0 前言
纖維梳理機械能否高質量地完成對纖維的梳理，在很大程度上取決于針布的銳利度，所以保持針布的銳利度是高質量梳理的前提。這一方面對針布設計制造商提出了高要求，另一方面，也要求使用廠家不斷維護針布銳度、保持良好的針布銳利狀態(tài)。這是關系到梳理質量和梳理成本的一項管理工作。
國內棉紡行業(yè)中在70年代時開始推廣金屬針布的“三磨”（錫林、道夫、刺輥針布）經驗，對改善梳理狀態(tài)、提高產品質量起到了很大的促進作用。在相當長時期內，棉紡生產中把梳棉針布的磨礪作為是一項重要的基礎性和經常性的工作來考核和管理的。隨著近30年來金屬針布的發(fā)展演變，新型針布產品的特性發(fā)生了很大的變化。在齒形方面，新型針布有著齒高矮、齒深淺、齒尖薄、齒密大、工作角小的特征；在材質方面，多種高硬度高耐磨性鋼絲被不斷改良應用；在制造工藝方面，拉伸、沖齒和熱處理等新工藝新技術日臻成熟進步。為梳理質量的改善和梳理維護的簡化提供了基礎保障。
那么，硬度高、耐磨性好的現(xiàn)代針布是否還需要磨礪銳化呢？矮淺薄密的齒形該如何磨礪銳化呢？這是梳理技術領域工作者所面臨的問題。
以下結合兩項專利技術對上述兩個問題進行探討。
1 梳理針布銳化的必要性
1.1 梳理針布鈍化的必然性
如同所有易損物件一樣，梳理針布是有其使用壽命的，其視針布品質和使用條件一般為500～1000 t纖維梳理產量，按梳棉機臺時50 kg產量計為10000～20000 h，加上運轉率使用時間約為1年半至3年，如果梳棉機的臺時產量高于或低于50 kg，則使用時間將會相應縮短或延長。
針布在使用過程中的鈍化可以分析為：在針布梳理纖維的過程中，纖維和纖維中夾雜的各種塵粒雜質與針布發(fā)生高速接觸摩擦和碰撞，使針齒前部和頂端棱角先期鈍化，棱邊發(fā)生輕微圓弧化、銳度衰退，針齒尖頂部圓弧化并相對隆起。所謂“水滴石穿”，柔軟的纖維對剛硬的針齒長期和大量的碰擦，兩者間最高可達每秒40
1.2 梳理針布銳化的必要性
在針布梳理壽命如1年半至3年期間，如果不加修磨銳化地連續(xù)使用，則針布狀態(tài)在一個很長的使用過程中將慢慢衰退，產品質量也必然隨之下降，能采取的措施只能是工藝方面的退讓，如采用改變梳理速度、梳理隔距的縮小甚至生產能力的降低來應對調整，以便維持生條的質量水平在一個較大的但可以接受的范圍內。當品質的下降超出可以接受的范圍且工藝措施的調整無法彌補時，就必須更換針布。
鈍化的針布齒尖刺入和穿刺纖維的能力下降，梳理效果變差，分離單纖維和雜質的能力減弱，甚至因纖維與針齒弧面發(fā)生摩擦而產生棉結。這種加劇了的摩擦又反過來加速針布的鈍化和磨損。
用不加修磨銳化地連續(xù)使用針布的方法，隱含著如下幾方面的弊端：
（1）針布在使用中衰退、在衰退中使用，其后果是產品品質的下降或波動幅度加大。消極延長針布使用期的同時是在忍受品質、產能和管理等其他利益的放棄和損失；
（2）針布開始發(fā)生鈍化后，梳理中的摩擦加劇，針布穿刺能力的下降轉換為摩擦力的增大，摩擦的加劇又導致磨損的增加；
（3）針布的使用壽命是以累計工作產量來計量的，而不是以使用期即工作時間來計算的。降低產量能延長工作時間但并不一定能延長針布以累計產量來計量的使用壽命；
（4）針布不磨或少磨的使用結果，是針尖棱角的鈍化在慢慢往下延伸，長時間的不磨針，會導致針布過度磨損），而在下一次磨礪時必須重磨長磨才能磨出鋒利，甚至無法恢復而不得不更換針布。
既然存在磨損鈍化，就有修磨銳化的必要性。所謂“鋒從磨礪出”，即鈍化了的針齒可通過磨礪的方法進行銳化，恢復一定的鋒利。對針布適當?shù)哪サZ有助于修復鈍化，再創(chuàng)鋒利，從而恢復梳理質量。
長時間不磨針與周期性磨針與梳理品質（生條棉
2 梳理針布的磨礪銳化方法
2.1 傳統(tǒng)的針布磨礪銳化方法
傳統(tǒng)的針布磨礪銳化方法，是采用砂輪或砂輥等工具磨削加工的方法銳化處理梳理元件表面。由于新型針布有著齒高矮、齒深淺、齒尖薄、齒密大、工作角小的特征，需要精密的磨礪工具，嫻熟的操作技巧，方可完成精細的銳化工作。由于一般的砂輪、砂輥徑向跳動大、磨輥結構精度低，機上調節(jié)結構不合理，難以保證磨礪質量，甚至磨壞針布。同時對磨礪操作的要求很高，稍有不慎就會損傷脆弱的齒尖。
對某些高硬度合金鋼針布，不能用一般磨輥磨礪，因為在磨礪過程中幾乎擦不出火花而無法判斷磨礪程度。因此必須使用硬質磨塊如陶瓷磨石在彈簧或氣動壓力下緊貼針布表面往復進行磨礪。壓力可精確設定以防過度磨削。瑞士格拉夫公司（Graf）的TSG就是這樣一種不旋轉的往復磨針裝置。
2.2 立達公司針布磨礪的專利及機理
簡單地按照傳統(tǒng)的方法磨針，確實是負面影響要大于正面影響。只有恰到好處的磨礪，才能提高分梳質量，磨針不足或過度，都會違背磨礪銳化的初衷。
盡管我們注意了上述方面，但人為的依據(jù)感官來決定的針布磨礪銳化周期和磨削量仍然難以有效控制和維持梳棉機長期運行中的梳理質量及其穩(wěn)定性。
為了平衡梳理質量和梳理成本兩者關系，也為了便于生產管理，瑞士立達公司研發(fā)了一種梳棉機針布在線磨礪技術，并在1987年將這一技術在瑞士申請了專利，1988 年利用優(yōu)先權在中國申請了發(fā)明專利，專利號為88109217。
隨后立達公司開始在C51高產梳棉機上運用該技術，作為一個配置選項，立達公司稱為組合磨礪系統(tǒng)（IGS），其中錫林針布在線磨礪系統(tǒng)稱為IGS-C
按照新型錫林梳理針布的形態(tài)規(guī)格，齒尖的深度為0.4 mm左右，如果以最大可用深度為0.2 mm計，在400次磨礪周期中，每次的平均磨礪量約為0.5 μm。
可以看到，采用電腦控制的在線磨礪系統(tǒng)（IGS-CLASSIC）進行磨礪銳化工作，是一種頻繁而又微量精磨的技術方案，磨礪系統(tǒng)能夠在每個短周期中改善和穩(wěn)定在整個針布使用壽命中的生條質量，即對生條的棉結和雜質數(shù)量有較明顯的改善和穩(wěn)定作用，在棉結和雜質去除效率的數(shù)據(jù)上，具有平均水平改善、波動幅度降低的顯著效果。圖10是人工周期性磨礪和電腦自動短周期在線磨礪的兩種銳化方式生條棉結水平圖。
因而，倡導短周期的頻繁而又微量精磨式的針布銳化方式，在改善梳理質量和穩(wěn)定產品品質方面是可取的，在用足針布使用壽命方面的理念是正確的。為我們在高產梳棉機上科學合理地使用針布提供了一種很好的工作思路和操作模式。
3 一種創(chuàng)新的在線銳化硬化技術
3.1 現(xiàn)有技術的不足
在現(xiàn)有技術中，不管是人工控制的磨針還是自動的在線磨礪作業(yè)，都是采用砂輪、砂輥或砂塊等工具磨削加工的方法銳化處理梳理元件表面，其具有以下負面
（1）銳化加工時工具（砂輪、砂輥或砂塊）與工件（梳理元件）間存在宏觀作用力，不利于提高銳化精度；
（2）銳化磨礪時磨礪量難以掌握，只能憑主觀經驗控制，銳化精度低、一致性差；
（3）銳化時會在梳理元件鋒口邊緣產生毛刺現(xiàn)象，新磨礪的梳理元件易于造成纖維損傷；
（4）在銳化處理的同時可能會磨去梳理元件表面的硬化層，具有一定加速鈍化的作用；
（5）采用格拉夫公司的TSG和立達公司的IGS-CLASSIC砂塊磨具式磨礪銳化技術方案，是一種無基準或者說是動態(tài)基準的磨礪方式，由于磨具砂塊是靠彈性機構推壓在針布表面，長期應用后可能會使針布的宏觀表面形成軸向曲線形。
3.2 電加工針布銳化技術
一種創(chuàng)新的梳理針布銳化硬化技術，中國專利號為032102496、031506968和2005100267348。其不僅可以方便而精密地銳化針布，而且可以在銳化針布的同時硬化針布表面層，能夠有效抵消針布在長期使用的鈍化后和磨礪銳化時對針布表面硬度的削弱，延長針布的使用壽命，改善針布對梳理質量的穩(wěn)定性。可以人工控制或自動控制地維持良好的針布梳理狀態(tài)，降低梳理和管理成本，為梳棉機用戶帶來經濟效益。
梳理針布在線銳化和硬化技術（以下簡稱電加工銳化技術），是目前針布銳化和在線銳化技術中最先進的銳化方法，其獨創(chuàng)性地運用電火花精密加工技術于梳理針布的銳化，即采用電火花加工工藝將電火花脈沖放電電蝕金屬工件的方法應用于梳理元件的在線或離線銳化處理，脈沖電源的負極連接于梳理元件，正極連接于工具電極，工具電極與工件電極間絕緣，調整脈沖電源的參數(shù)及工具電極與梳理元件之間的放電間隙，使之產生極短暫的脈沖放電，同時使梳理元件與工具電極間產生相對運動。
電加工銳化技術，可以替代現(xiàn)有技術中的平磨磨削方式，不僅適用于一般的機下作業(yè)和停機時的機上作業(yè)，更能方便地用于運轉過程的在線作業(yè)，在銳化針布的同時強化加硬針布表面層。可以在梳理機
梳棉機錫林針布電加工銳化的裝置，包括刺輥、錫林、道夫、工具電極、放電間隙調整機構，電加工電源的負極連接于錫林或與針布良好導電的機架，正極連接于工具電極，工具電極安裝在放電間隙調整機構上，放電間隙調整機構裝在機架的兩側，工具電極與機架間絕緣，錫林針布與工具電極間具有放電間隙。工具電極可以用純銅等材料制成，以選用低損耗的電極材料為佳。
電加工電源的可調整參數(shù)主要為：開路電壓、火花維持電壓、加工電流和短路電流等。適當調整電加工電源的電參數(shù)，可以控制銳化量、銳化精度及強化程度。
3.3 電加工針布銳化的基本特性
普通的電火花加工進行尺寸加工時，必須有流動的工作介質，以便產生冷極效應和排除電蝕產物。在處理梳理元件特別是針尖齒尖狀的梳理元件時，由于放電點的面積很小，且點與點在周向和軸向是分散分布的，同時工件與工具電極間處于相對高速運動狀態(tài)，因而在脈沖放電時不用工作介質也能得到很好的冷極效應，也不會發(fā)生電極的局部短路，電蝕產物也能順暢地排放。這是電火花加工技術用于梳理元件的銳化強化處理時有別于對一般金屬部件尺寸加工和表面強化處理的特別有利的特征。
電加工作為一項成熟的非傳統(tǒng)加工方式，其應用領域不斷拓展，加工精度也在日臻提高。在微細加工方面，電加工的平面度可達150 cm2內小于5μm，在13次精修后粗糙度Ra小于0.1μm。
以高產梳棉機錫林針布銳化為例，由于錫林是在高速回轉，因而可以不需要高頻脈沖電源，利用針齒的高速機械運動實現(xiàn)電極間的高頻放電和斷弧，完成電加工銳化。當錫林直徑為1290 mm、錫林轉速為400 r/min、錫林針布齒距為1.5 mm、齒頂長度為0.2 mm、工具電極寬度為1 mm時，錫林線速度為34.8 m/s，相對應的加工脈沖頻率為23 kHz，脈沖周期為43.4 μs，脈沖寬度約為
與電加工用于切割切削相比，電加工用于針布銳化是一種微量的精細修整加工，因而可以獲得比電加工用于切割切削時更高的加工精度。
3.4 電加工針布銳化的優(yōu)勢
與現(xiàn)有技術的針布磨礪方法比這種電加工針布銳化技術主要有如下優(yōu)點：
（1）銳化針布的同時硬化針布表面層，能夠有效穩(wěn)定梳理品質，降低梳理成本；
（2）銳化過程中工具與針布間無接觸，兩者間無宏觀作用力，能提高銳化精度；
（3）具有邊界柔化作用，銳化處理后的針布鋒口邊緣無毛刺，降低磨礪后的纖維損傷和短絨增量；
（4）方便簡潔的在機在線銳化結構，便于進行電腦控制，甚至可以擴展到放電間隙和銳化量的檢測、反饋和顯示；
（5）工具材料為普通材料而非高硬度材料，并可制成條狀、軸狀等形狀，工具材料成本低；
（6）工具材料在工作中的損耗小，能保證銳化的精度；
（7）電加工銳化是以工具電極為基準的無限逼近加工，工具電極可以做到足夠高的精度需求；
（8）銳化過程中無高溫不發(fā)熱，也無明顯火花，工作可靠。
4 結語
針對新型針布的特點，采用科學合理的磨針方法，不但能改善和穩(wěn)定梳理質量，而且可以延長針布使用壽命，降低梳理成本。
采用工頻脈動直流電或平滑直流電作為梳理機針布的電加工銳化和硬化的電源方案和電源裝置，可以大大簡化設備結構、降低設備成本，為電火花加工原理應用于梳理機針布銳化和硬化技術的推廣應用提供了便利。
因此，應用創(chuàng)新的電加工針布銳化硬化技術，可以獲得如下有益的效果：
（1）高精度的銳化可提高梳理質量，從而改善成品質量；
（2）短周期頻繁而又微量精修式的針布銳化方式，有效降低梳理摩擦，延長針布壽命；
（3）電參數(shù)便于電腦控制，有利于程控針布銳化硬化，實現(xiàn)自動化在線作業(yè)；
（4）硬化功能能進一步減緩針布衰退周期，延長針布的日常磨礪周期，減小品質變異，穩(wěn)定梳理質量；
（5）硬化功能可進一步延長針布的使
（6）硬化功能可使用較低成本（國產）的針布取代高成本（進口）的針布，大幅降低梳理成本。
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