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              縱剪機設計中一些問題的探討

              [ 信息發布:本站 | 發布時間:2017-01-20 | 瀏覽:1152次 ]

              縱剪機是縱剪線中精度要求最高的設備,通過配置在上下刀軸上圓盤刀片的數量和間距,可以將卷料展開后連續送進的帶材縱向剪切成若干條窄帶,再由卷取機把這些窄帶重新卷成帶卷。根據帶材厚度的不同,縱剪窄帶的條數從幾條到幾十條,窄帶的最小寬度應大于或等于圓盤刀片的厚度。16世紀末期的歐洲,先在德國,后來在比利時和英國出現了人力驅動的用軋輥軋制軟金屬板材的軋機,到17世紀出現了用水力驅動的軋制薄鋼板的軋機。1578年布爾默在英國取得了縱剪機最早的專利, 是用兩根刀軸上的圓盤刀片將軟金屬扁坯縱向剪成帶材。1590年德·博世在英國達特福特市制成了第一臺這種型式的縱剪機。經歷了四百多年的發展,現在最常見的縱剪機外形如圖1所示。它由底座1、活動機架2、上下刀軸3、固定機架4和傳動裝置5等幾部分組成。

              縱剪機,可以把它的精度分為普通級和精密級。剪切普通的冷軋碳素鋼帶,一般用普通級縱剪機,剪切有色金屬帶材,以及馬口鐵之類的軟鋼帶,通常較薄較軟,剪切時容易產生毛刺,應該用精密級縱剪機??v剪時上下刀片之間的水平間隙只有帶材厚度的7%~10% 。例如,縱剪厚度0.3ram 的鋼帶,刀片間隙為0.03ram,縱剪同樣厚度的鋁帶,刀片間隙為0.02mm,上下刀片的重疊量都是0.15mm。在一臺縱剪機上往往有20對以上的刀片同B,i-x,i-~ 材進行縱剪分條,保證每一對刀片都有精確的水平間隙和重疊量,是保證縱剪剪切質量的必要前提。因此,縱剪機為了得到良好的剪切質量和剪切精度,首先它的固定機架和活動機架應該具有足夠的剛度, 以保證刀軸的精確定位??v剪機的底座也應有足夠的強度和剛度,在縱剪機吊運安裝或移動換刀時不會產生翹曲變形??v剪機的精度最終體現在刀軸上,不但要求刀軸有很好的強度和剛度, 而且對于上下刀軸的平行度、刀軸的旋轉精度,以及刀片和定距隔套的精度都有非常高的要求??梢哉f,精密級的縱剪機其精度與金屬切削機床的精度不相上下。2.1 刀軸的精度縱剪機的精度主要體現為上下刀軸的精度。在縱剪時,刀軸不但承受上下作用的剪切力,還承受剪切力的軸向分力的作用。對于剪切帶材最大厚度為3mm 的縱剪機來說,刀軸的精度可參見表1。

              2.2 刀軸滾動軸承的配置和預緊

              為了達到上述的刀軸精度要求, 除了對刀軸和相關零件進行精密的加32以外,還必須對刀軸上滾動軸承的配置和預緊予以足夠的重視。精密級縱剪機應該采用P4或P5級精度的滾動軸承,并采取預緊措施,即使是普通級縱剪機,如果主要用于剪切厚

              度小于1mm 的帶材,也應該采用精密級滾動軸承及進行預緊。所謂預緊, 就是在滾動軸承安裝時對軸承施加一定的預載荷,消除軸承的工作游隙,并在滾動體和內外圈接觸處產生預變形,使其工作表面的接觸面積增大,從而提高軸承的支承剛度和旋轉精度。簡而言之,就是使滾動軸承在不受外載荷時,內部產生過盈的措施。預緊~-j'-為軸向預緊和徑向預緊??v剪機刀軸滾動軸承的配置和預緊都與金屬切削機床的主軸相似。在縱剪機的固定機架上,靠近刀軸工作部位的軸承常用成對安裝的圓錐滾子軸承或內孑L帶錐度的雙列圓柱滾子軸承,并通過軸向調整來消除徑向游隙實現徑向預緊。刀軸外端一般采用成對角接觸球軸承并進行軸向預緊。由于縱剪機刀軸轉速不高,工作時軸承的溫升也不高,在合理排刀的情況下承受的軸向力也不是很大,因此,只需選擇中等預緊程度的成對角接觸球軸承即可。這種成對角接觸球軸承在軸承組裝時就考慮了在預緊載荷下產生的軸向變形量, 裝配時壓緊相應端面后軸承即處于預緊狀態。也可以采用雙向推力角接觸球軸承,它可以承受雙向軸向載荷,具有良好的剛性,易于裝拆。另外,上述靠近刀軸工作部位的軸承精度比外端軸承精度對刀軸的旋轉精度影響大,因此,在選取軸承精度時,前者要選得高一點。

              2-3 刀片和定距隔套的精度

              如果刀片和定距隔套的精度(YJ片的平面度以及不平行度、厚度公差等)不夠,即使在精密級縱剪機上也無法得到理想的剪切質量和精度, 所以一定要根據用戶對縱剪精度的要求選擇合適的刀片和定距隔套。刀片和定距隔套使用時必須由有經驗的配刀工人對其軸向尺寸精確測量后上下對稱配刀,以減少配刀時刀片間隙的積累誤差。刀片和定距隔套的精度對配刀的效率和準確性有很大的影響。在縱剪作業中配刀極具技術性,所占工作時間的百分比相當高。一套精度較高的刀片和定距隔套將大大提高配刀效率。普通級縱剪機的刀片一般需要達到圖3所示精度。

              3 縱剪機刀座的結構

              3.1 滑塊式(圖4)

              這是出現最早也是最常見的刀座型式。下刀軸的刀座固定在活動機架和固定機架內, 上刀軸刀座在左右滑塊1內,左右滑塊1可在活動機架和固定機架的導軌中由提升螺桿2平行于下刀軸上下移動。左右滑塊1的下面有平衡彈簧3,用來消除提升螺桿2的軸向間隙。上刀軸的位置調節好以后,用鎖緊裝置4將左右滑塊1鎖緊,消除導軌的間隙。為了保證上下刀軸在垂直和水平兩個方向上的平行度,在裝配

              于下刀軸位置一般是固定的, 刀片磨鈍刃磨外圓以后帶材的剪切位置隨之下降,低于帶材的運行平面。為此,有的縱剪機下刀軸刀座也做成滑塊式,可以上下調節以保持帶材剪切位置始終處于帶材的運行平面上,但這樣增加了結構的復雜程度和加工量。為了消除滑塊提升螺桿螺紋間隙的影響, 有的縱剪機采用了下置式滑塊結構。上刀軸的刀座固定在兩個機架內,下刀軸的刀座裝在滑塊內,只調整下刀軸的位置。

              3.2 偏心式(圖5)

              多數為雙偏心式, 即上下刀軸都支承在偏心套1中,上下偏心套1由同步齒輪軸3通過調節齒輪2驅動以相反方向旋轉調節偏心量,從而改變上下刀軸的高度,得到不同的重疊量。這種結構的上下刀軸的平行度由主要零件的加工精度來保證,包括偏心

              套1的偏心值精度、調節齒輪2的精度、調節齒輪2與偏心套1聯接的相位精度等。調節齒輪2的精度等級如果不夠,最好采取消隙措施。偏心式的優點是刀片刃磨后外徑減小,但帶材的剪切位置仍保持不變。另外,由于偏心套與座孔的間隙通過配作可以控制得很小, 而且這種結構能提供較大的承載面積來承受縱剪時的剪切力, 換刀時活動機架移出后,刀軸不會因此增大下垂量。其缺點是偏心套的偏心量不能很大,因此,限制了刀片的刃磨范圍。有的縱剪機采用單偏心式結構, 只是上刀軸支

              承在偏心套中,結構較簡單。缺點是上下刀軸軸線無法在同一垂直平面內。另外這種結構也因刀片刃磨后使帶材的剪切位置隨之下降,低于帶材運行平面。

              3.3 刀軸長度可調式(圖6)這種結構的主要特點是左側的活動機架可以調整到接近刀軸左端最外側的一對刀片, 使刀軸的工

              作長度縮短,從而使刀軸的剛度顯著提高。這樣可以使一臺縱剪機既能適應大寬度薄帶材的剪切, 又能適應小寬度厚帶材的剪切。由于刀軸的撓度與刀軸長度的三次方成正比, 規格為3x1800mm 的縱剪機調整為規格為1200mm 時, 刀軸的最大撓度大約只有前者的三分之一。這樣,當剪切條數相同時,剪切帶材的厚度可以提高到5mm。

              3.4 擺臂式

              這種結構是將上下刀軸固定在上下擺臂4上,

              通過正反螺旋調節機構1, 使上下擺臂4互相靠近或離開,實現上下刀軸中心距的改變,從而調節上下刀片2的重疊量。上下擺臂4之間還設置彈簧消除螺紋間隙的影響。這種結構主要適用于薄帶材的縱剪,結構比上面幾種簡單。以上四種刀座的結構各有優缺點,但是目前所能見到的無論是進口還是國產縱剪機,不外乎都是滑塊式和偏心式的, 而刀軸長度可調式和擺臂式縱剪機只見到有報道,至今尚未得到廣泛使用。

              4 快速換刀

              近年來縱剪線的速度越來越快, 國內縱剪線的速度一般為120m/min,臺灣生產的縱剪線為20Ore/min,歐洲的縱剪線速度已達到400m/min以上??v剪機換刀通常需要30min~45min, 這段時間內整條縱剪線基本處于停機狀態,如果不能快速換刀,縱剪線的高效率就無法體現,成為生產中的瓶頸。下面介紹幾種常見的快速換刀方法,一般只需5min甚至更少的時間,有效的提高了縱剪線的效率。

              4.1 可吊裝式刀軸

              縱剪機的上下刀軸可以用吊車快速裝卸, 主要用于大量生產單一寬度的帶條,平時不拆卸刀片,只

              在刀片刃磨時才予拆解。這種方法的使用場合有局限性,而且在吊裝刀軸時,容易損壞刀片和刀軸。



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