针对现有碟形刀存在的问题，对碟形刀结构进行优化。优化后的碟形刀，刀座无径向开槽，整体刚性好，精度高。碟形刀片定位基准不变，定位准确，在使用过程中不摆动。碟形刀在刀轴上的移动和锁紧，改变了以前利用刀座径向槽收缩的思路，改用在刀座上加定位键、环形弹簧的方法。优化后的碟形刀既能保证碟形刀片的定位精度，又能实现碟形刀在刀轴上的移动及锁紧。该碟形刀在生产应用中，分切的铝箔边部无毛刺、翘边，深受用户好评，为企业赢得了市场。
参考文献：
[1] 肖亚庆.铝加工技术实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2004.
[2] 全明. 有色带材分切质量控制[J].新疆有色金属，2010(4):57-58.
[3] 杜君宪.石晓娟.影响铝箔分切质量的因素分析[J].机械设计与制造，2008(4):222-223.
[4] 王睿龙. 1 650mm铝箔分卷机卷取机张力控制系统[J].电气传动自动化，2012(2)：22-26.
[5] 李会荣.SF1450铝箔分切机碟形刀刀座的加工工艺优化[J].机械制造，2016(3):78-83.
[6] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.
[7] 李会荣,李慎安.BLFQ850高速薄铝箔剪切机碟形刀装置的优化设计[J].机械制造，2016(1):78-79.
[8] 吕云凤，王世起.环形弹簧在注塑模具中的应用[J].机械工程师，2016(6):257-258.
LI Huirong, ZHANG Yongjun
(Shaanxi Institute of Defence Industry Professional Technology, Shaanxi Huxian, 710302, China)
Abstract：Aiming at the burr and warp in aluminum foil slitting process and improving the accuracy of aluminum foil cutting, it analyzes the structure of the existing dish knife and knife holder. The knife holder structure makes it difficult to guarantee the precision of the knife holder in the machining process and reduce the positioning accuracy of the dish knife blade. It proposes the knife holder structure optimization method. This design avoids radial grooving in knife holder, improves the overall rigidity and precision. The experiment shows that the optimization of the dish knife in the cutting process of aluminum foil edge does not appear burr and warp.
Key words：aluminum foil; slitting machine; dish knife; structure optimization
DOI：10.3969/j.issn.2095-509X.2017.02.015
收稿日期：2016-09-06
基金项目：陕西国防工业职业技术学院2016年度科研计划项目(Gfy16-01)
作者简介：李会荣(1983—)，男 ，陕西澄城人，陕西国防工业职业技术学院讲师，主要研究方向为机械设计制造。
中图分类号：TH161
文献标识码：A
文章编号：2095-509X(2017)02-0074-03
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