(許昌學(xué)院 電氣機電工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

在工業(yè)生產(chǎn)中，切割金屬管料時大多使用臥式帶鋸床，砂輪切割機等.加工方式一般為手工壓緊，單根切割，因而工人勞動強度大，切割數(shù)量有限.目前，臥式帶鋸切斷機一般由電動機帶動變速箱變速后直接驅(qū)動鋸盤轉(zhuǎn)動[1]，然后帶動鋸刀進(jìn)行切削，這種傳動方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低，并且容易出現(xiàn)故障，卸料多由人工操作完成，安全性差，自動化程度不高.

1 臥式帶鋸切斷機結(jié)構(gòu)

圖1 臥式帶鋸床結(jié)構(gòu)簡圖

針對上述帶鋸切斷機結(jié)構(gòu)及加工中存在的問題，文章對某型帶鋸切斷機結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化升級，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.帶鋸橫梁由左梁、中梁、右梁結(jié)合而成，左梁左端通過進(jìn)刀油缸做升降運動，左梁右端通過鉸鏈連接在工作臺上.右梁箱內(nèi)有主動輪，主動輪由馬達(dá)帶動，左箱內(nèi)有被動輪，被動輪安裝在張緊裝置上，帶鋸條在兩輪的作用下作回轉(zhuǎn)運動，帶鋸運動的穩(wěn)定和精度由中梁上左、右導(dǎo)向臂中的導(dǎo)向軸承提供保證.機床主軸轉(zhuǎn)動由右梁后下面的馬達(dá)直接帶動，可以使帶鋸切斷機實現(xiàn)無級變速.被切料軸向壓緊及徑向壓緊由對應(yīng)油缸帶動相應(yīng)裝置完成，卸料由卸料缸帶動工作臺傾斜，使成品件自動滑落.根據(jù)臥式帶鋸切斷機的工作原理及加工特點，液壓系統(tǒng)可實現(xiàn)的動作循環(huán)過程為軸向、徑向壓緊缸同步壓緊工件→馬達(dá)旋轉(zhuǎn)→進(jìn)刀缸工作→進(jìn)刀缸退回→軸向、徑向缸松開→卸料缸伸出→卸料缸返回.

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計

液壓系統(tǒng)作為所述帶鋸式切斷機的主要驅(qū)動機構(gòu)，用來控制切斷機完成雙向壓緊、自動切斷、自動卸料等動作.該液壓系統(tǒng)由軸向、徑向壓緊缸、馬達(dá)、卸料缸、進(jìn)刀缸等組成.根據(jù)系統(tǒng)的工作過程和動作特點，文章設(shè)計的臥式帶鋸式切斷機液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示[2-4].

系統(tǒng)主要工作流程如下.

系統(tǒng)啟動：按下啟動按鈕，電磁鐵1YA、7YA得電.

注：1—油箱，2—油泵，3—單向閥，4—卸料缸，5—分流閥，6、7—壓力繼電器，8—軸向壓緊缸，9—徑向壓緊缸，10—馬達(dá)，11—進(jìn)刀缸，12—電液比例換向閥，13、14、15—三位四通電磁換向閥，16—溢流閥.圖2 液壓系統(tǒng)圖

液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)：電磁鐵7YA得電，電液比例換向閥(12)右位動作，油液經(jīng)單向閥(3)、電液比例換向閥(12)進(jìn)入馬達(dá)(10)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動張緊的帶鋸條作回轉(zhuǎn)運動，運動速度由電液比例換向閥(12)控制.

軸向、徑向壓緊缸同步伸出夾緊工件：電磁鐵1YA得電，油液經(jīng)單向閥(3)進(jìn)入電磁換向閥(14)左位，通過流量分配閥(5)將相同流量的油路分別送入軸向壓緊缸(8)的左腔、徑向壓緊缸(9)的上腔，實現(xiàn)軸向、徑向同步夾緊工件，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時，壓力繼電器(6)、(7)分別發(fā)出信號，電磁鐵5YA得電.

進(jìn)刀缸工作：電磁鐵5YA得電，油液經(jīng)單向閥(3)、電磁換向閥(13)左位進(jìn)入進(jìn)刀缸11無桿腔，活塞桿伸出，推動鋸梁下降，鋸條下降接觸工件進(jìn)行切割，當(dāng)碰到光電開關(guān)時，電磁鐵5YA失電，2YA、6YA同時得電.

進(jìn)刀缸退回→軸向、徑向壓緊缸松開：電磁鐵6YA得電，電磁換向閥(13)右位工作，油液通過該閥右位進(jìn)入進(jìn)刀油缸(11)有桿腔，活塞桿縮回，帶動鋸梁上升；電磁鐵2YA得電，電磁換向閥(14)右位工作，油液分別進(jìn)入軸向壓緊缸(8)和徑向壓緊缸(9)有桿腔，推動活塞桿縮回，松開工件，碰到接近開關(guān)時，電磁鐵2YA失電，3YA得電.

卸料缸伸出：電磁鐵3YA得電，電磁換向閥(15)左位工作，油液經(jīng)過單向閥(3)、電磁換向閥(15)進(jìn)入卸料缸(4)下腔，推動活塞桿帶動工作臺傾斜進(jìn)行卸料，碰到位置檢測裝置時，卸料動作結(jié)束，電磁鐵3YA失電，同時電磁鐵4YA得電.

卸料缸返回：電磁鐵4YA得電，電磁換向閥(15)右位工作，推動工作臺升起.

3 系統(tǒng)主要元件設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有帶鋸式切斷機的結(jié)構(gòu)特點，參照《機械加工工藝師手冊》，初定鋸帶輪直徑D=470 mm，鋸帶長度L=4 100 mm，寬38 mm，厚0.8 mm，則鋸帶輪厚度為40 mm[5].

3.1 液壓馬達(dá)

3.2 軸向、徑向壓緊缸

由《機床夾具手冊》得[6]，軸向夾緊力Wk1=K×F=3.369×2 154.7=7 259.2 N，徑向壓緊力Wk=K×F/(u1+u2)=3.369×2 154.7/(0.16+0.18)=21 350.5 N.

3.3 進(jìn)刀缸

3.4 卸料缸選擇計算

卸料油缸活塞桿上實際作用力為鋸切圓管件重量和工作臺自重力之和，作用力大致為

因此選擇型號為HSG.L-40/16.H-1131.350的雙耳環(huán)鏈接型卸料油缸.

3.5 油泵

4 其它元件選型

其它元件型號性能參數(shù)見表1所示[8].

表1 閥類元件及其它輔助元件表

5 結(jié)語

根據(jù)用于加工鋼管割斷機的結(jié)構(gòu)特點，對其液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，并選擇了系統(tǒng)所需要的液壓元件.本液壓系統(tǒng)是在對臥式帶鋸切斷機進(jìn)行對比而改進(jìn)的設(shè)計，使得刀具可以切割各種材質(zhì)的型材，設(shè)備的加工范圍更大、自動化程度更高，并且結(jié)構(gòu)緊湊，加工過程中精度高、鋸縫窄、噪聲小、操作方便，很好地滿足了市場需求.