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(中色科技股份有限公司,河南 洛陽 471003)

影響圓盤剪帶材剪切質(zhì)量的因素分析

肖磊,郭坤龍

(中色科技股份有限公司,河南 洛陽471003)

介紹了圓盤剪在設(shè)計(jì)、制造以及使用中影響圓盤剪精度的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù):刀盤、側(cè)隙、重疊量等,結(jié)合工作中的經(jīng)驗(yàn)對(duì)圓盤剪關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析和探討,通過合理的設(shè)計(jì)、制造及使用方法使圓盤剪剪切出的帶材質(zhì)量合格、穩(wěn)定,對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)、制造和使用具有積極的參考價(jià)值.

圓盤剪; 帶材; 剪切; 側(cè)隙; 重疊量; 精度

0 前 言

圓盤剪是用于剪切帶材邊部,消除帶材邊部缺陷,保證帶材寬度一致的裝置.現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于冶金工廠連續(xù)生產(chǎn)線上,如:冷軋機(jī)組、清洗機(jī)組、酸洗機(jī)組、重卷機(jī)組和拉彎矯直機(jī)組等[1].圓盤剪的作用非常關(guān)鍵,直接影響最終帶材的質(zhì)量.因此,圓盤剪的設(shè)計(jì)、制造以及日常維護(hù)對(duì)其精度影響是至關(guān)重要的.

1 圓盤剪主要技術(shù)參數(shù)

圓盤剪的主要技術(shù)參數(shù)包括刀盤直徑與厚度、側(cè)向間隙、重疊量和滾珠絲杠的精度.特別是側(cè)向間隙與重疊量,直接影響剪切帶材的質(zhì)量.針對(duì)不同厚度、不同材質(zhì)的帶材,側(cè)隙與重疊量各不相同,需要設(shè)計(jì)者根據(jù)具體情況分析確定.圖1為側(cè)向間隙與重疊量的位置關(guān)系圖.

1.1 刀盤直徑與厚度

刀盤一般為薄圓柱狀,通過一對(duì)刀盤上下錯(cuò)位,下刀盤在內(nèi)側(cè),上刀盤在外側(cè),相互平行布置,調(diào)整出合適的重疊量與側(cè)向間隙,帶材在刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中擠壓剪切掉不平整的廢邊.

刀盤直徑、厚度一般根據(jù)所需剪切板材的厚度和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合確定,見表1.

圖1 側(cè)向間隙與重疊量位置關(guān)系圖Fig.1 Relationship between backlach and overlap about the shear

表1 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選擇的圓盤剪刀盤直徑Tab.1 Disk shear diameter according to the practical experience

刀盤作為損耗件,其制造精度與硬度對(duì)其使用壽命影響較大,刀盤平面度要求在0.002 5 mm以內(nèi),兩面平行度要求可相對(duì)降低至0.005 mm以內(nèi),硬度要求也很高,因此合理的制造工藝及加工設(shè)備是保證刀盤質(zhì)量的關(guān)鍵.

1.2 側(cè)向間隙

在生產(chǎn)過程中,圓盤剪兩側(cè)刀盤的側(cè)隙、重疊量要盡可能調(diào)整一致.因?yàn)閭?cè)隙小的一側(cè)剪切速度快,極易導(dǎo)致帶材跑偏,重疊量小的一側(cè)剪切力大,也容易導(dǎo)致帶材跑偏.對(duì)圓盤剪來說,側(cè)隙比重疊量更加重要,但也更難以保證.

剪切鋁帶冷軋板帶時(shí),刀盤的側(cè)向間隙取被切帶材厚度的7%～10%;剪切厚度<0.15 mm的薄帶時(shí),側(cè)向間隙接近0,使上下刀盤彼此接觸,甚至帶有不大的壓力;剪切熱軋板帶時(shí),側(cè)隙取被切金屬厚度的12%～16%.裝配調(diào)整時(shí),可通過修磨上下刀軸上的補(bǔ)償環(huán)來滿足出廠要求的側(cè)隙值,然后先調(diào)整重疊量為負(fù)值,在上下剪刃分開后,用塞尺沿帶材運(yùn)動(dòng)方向塞入,以驗(yàn)證側(cè)隙值.在實(shí)際生產(chǎn)使用時(shí),往往需要剪切不同厚度的帶材,側(cè)隙可通過設(shè)計(jì)與便于拆卸的調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整[2].

側(cè)隙過小時(shí),會(huì)導(dǎo)致圓盤剪負(fù)荷過大,切斷面積過大,刀盤磨損嚴(yán)重,使用周期較短,帶材容易出現(xiàn)切邊發(fā)亮和毛邊現(xiàn)象;側(cè)隙過大時(shí),帶材會(huì)出現(xiàn)裂紋無法重合,剪切面不平整,甚至帶材被撕裂.因此合理的側(cè)隙值對(duì)帶材剪切質(zhì)量是至關(guān)重要的.

1.3 重疊量

一般來說,重疊量太大,剪切力就會(huì)增大,帶材剪切后,邊部就會(huì)彎曲甚至扣頭;重疊量過小,帶材就會(huì)出現(xiàn)無法剪切或者剪不斷等現(xiàn)象.重疊量是根據(jù)需要剪切帶材的厚度來確定的,見表2.

表2 重疊量選擇Tab.2 Choice of the overlap

常見的圓盤剪重疊量調(diào)整大多通過將上刀軸安裝在偏心盤上,通過人工旋轉(zhuǎn)偏心盤來調(diào)整.一旦需要剪切不同厚度帶材,就需要調(diào)整一次,增加停機(jī)時(shí)間與人工,調(diào)整起來精度低,速度慢,費(fèi)時(shí)費(fèi)力.設(shè)計(jì)需要考慮增加自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu),電機(jī)帶動(dòng)大速比的減速機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng),配備可靠的檢測(cè)元器件,自動(dòng)精確控制,操作者輸入來料厚度,系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整到所需的刀盤重疊量和側(cè)向間隙的目標(biāo)值.

2 軸承的選用

設(shè)計(jì)時(shí)刀軸盡量選用高精度的徑向和推力軸承,提高刀軸軸承的游隙等級(jí),保證裝配后刀軸的旋轉(zhuǎn)精度.圓盤剪裝配完成后,刀軸的徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)精度是圓盤剪質(zhì)量好壞的關(guān)鍵.承受徑向力和軸向力的軸承精度盡量選擇P5精度以上承受中度預(yù)緊,以保證刀軸徑向和軸向的穩(wěn)定性.

3 制造精度

圓盤剪對(duì)加工精度和裝配精度要求都非常高.冷軋線上圓盤剪裝配后,要求每個(gè)刀盤端面跳動(dòng)值≤0.03 mm,刀盤徑向跳動(dòng)值≤0.03 mm,拉彎矯直機(jī)組上的端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)的要求達(dá)到0.005 mm以下.為了滿足上述要求,關(guān)鍵零件,如:刀軸、刀盤、刀盤鎖緊螺母和偏心套等機(jī)械加工精度要求更高,這些零件一定要盡量選用在高精度數(shù)控機(jī)床上加工,否則極易超差.如果上下刀軸、刀盤和偏心套等關(guān)鍵零件尺寸或形位公差出現(xiàn)超差,將直接影響裝配后刀盤旋轉(zhuǎn)精度,無法裝配出滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)備.

軸向竄動(dòng)直接影響側(cè)隙值的大小,導(dǎo)致圓盤剪系統(tǒng)剪切不穩(wěn)定.單個(gè)刀軸裝配時(shí),調(diào)整承受軸向載荷的軸承中度預(yù)緊,將軸承游隙控制到位以防止刀軸竄動(dòng).用千分表對(duì)軸向竄動(dòng)進(jìn)行檢測(cè),承受50～60 kg軸向力后,刀軸軸向竄動(dòng)變化應(yīng)在0.005～0.010 mm內(nèi).

4 維護(hù)與保養(yǎng)

正確維護(hù)是保證圓盤剪發(fā)揮其生產(chǎn)能力的必要前提.圓盤剪使用一段時(shí)間后,要定期進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng),及時(shí)更換損壞的圓盤刀片,定期檢查各刀軸的穩(wěn)定性、側(cè)隙與重疊量的變化以及軸承及各處潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑情況,對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定、記錄并及時(shí)調(diào)整.

使用過程中,操作者應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際優(yōu)化出口帶材的控制速度,盡量使帶材運(yùn)行平穩(wěn),避免在生產(chǎn)線上頻繁加、減速,并適當(dāng)縮短加、減速時(shí)間.

5 總 結(jié)

介紹了圓盤剪從設(shè)計(jì)、制造到使用中對(duì)圓盤剪精度影響的主要注意事項(xiàng).在保證圓盤刀精度、合理的側(cè)隙、合理的重疊量、刀軸精度以及裝配精度的情況下,圓盤剪生產(chǎn)過程中能夠獲得高質(zhì)量的剪切帶材,通過合理的維護(hù)使用方法能夠提高成品率和生產(chǎn)效率.

[1]劉啟森.板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1984.

[2]程傳奇.圓盤剪在帶材生產(chǎn)設(shè)備中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].有色金屬加工,2010,39(2):51-53.

TheFactorAnalysisofCuttingStripQualityAboutCircleShear

XIAOLei,GUOKun-long

(ChinanonferrousmetalsprocessingtechnologyCo.,Ltd.,Luoyang471003,China)

This paper introduces the key technique points and main technical parameters which influence the precision about circle shear in the design、manufacture and use: cutter, backlash, overlap, these key points in the design, manufacture are analyzed and discussed accord the author's experience about circle shear for sever years. Through reasonable methods in the design, manufacture and use, the circle shears could make high quality and stability strip. This paper has a positive reference value related to the designer, manufacturer and user.

circle shear; strip; cutting; backlash; overlap; precision

1005-2046(2014)01-0030-03

2013-11-21

肖磊(1986-),男,助理工程師,主要從事質(zhì)量管理工作.E-mail:xiaolei52613@163.com.

TG333.2+1

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