新型超高速旋梭的研究及應(yīng)用

新杰克縫紉機(jī)股份有限公司 謝茜茜 王輝 王以超

一、引言

隨著現(xiàn)代縫紉工業(yè)的發(fā)展、各類合成纖維織物和縫線的出現(xiàn)，對(duì)旋梭的要求越來越高。目前使用中的縫紉設(shè)備、織物、縫線、服裝、線縫和線跡形式種類越來越多，需要各種不同類型和尺寸的旋梭，以滿足不同的縫紉情況組合?，F(xiàn)在世界上的各種旋梭多達(dá)數(shù)百種，目前國(guó)內(nèi)常用的旋梭大體上可分成三大類，即96型旋梭、107型旋梭、112型旋梭。96型旋梭是各種型號(hào)直形線縫鎖式線跡單針縫紉機(jī)所用旋梭，裝配位置一般為橫向臥式，旋梭的回轉(zhuǎn)軸線平行于底板工作固并垂直于送料方向。107型旋梭是各種型號(hào)曲折線縫、鎖式線跡縫紉機(jī)所用的旋梭，裝配位置一般為縱向臥式，旋梭的回轉(zhuǎn)軸線平行于底板工作面并與送料方向一致。112型旋梭也叫朝天型旋梭，是各種型號(hào)直形線縫、鎖式線跡雙針機(jī)所用旋梭，裝置位置一般為立式，旋梭的回轉(zhuǎn)軸線垂直于底板工作面。

目前旋梭還是依賴于人力資源的累加和設(shè)備的堆積加工，人力和設(shè)備成本都很高，一個(gè)普通的旋梭至少需要300道以上工藝和工序。人力投入的越多，產(chǎn)品的一致性就很難去把控，所以導(dǎo)致旋梭的質(zhì)量也難以保證。同時(shí)旋梭目前為止使用的材料還是以20C r為主，由于旋梭在使用過程的特殊性，導(dǎo)致熱處理等工藝的要求又非常嚴(yán)格。隨著科技的發(fā)展，新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，在旋梭上這方面的研究和應(yīng)用也日趨重要。

二、概述

1.旋梭的原理

在現(xiàn)代縫紉設(shè)備中，以鎖式線跡縫合的縫紉機(jī)最為普遍。這些縫紉機(jī)大多數(shù)是采用旋梭，以其梭尖勾住線環(huán)，同時(shí)擴(kuò)大線環(huán)，并引導(dǎo)線環(huán)環(huán)繞過梭心而構(gòu)成鎖式線跡。

普通旋梭的工作原理是：在機(jī)針上升一定距離后，旋梭床的梭尖開始勾進(jìn)線環(huán)，梭尖勾住線環(huán)后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線環(huán)被送到旋梭架導(dǎo)軌口時(shí)，線環(huán)被梭架分線鉤勾住，這時(shí)機(jī)針應(yīng)由下極限位置上升2毫米左右。旋梭架上的分線鉤子應(yīng)當(dāng)在線環(huán)快要接近時(shí)，使線環(huán)端部留有時(shí)間移到導(dǎo)軌的后面去，分線鉤子與機(jī)針運(yùn)動(dòng)軸線角為50°左右，由梭床梭尖外框凸面上邊45°處勾住線環(huán)，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，線環(huán)的端部勾在分線鉤子上，為了使線環(huán)順利地滑到梭架的表面上，導(dǎo)線板尾部的斜邊把線環(huán)的線頭一面向外撥開，而線環(huán)的后部，一邊被梭架分線鉤子勾著，向梭架底部滑下，在這瞬間，機(jī)針在旋梭機(jī)構(gòu)中退出。由于梭架過線處非常光滑，使線環(huán)順利地從梭架底部滑出，能使梭尖轉(zhuǎn)過180°時(shí)，挑線桿上升，把挑線桿前所送下來的剩余部分線收上來，梭尖勾住線環(huán)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，線環(huán)前半部分在導(dǎo)線板下面，通過外框凸面45°斜面后，正在移動(dòng)的導(dǎo)線板邊緣，逐步高出梭架，把前半部線環(huán)向外撥開。后半部線環(huán)由梭架分線鉤子勾住，而把線環(huán)前后分開，最后線環(huán)前后面套過梭架，把底線套在中間，經(jīng)挑線桿拉緊線環(huán)，形成線跡。旋梭機(jī)構(gòu)的操作周期，203～312°間是勾住線環(huán)及擴(kuò)大線環(huán)的階段，312～320°間是針從梭心套缺日退出階段0～180°是空行程。上軸一轉(zhuǎn)，旋梭二轉(zhuǎn)，并在第二轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生作用。

旋梭床用螺釘緊固在下軸上，當(dāng)機(jī)器以每分鐘n轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，梭床就以2n轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速套著旋梭架環(huán)繞運(yùn)轉(zhuǎn)，利用梭床尖嘴，勾住線環(huán)，床內(nèi)的溝槽與旋梭架上凸出的導(dǎo)軌相配合，因此，梭床的表面光潔度、硬度以及形狀精度的要求都很高。旋梭架安裝在梭床內(nèi)，其環(huán)形凸緣導(dǎo)軌與梭床溝槽保持一定的配合間隙，既要轉(zhuǎn)動(dòng)靈活又不能過于松動(dòng)，由旋梭定位鉤固定著，保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，旋梭架芯軸固定梭心套，使其也固定在一定的位置，梭架分線鉤子用來進(jìn)行分線，配合梭床進(jìn)行勾線環(huán)運(yùn)動(dòng)，梭架的表面的光潔度、硬度及形狀精度的要求同梭床一樣重要。

2.旋梭的結(jié)構(gòu)

旋梭一般有4大構(gòu)件，主要為旋梭床、旋梭架、旋梭板和導(dǎo)線板，以96型旋梭為例

旋梭板：裝在旋梭床上的一塊半月形的導(dǎo)板，用來壓住旋梭架環(huán)形凸緣，擋住其與梭床凹形溝槽的配合位置，彎形尖尾，是梭床勾住線環(huán)打套結(jié)的下半轉(zhuǎn)，對(duì)線環(huán)在挑線桿軸線時(shí)起脫線導(dǎo)向作用。

導(dǎo)線板一是覆蓋在旋梭床梭尖部分上面，用來壓住線環(huán)，限制線向外滑動(dòng)，納入梭床鉤尖嘴的梭根部。其大弧形尾部是用來將梭心套上的底線抽緊，形成套結(jié)。

三、研究方法

旋梭、旋心套所用的材料見表1。

表1 旋梭、梭心套用材料

關(guān)于旋梭、梭心套的熱處理、硬化層和硬度，因品種和用途的不同，硬化層和硬度也不一樣，見表2所示。旋梭、梭心套一般采用氣體滲碳和液體滲碳兩種方法，根據(jù)其機(jī)能、形狀，考慮了磨損、易碎、折斷等方面的因素進(jìn)行熱處理。如旋梭需要堅(jiān)硬的，并且要有較高的抗磨損的表面，也不會(huì)因?yàn)闆_擊力通過復(fù)雜的或薄的形狀而斷裂。因此旋梭的熱處理就是為了表面硬化。

旋梭的疲勞強(qiáng)度和耐用性，在設(shè)計(jì)制作時(shí)已給予了高度重視。根據(jù)材料的性質(zhì)，在熱處理方面采用了最新的化學(xué)方法和對(duì)高速旋梭、特殊旋梭進(jìn)行了鍍硬鉻處理，所以，可避免發(fā)生過熱，增加了耐磨性，降低了轉(zhuǎn)矩。

目前通用的旋梭，金屬型號(hào)為20C r，化學(xué)成分為含碳量0.2%，C r 0.45～0.5%，鐵 含 量99.3%，容易加工，只能加工后滲碳或者碳氮共滲處理，滲碳層就日本產(chǎn)品而言深度見表2，硬度達(dá)到H R C 60～61度，即H V 650左右，其抗磨，表面光亮度好，但是潤(rùn)滑效果不好。同時(shí)，按照現(xiàn)在的熱處理工藝，旋梭還有一些不良加工工藝，導(dǎo)致旋梭裝配好后，配合精度不高。

表2 旋梭、梭心套的硬化層和硬度

鑒于以上問題，我們可以選用新材料進(jìn)行研究，粉末冶金技術(shù)日趨成熟，用C a t a m o l d 8620材料，可以進(jìn)行熱處理或者表面硬化處理，表面硬度能達(dá)到H V 800以上。同時(shí)，可以采用新工藝要求，添加特殊的成分在粉末里面，比如稀土、二氧化鉬等來改良鋼材。

在熱處理工藝上與傳統(tǒng)不一樣，為了提高耐磨性和使用穩(wěn)定性，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)減少摩擦系數(shù)，還可以采用金屬表面合金化，即工件心部硬度控制在H R C 40～42°，使產(chǎn)品保持高韌性，特別是鉤線尖不容易斷。按照此工藝要求，采用化學(xué)滲入處理，將金屬表面化學(xué)組織處理后，具備超硬度H V 1200-1350，同時(shí)還具備自潤(rùn)滑性能，達(dá)到旋梭使用要求。

對(duì)于普通旋梭來講，一般的轉(zhuǎn)速在6000～7000r/m，配合要求很高。采用旋梭架粉末冶金化后，講供微量油就能達(dá)到潤(rùn)滑效果，加上粉末冶金旋梭架的材料自潤(rùn)滑，運(yùn)轉(zhuǎn)效果更佳。

從工藝方面來講，旋梭架采用粉末冶金材料注射成形，可以從原來的300多道工序直接減少到100多道工序，能節(jié)省很多人力成本和設(shè)備成本等綜合成本。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過和一些旋梭生產(chǎn)廠商的平臺(tái)和我們對(duì)新材料新工藝的研究，已經(jīng)開發(fā)出粉末冶金旋梭，目前已經(jīng)進(jìn)入驗(yàn)證階段，初步獲取了很多差異數(shù)據(jù)。通過分析差異存在的原因，為最終的研究和應(yīng)用提供很多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。在今后的研究過程中，還將對(duì)傳感器信息融合技術(shù)，新的動(dòng)平衡調(diào)節(jié)技術(shù)及其有限元分析加進(jìn)來。經(jīng)過綜合有效的研究，必將使旋梭材料、工藝、技術(shù)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]楊明才.工業(yè)縫紉設(shè)備手冊(cè)[M]．江蘇科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]林擎宇.縫紉機(jī)核心技術(shù)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)[E B/O L].h t t p://w w w.c n t m a.c o m

[3]王文博.服裝機(jī)械設(shè)備使用維修手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]張華誠(chéng).粉末冶金使用工藝學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社.