冷冻修边机,主要用于替代手工对
橡胶模压件、精密注塑及压铸件产品进行去毛边处理,是橡塑、压铸行业必备的后道工序设备之一。
边机原理
橡塑材料均属于高分子材料,锌
镁铝合金材料属于软性金属,这些材料都有一个共性,就是在不同的温度下会处于不同的相态。从相态的角度而言,材料也只是力学状态的变化,当材料处于低温条件下时状态发生改变,当回复到常温条件下时,各项性能将会恢复。
橡塑材料的物性根据温度的下降发生:硬化→脆化→玻璃化
温度下降后橡塑材料开始变硬,在脆化温度以下不会发生变形及损坏。恢复到常温下后其物理化学特性不会改变。
冷冻修边机就是利用冷媒(一般是液氮)的低温冷冻效果使橡塑材料发生脆化。此时,毛边先于产品而脆化,在毛边脆化而制品尚未脆化的时间差内,通过高速喷射一种高分子粒子(即弹丸)来撞击制品毛边来高质量的去除橡塑产品及铝、锌合金产品的毛边。
优势
1、高效率:一台冷冻修边机平均每天可处理相当于80-100名熟练工人的修边量
2、低成本:使用冷冻修边机可大幅度降低生产成本,如节约修边、管理、原料、模具成本及厂房占地面积。
3、高品质:冷冻修边机可根据生产要求完美去除制品毛刺,且能处理一些人工无法处理的特殊结构并不对制品产生损伤。
4、环保性:冷冻去毛刺属物理方法处理,无废物排出,对环境无污染。
技术演变
冷冻修边最早出现于20世纪50年代,此后大致经历了4个发展阶段。
第一代
以转鼓为工作容器,最初选择干冰作致冷剂。把待修件装入转鼓,或者再添加一些能起到摩擦作用的工作介质。桶内温度控制在溢边已发脆而制品本体未脆的范围。为了恰到好处地达到这一目的,溢边厚度应≤0.15mm。转鼓是设备的主要部件,呈八角形。其关键点是能控制好喷射介质的落点,以使翻滚周而复始地进行。
转鼓以反时针方向转动,而物料受重力的作用沿1-2线掉落,然后依序循环,达到翻匀。一段时间后,溢边脆化,最终均匀完成修边。第一代技术的不足之处是不彻底,特别在分型面两侧容易出现残余溢边。原因是模具设计欠妥,或分型面处的胶层太厚(大于0.2mm)所致。
第二代
其在第一代的基础上,做了三方面的改进。
①致冷剂改用液氮。因为于冰的气化点为-78.5℃,对某些脆性温度低的胶种(如硅橡胶)就不适用。而液氮的沸点仅-195.8℃,能囊括所有胶种。
②盛放待修制品容器的改进。由转鼓改为以槽形输送带作运载体。这样,由于待修产品能在带槽中周而复始地翻滚,大大减少了死角的出现几 率。不仅提高了工效,也改善了修边的精密度。
③不再单纯地依靠待修件相互之间的摩擦来除边,而是引入细粒状的喷射介质助威。使用粒径0.5~2mm的粒状金属或硬质塑料弹丸,以线速25 ~55m/s射向待修品的表面,造成很大的冲击力,从而大大缩短了周期。
第三代
其是在第二代基础上改进而产生的,待修件的容器改为四壁带孔结构的吊篮。这些孔布满吊篮四壁,孔径为5mm左右(大于弹丸直径,以允许弹丸顺利通过孔眼而落下),经回收到设备顶部后供第二次使用。这样安排既能扩大容器的有效容量,又可减少冲击介质(弹丸)的储存量。第三代冷冻修边机的内部构造设计重点包括:吊篮并非垂直安置,而是带一定的倾斜度(40°~60°)。其优点是在冲修过程中。由于两种力的叠加而翻动剧烈。第一种力是由吊篮底盘提供的旋转力; 第二种力则是随弹丸冲击带来的离心力。当这两股力汇合在一起时,就产生了360°的全方位运动,导致均匀、彻底地翻动,从而缩短加工周期
第三代冷冻修边机虽有翻动均匀、加工快速等优点,但也存在两个缺点。第一,受吊蓝容积的限制,不适用于直径≥200mm的大型制件;第二,正因为受吊蓝容积之限,只能进行分批作业,而每次换批、启动,又得重 复耗用液氮,使成本增加。
改进型的冷冻修边机是在第三代冷冻修边机的基础上加了自动过滤,自动烘干喷射介质的辅助设备,使冷冻修边机使用更加方便。
第四代
前三代冷冻修边机的有效容量基本在20L~50L之间,按照冷冻修边加工成本测算,更适用于小件制品加工,如O型圈、油封、手机外壳、电器接插件、硬盘支架等,对于尺寸超过15cm的制品,因为每批次投放量受限制,加工大件制品的效率很低,且成本会比较高。
2013年第四代超大型冷冻修边机研制完成,改造了设备零件篮容量,使有效容积成本增长,并且通过重新设计零件篮构造、抛射系统构造,使设备可以适用于大型制品的修边,同时通过提高搅拌效率,改进保温系统,实时监控系统,大幅度降低了设备的运行成本,使得低成本处理大尺寸制品成为可能。立式自动喷射式冷冻修边机使用特点
1、操作简单:普通工人经过半小时培训即可熟练操作机器,并且有先进的
自动控制系统可防止工人误操作。
2、生产效率高:一台冷冻修边机平均每天处理的量相当于50-80名熟练工人的修边工作量
3、修边精度高:可以去除很微小又隐蔽的飞边,不受产品形状限制,合格率高且修边质量稳定。
4、可去除结构复杂,任何形状的小型橡塑制品、脆性塑料制品和镁合金、锌合金、铝合金铸件的飞边。
5、不损伤制品表面,提高产品外观质量,增加产品的使用寿命。
6、占地少,一台冷冻修边机加上附属设备只需4~10平方米。
7、降低模具使用成本及胶料成本,设备不需要撕边刃口,只要求飞边尽量薄0.2mm以下,溢胶槽尽可能地小,飞边余量只需撕边模的1/5-1/10。
8、节能环保:机器耗能极低,且排出其他未空气原有组分氮气。
结构组成
1、主机结构
主要包括:投料系统,循环系统,温控系统,以及电子控制系统 。
立式弹丸喷射式冷冻修边机必须采用高性能的电机部件,以保证可以带动抛射轮以最高7200转/分钟的转速将弹丸抛射出,以击打掉制品毛边。在高速运转下,抛射轮的动平衡误差不能高于3mm,否则会造成电机因负荷运转而导致寿命大幅度减少。
3、必备附属系
OBD系统:经权威部门检测,未附加OBD系统的冷冻修边机不能保证达到国家环保要求,而附加OBD系统除尘后,能保证达到国家环保标准。同时OBD系统通过有效组织空气中含有的水分逆流入设备内部,可以确保设备长时间稳定运转,从而延长设备使用寿命。
常见规格
市场常见的规格冷冻修边机为立式弹丸喷射式冷冻修边机,常见规格有:
NS-C型:基本型,按钮式操控系统
NS-T型:智能型,触摸屏式操控系统,可组态联网远程操控,并增加
蓝牙扫描器可根据实际需要,选择零件篮容器为60L或120L的不同型号。
US-Hyper2000型:全新超大容量型,零件篮容量为240L,有效容量超过150L,触摸屏操控,可适用于处理平板电脑外壳、笔记本外壳等橡塑精密大件制品。
冷冻修边机专用高分子粒子——弹丸
冷冻修边机运转喷射的是一种专用的高分子粒子,称为弹丸。
弹丸规格
弹丸根据不同的加工需要,常见规格有:2.0MM、1.5MM、1.2MM、1.0MM、0.8mm、0.5MM等,另外还可以定制各种非标尺寸。
弹丸颜色以白色(偏黄)为主,也可以根据需要定制绿色、蓝色、红色、黑色等彩色粒子。
弹丸形状主要有圆柱体和立方体。
弹丸选择
选择不同规格的弹丸,主要考虑以下方面因素:
1、抛射击打力度:在相同抛射力度(即抛射轮转速和抛射轮尺寸)下,弹丸体积和质量越大,击打力度就越大,而特定制品的击打力度过大会造成制品打坏,过小又会打不干净;
2、避免卡弹丸:制品上有缝隙和小孔的时候,弹丸有可能会被卡在里面而不能顺利脱离,为了避免这一问题,必须选择最长边比孔径或缝隙更小的弹丸;
圆柱体和立方体弹丸差别
以1.0mm为例,立方体弹丸的体积是1,最短边长1,最长边长约1.7,圆柱体弹丸的体积是0.785,最短边长1,最长边长约1.4,两者的差别是:
1、在相同规格下,立方体弹丸动能和击打力度更大些,控制不当会发生打坏;
2、立方体弹丸因为长短边长差距太大,因此卡弹丸的现象会更加严重而且不好控制;
3、因为立方体弹丸棱角多,而棱角部位损耗会明显高于其他部分,因此在弹丸循环使用的时候会产生大小不均匀的问题,从而影响修边品质的稳定。