一种高效节能竹片拉丝装置及方法与流程

本发明涉及竹片拉丝装置及方法，具体是一种高效节能竹片拉丝装置及方法。

背景技术：

竹子是一种快速生长、快速成才的重要可再生纤维资源，我国目前约有竹林超过五百万公顷，约占世界竹林总面积的四分之一，是竹资源大国。经过数千年的发掘利用，国内目前已经形成了以竹工艺品、竹制日用品等为主的传统手工业，以及结合现代工艺技术的竹炭制品、竹纤维制品、鲜竹提取液等衍生产业。据保守估算，我国每年约有5～6亿根可砍伐毛竹，而仅靠现有竹产业的规模还无法消化庞大的竹资源储备，造成了极大的浪费。

近年来以竹丝编织带为基材，结合树脂材料以卷绕成形工艺制作的管道和管廊组件，已得到初步应用，其良好的密封、防腐性能，具有的耐压、抗弯强度以及轻量化特征，在城镇给排水工程、地下管廊改造等应用中的优势正逐步显现。竹材作为该类型制品的基材，其在经济、环保、可持续发展等方面的价值正在日益凸显。另一方面，作为重要基材的竹丝编织带，其大批量、高效生产已成为新型复合管道、管廊制品行业发展的关键前提之一，而其中又以竹片的拉丝过程尤为重要。传统的手工拉丝操作通过特制刀具剖分竹片，虽然材料利用率较高，但劳动强度大且产能和效率低下；而现有的竹片拉丝机器多采用滚轮强制进料机构，并通过大功率电机驱动多片齿形铣刀高速旋转从而将竹片强行切割分片，虽然竹丝加工速度大幅提升，但在齿形铣刀强行切割竹片的过程中，有约一半体积的竹片原料被打成切削粉末，带来了严重的电机功耗及原材料损耗。目前新型竹制品行业尚缺少能满足大规模生产需求的竹丝高效节能加工方法。

技术实现要素：

本发明针对现有竹片拉丝技术的不足，提供一种结构简单、方案合理、高效节能的竹片拉丝装置及方法。

本发明的技术方案如下：一种高效节能竹片拉丝装置，该高效节能竹片拉丝装置包括送料机构、多级分切机构、夹丝机构和驱动机构，其中，所述的多级分切机构包括若干级分切机构，每一级分切机构包括若干个分切单元，所述的分切单元包括振动刀组件和两个引导槽，振动刀组件设在两个引导槽之间，下一级分切机构中的引导槽宽度为上一级分切机构中的引导槽宽度的一半；振动刀组件包括振动器、变幅杆、刀片夹具和刀片，变幅杆设在振动器上，刀片夹具设在变幅杆上，刀片装在刀片夹具上，刀片与竹片之间呈可调角度的夹角，刀片在振动器的带动下震动，实现对竹片的锯切、劈砍，竹片被刀片分切，宽度减半，分切后的竹片分别经引导槽传输至下一级分切机构进行再次分切；夹丝机构的一端与经多级分切机构分切后的竹丝相连，夹丝机构的另一端与驱动机构相连，夹丝机构在驱动机构的驱动下拉动竹丝，使竹丝匀速、顺利地通过多级分切机构。

在所述的一种高效节能竹片拉丝装置中，所述的振动刀组件中的振动器的振动频率为中高频，根据待分切竹片硬度的不同调整振动频率，竹片硬度越高振动频率越低，竹片硬度越低振动频率越高；刀片与竹片之间的夹角为锐角。

在所述的一种高效节能竹片拉丝装置中，所述的引导槽的侧边设有开口，引导槽开口的外侧设有动力摩擦轮，动力摩擦轮转动并与引导槽内的竹片相配合，带动竹片的传输。

在所述的一种高效节能竹片拉丝装置中，所述的送料机构包括进料导向槽，进料导向槽的一端设有进料口，竹片从进料口进入进料导向槽；进料引导槽的侧边设有开口，进料引导槽开口外侧设有动力摩擦轮，动力摩擦轮转动并与进料引导槽内的竹片相配合，带动竹片的传输。

在所述的一种高效节能竹片拉丝装置中，所述的引导槽、进料引导槽内侧设有低摩擦系数涂层，减少竹片通过时的摩擦。

在所述的一种高效节能竹片拉丝装置中，所述的刀片的刃口采用高硬度材料制作，刀片的刀身表面设有低摩擦系数涂层。

一种高效节能竹片拉丝方法，该高效节能竹片拉丝方法采用振动频率为中高频的振动刀对竹片进行多级锯切、劈砍的分切，每一级的分切均将竹片对半均切，竹片经多级分切后完成拉丝，锯切、劈砍时振动刀与竹片的夹角为锐角，该夹角的角度可调，夹角越大锯切作用越强，反之则劈砍作用越强，通过调整适当的夹角可同时获得良好的锯切和劈砍效果。

在所述的一种高效节能竹片拉丝方法中，所述的振动刀由振动器、变幅杆及刀片组成，振动器的振动方向与刀片刃口方向平行，刀片的振动频率可以在数百至数千赫兹范围内调整以适应不同类型和硬度的竹片，竹片硬度越高振动频率越低，竹片硬度越低振动频率越高。

在所述的一种高效节能竹片拉丝方法中，所述振动刀的刀片刃口部分采用高硬度材料制成，具有良好的锐度，其刀身表面采用低摩擦系数涂层处理。

在所述的一种高效节能竹片拉丝方法中，所述的低摩擦系数涂层采用聚四氟乙烯涂层或类金刚石涂层。

本发明中的振动刀刀片剖分竹片的过程中不产生明显切屑废料，大幅提升了材料利用率；刀片在振动器作用下与竹片表面为非连续接触，降低了刀片与竹片间的摩擦力与抵抗力，降低了拉丝过程的能耗；振动刀高频劈砍作用能显著提升竹片在加工过程的等效硬度，从而有效应对竹片纤维弯曲、交错以及断续等情况对剖分过程的不利影响，降低断丝发生概率，提高拉丝成功率。本发明中的进料导向槽、第一级引导槽及第二级引导槽，其采用的摩擦轮由电动机带动主动旋转，并保持圆周线速度一致，竹片在拉丝过程中行进顺畅，不会发生积料导致的弯执、堵塞情况，也不会发生竹丝过度张紧导致的拉断情况。

本发明一种高效节能竹片拉丝装置结构简单、能耗低，竹片利用率高，易在大规模竹材拉丝生产中推广应用。

附图说明

图1为本发明一种高效节能竹片拉丝装置中振动刀的结构示意图。

图2为本发明一种高效节能竹片拉丝装置中进料导向槽结构示意图。

图3为本发明一种高效节能竹片拉丝装置中引导槽与振动刀片关系示意图。

图4为本发明一种高效节能竹片拉丝装置的整体示意图。

在图1～4中，1表示振动器；2表示变幅杆；3表示刀片夹具；4表示刀片；5表示引导槽；5a表示引导槽入口；6表示进料引导槽；6a表示进料口；7表示动力摩擦轮；8表示张力驱动器；9表示夹丝机构；10表示竹片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

参照附图1～4所示，一种高效节能竹片拉丝装置，该高效节能竹片拉丝装置包括送料机构、多级分切机构、夹丝机构9和驱动机构，其中，送料机构包括进料导向槽6，进料导向槽6的一端设有进料口6a，竹片10从进料口6a进入进料导向槽6；所述的多级分切机构包括三级分切机构，第一级分切机构包括一个分切单元，第二级分切机构包括两个分切单元，第三级分切机构包括四个分切单元，所述的分切单元包括振动刀组件和两个引导槽5，振动刀组件设在两个引导槽5之间，下一级分切机构中的引导槽5宽度为上一级分切机构中的引导槽5宽度的一半；振动刀组件包括振动器1、变幅杆2、刀片夹具3和刀片4，变幅杆2设在振动器1上，振动器1的振动频率为数百至数千赫兹范围内的中高频，根据待分切竹片硬度的不同调整振动频率，竹片硬度越高振动频率越低，竹片硬度越低振动频率越高，振动器1的往复振动方向与刀片4的刃口方向平行；刀片夹具3设在变幅杆2上，刀片4装在刀片夹具3上，刀片4的刃口采用高硬度材料制作，如硬质合金、增韧氧化锆陶瓷等，刀片4的刀身表面设有低摩擦系数涂层，低摩擦系数涂层采用聚四氟乙烯涂层或类金刚石涂层；刀片4与竹片之间呈可调角度的锐角夹角，刀片4在振动器1的带动下震动，实现对竹片的锯切、劈砍，竹片被刀片4分切，宽度减半，分切后的竹片分别经引导槽5传输至下一级分切机构进行再次分切；夹丝机构9的一端与经多级分切机构分切后的竹丝相连，夹丝机构9的另一端与驱动机构相连，夹丝机构9在驱动机构的驱动下拉动竹丝，使竹丝匀速、顺利地通过多级分切机构；所述的驱动机构包括张力驱动器8和摩擦轮7，夹丝机构9与张力驱动器8相连接，张力驱动器8施加适量张力，辅助竹丝的行进，防止堵塞等情况发生，使拉丝过程更顺畅、速度更快；引导槽5的侧边设有开口，引导槽5开口的外侧设有动力摩擦轮7，动力摩擦轮7转动并与引导槽5内的竹片相配合，带动竹片的传输；进料引导槽6的侧边设有开口，进料引导槽6开口外侧设有动力摩擦轮7，动力摩擦轮7转动并与进料引导槽6内的竹片相配合，带动竹片的传输；引导槽5、进料引导槽6内侧设有低摩擦系数涂层，减少竹片通过时的摩擦；拉丝时，竹片从进料口6a进入进料导向槽6，在动力摩擦轮7的辅助下行进，竹片经第一级分切机构中的振动刀对半分切成两片后，分别进入第一级分切机构的两个引导槽5中，分别传输至第二级分切机构分切，四片竹片分别进入第二级分切机构的引导槽中传输至第三级分切机构分切，在夹丝机构的拉动下完成分切；可以根据实际使用需要设置多级分切机构的级数。

一种高效节能竹片拉丝方法，该高效节能竹片拉丝方法采用振动频率为中高频的振动刀对竹片进行多级锯切、劈砍的分切，每一级的分切均将竹片对半均切，竹片经多级分切后完成拉丝，锯切、劈砍时振动刀与竹片的夹角为锐角，该夹角的角度可调，夹角越大锯切作用越强，反之则劈砍作用越强，通过调整适当的夹角可同时获得良好的锯切和劈砍效果；所述的振动刀由振动器、变幅杆及刀片组成，振动器的振动方向与刀片刃口方向平行，刀片的振动频率可以在数百至数千赫兹范围内调整以适应不同类型和硬度的竹片，竹片硬度越高振动频率越低，竹片硬度越低振动频率越高；所述振动刀的刀片刃口部分采用高硬度材料制成，具有良好的锐度，其刀身表面采用低摩擦系数涂层处理；所述的低摩擦系数涂层采用聚四氟乙烯涂层或类金刚石涂层。

本发明采用多级振动刀剖分竹片获取竹丝，采用进料导向槽6和引导槽5约束竹片的行进路线，采用动力摩擦轮7配合拉丝张力驱动器8共同推动竹片从进料口6a向竹丝出口的行进，每经过一级振动刀，竹片都被等分并致使数量增加一倍；本发明通过将振动刀的刀片4与竹片行进方向以锐角方式布置，采用单一方向的振动器1即可同时获得刀片4锯切和劈砍的效果，使得竹片剖分过程更为顺畅，阻力有效降低，产生极少的切屑，能耗得到有效控制。

本发明亦可根据进料竹片和竹丝的宽度比例灵活调整分切机构的级数，如该实施例是采用三级分切机构将一条竹片等分为8根竹丝，也可采用两级分切机构将一条竹片等分为4根竹丝；振动刀级数越多，剖分出的竹丝数量越多，但进料导向槽6和各级引导槽5的行进阻力也越大；反之则剖分出的竹丝数量越少，进料导向槽6和各级引导槽5的行进阻力亦相应减小。