趙天宇，于有冬

1.一重集團大連設計研究院有限公司工程師，遼寧 大連 116600

2.一重集團大連設計研究院有限公司高級工程師，遼寧 大連 116600

近年來，鋼鐵企業(yè)對板材剪切斷口質(zhì)量的要求在不斷提高，鋼板切口斷面毛刺≤0.5 mm，斷面垂直度90°±1°，這些工藝技術指標的提出對剪切質(zhì)量和剪切精度提出了更高要求。使用情況表明，剪刃間隙是影響剪切質(zhì)量的重要因素之一，同時,也影響到剪切力的大小及剪刃壽命。因此，研究剪刃間隙調(diào)整的原理、方法及結構對提高產(chǎn)品的剪切質(zhì)量非常必要。

1 機構原理

剪刃間隙調(diào)整裝置由電機帶動蝸輪蝸桿減速機，驅(qū)動蝸輪千斤頂上下運動，蝸輪千斤頂通過調(diào)整斜楔把垂直運動轉(zhuǎn)化為水平運動，從而使上剪刃產(chǎn)生移動，實現(xiàn)剪刃間隙的調(diào)節(jié)（見圖1）。調(diào)整電機為短時可逆工作制，當其工作時，主電機不能工作,反之亦然。該裝置設置在機架上方，通過同步軸實現(xiàn)機械同步。

2 剪刃間隙的調(diào)整方法

2.1 平行度

圖1 機構簡圖

在調(diào)整剪刃間隙時經(jīng)常出現(xiàn)剪刃不平行的情況，固定側與移動側的間隙相差較大，因為同—側有4個斜楔滑板，只有當4個斜楔滑板完全平行，才能保證剪刃間隙的平行。此外，當上刀架滑板、導板出現(xiàn)磨損，或其加工尺寸不一致，都將導致剪刃間隙不平行。

當出現(xiàn)剪刃不平行時，除了在大修中更換滑板、導板等磨損件之外，還可以在線進行調(diào)整。由于4個斜楔滑板是連在一起同時升降的，可以將其中—個或兩個斜楔的渦輪減速機聯(lián)軸器拆開，單獨盤動相關導板單獨升降，同時測量剪刃間隙的平行度，當平行度達到要求后再將聯(lián)軸器連起來。

2.2 剪刃間隙調(diào)整范圍

理論上剪刃間隙調(diào)整范圍一般為0.4～7 mm。但在現(xiàn)場剪切板厚5～50 mm時，調(diào)整范圍只能達到0.4～5 mm。出現(xiàn)偏差的主要原因，一是前面板上的壓緊蝶簧過緊，二是調(diào)整電機功率偏小。所以，要將剪刃間隙調(diào)整到設計規(guī)定范圍，首先應調(diào)整前面板上彈簧的調(diào)整螺栓，保證彈簧不要過緊，使得幾組壓板受力相同，工作面保持在同一平面內(nèi)。如果斜楔滑板仍然移動困難，適當增大調(diào)整電機的功率是最好的解決辦法。

在設備初次安裝中，要保證前面板上的活動斜楔與固定斜楔之間裝配間隙為0.4～1 mm，裝配后應保證上刀架后側的調(diào)整斜楔在同一平面上，滑動面應充分接觸，要保證滑動面接觸點大于2/20×20 mm。

3 剪刃間隙取值

3.1 對剪切過程的影響

為了模擬剪刃間隙取值大小對剪切過程的影響，以某鋼鐵公司3800滾切式定尺剪為例，分別設定剪刃間隙為1 mm、2 mm和3 mm，將各剪切力—行程曲線放在同一張圖中進行分析（見圖2、表 1）。

（1）對于不同的剪刃間隙，剪切力－剪刃行程曲線的變化趨勢基本相同；剪刃間隙在變化時，所需要的剪切力有小的變化。這說明在一定的變化范圍內(nèi)，間隙對剪切力有很小的影響。間隙增大時，雖然增加了塑性變形區(qū)，但同時由于變形區(qū)拉應力增加，更有利于裂紋的擴展，在這兩方面因素綜合作用下剪切力峰值隨剪刃間隙的增大反而有所減小；

圖2 剪切力—行程曲線

表1 剪刃間隙取值對剪切過程的影響

（2）增大剪刃間隙后，需要更多的載荷步 (剪切行程)才能剪斷鋼板。這是因為間隙增大時，大大增加了塑性變形區(qū)域，所以需要上剪刃運動較長的距離才能剪斷板材，表1中剪切時間也證明這一點；

（3）剪刃間隙對板材斷面收縮率有較大影響，隨著剪刃間隙增大，斷面收縮率不斷變大；（4）剪刃間隙對斷口曲率半徑幾乎沒有影響。仿真結果證明剪刃間隙變化對板材的斷口質(zhì)量影響最大。

3.2 對斷口質(zhì)量影響

由于剪刃間隙取值太小會造成剪切端面不整齊、下端毛刺、出現(xiàn)二次剪斷面，另外隨著剪切力的增加，刃口同板邊的摩擦加劇，磨損加快；而間隙太大，又會產(chǎn)生塌邊、毛刺、剪切端口凸臺等缺陷，所以正確的剪刃間隙取值對剪切質(zhì)量尤為重要（見圖 3）。

圖3 剪刃間隙大小與端面的關系

3.3 取值方法

剪刃間隙的取值與鋼板的厚度及鋼板的機械性能有關

式中，S—剪刃間隙（mm）；A—經(jīng)驗數(shù)值；h—鋼板厚度 （mm）；C一間隙修正值（mm）。

目前國內(nèi)寬厚板剪切線常用的剪刃間隙經(jīng)驗公式：

國外在剪刃間隙取值上雖有所區(qū)別，但也都與鋼板厚度密切相關（見圖4），對不同板厚應參考經(jīng)驗公式不斷進行修正。需要注意的是剪刃間隙值與鋼板厚度不是絕對的線性關系，修正取值時還應充分考慮其它因素對的剪刃間隙的影響，特別需要注意以下幾種狀況：

圖4 國外寬厚板剪切線使用的剪刃間隙取值表

(1)鋼板溫度相對較高時，鋼板強度降低，易發(fā)生剪切變形，容易出現(xiàn)塌邊、毛刺過高等缺陷，出現(xiàn)這種情況時應適當減小剪刃間隙；

(2)剪切硬度較高的鋼板時，應適當減小剪刃間隙，否則會出現(xiàn)波浪狀剪切斷口；

(3)在剪切過程中，刃口會隨剪切次數(shù)的增加而磨損，剪刃圓角半徑變大，而剪刃圓角半徑對斷口曲率半徑及斷面收縮率有較大影響，圓角半徑越大斷口曲率半徑、斷面收縮率也越大，此時如不及時減小剪刃間隙，剪后鋼板斷口處就會出現(xiàn)窩邊、撕裂等缺陷，并且會大大縮短剪刃壽命；

(4)出現(xiàn)二次剪切面會降低鋼板的對接性能，鋼板對焊時容易形成空隙層。因此在出現(xiàn)二次剪切面時必須要增大剪刃間隙。

4 調(diào)整斜楔結構改進

4.1 存在的問題

（1）目前，滾切式定尺剪剪刃間隙調(diào)整裝置的結構中固定斜楔靠斜楔擋塊固定在主減速機上，其前面裝有上刀架、前架體，后面有主減速機，當更換斜楔調(diào)整機構的滑板時，必須先將前架體、上刀架依次全部拆卸，更換時間長達2～4天，并且拆卸后，設備的精度已發(fā)生變化，需要重新調(diào)試；

（2）為保證斜楔的水平運動，斜楔擋塊必須選用自潤滑材料，在滾動剪切過程中斜楔擋塊承受很大的作用力，非常容易損壞。

4.2 結構的改進

改進結構特點在于取消斜楔的斜楔擋塊，改為用擋塊在上部定位斜楔，支承板在下部支撐，并配有安裝銷。

擋塊固定在主減速機上后,先將固定側斜楔放置在設計安裝位置并用安裝銷固定，安裝銷插在主減速機側壁筋板上。再將支撐板安裝在主減速機底部用于固定側斜楔的下部支撐。為保證斜楔機構運動平穩(wěn)，固定側斜楔上、下配有自潤滑滑板，上部自潤滑滑板與擋塊之間的間隙為0.1～0.2 mm，下部自潤滑滑板與支承板之間的間隙為0.8 mm。

改進后，更換滑板時只須將安裝銷和下部支承板拆掉，就可以直接將斜楔及滑板從底部抽出，更換方便快捷（見圖5、圖6）。

圖5 改進后剪刃間隙調(diào)整斜楔的結構

圖6 剪刃間隙調(diào)上部和下部結構示意

5 結語

采用上述方法可以將剪刃間隙調(diào)整到合理范圍，提升斷口質(zhì)量及定尺的精度，減少使用故障；

現(xiàn)場實踐證明新結構安裝維護更加方便，杜絕斜楔擋塊故障的發(fā)生，提高了剪切效率。