張勇威，鄭雅如

(遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽 111003)

型材鋸切設(shè)備應(yīng)用廣泛，但是目前仍然存在一系列問題，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率，所以針對在線鋸切設(shè)備的技術(shù)性研究十分重要?，F(xiàn)代研究學(xué)者也針對設(shè)備開發(fā)與使用存在的技術(shù)性問題展開了討論，喬輝等人[1]針對提高圓鋼定尺鋸切效率的改進(jìn)措施展開了研究，分析了對圓鋼定尺鋸切效率產(chǎn)生影響的因素，并且針對這些因素提出改進(jìn)措施，使鋸切的穩(wěn)定性以及效率有所提升。馬保棟[2]基于PLC的鑄件鋸切機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，根據(jù)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)了鋸切機(jī)器人穩(wěn)定性以及精確性的提升，使產(chǎn)品鋸切質(zhì)量更為穩(wěn)定。朱澤軍等人[3]重點(diǎn)研究了鋁型材切割精度差以及生產(chǎn)效率低的影響因素，設(shè)計(jì)開發(fā)了相應(yīng)的技術(shù)裝置，有效解決了現(xiàn)有的切割問題，提升切割裝置的實(shí)際應(yīng)用價值。胡浩瑩等人[4]主要根據(jù)施工現(xiàn)場的切割作業(yè)過程進(jìn)行觀察，提出切割作業(yè)耗材耗時等問題，并且制定了相應(yīng)的作業(yè)調(diào)整的方案。劉祥[5]主要針對建筑鋁型材的切割質(zhì)量控制進(jìn)行研究和把控，實(shí)現(xiàn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效控制，為現(xiàn)代鋁型材切割質(zhì)量控制提供了更多的思路。

1 在線鋸切設(shè)備存在的問題及技術(shù)難點(diǎn)

在公司的設(shè)備開發(fā)和生產(chǎn)項(xiàng)目中，相關(guān)技術(shù)人員對型材在線鋸切設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)。目前，型材在線鋸切設(shè)備仍然存在一定的問題，如排屑困難、噪音大、鋸切質(zhì)量低、鋸片磨損嚴(yán)重、切割效率低、工作控制不到位、成本偏高以及過定位等問題。通過設(shè)計(jì)雙鋸片鋁型材中斷鋸，針對設(shè)備存在的如何保證除塵及在線收屑效果，如何確保設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)無噪音，避免機(jī)體晃動，如何保證切割后的型材斷面質(zhì)量以及延長鋸切片的使用壽命，如何通過調(diào)整切割速度節(jié)約時間，提高生產(chǎn)效率，如何保證整個裝置的連貫性工作控制，如何降低成本，如何避免過定位問題等技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了有效的研究，并且提出了相應(yīng)的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了雙鋸片鋁型材中斷鋸裝置的實(shí)施應(yīng)用。

2 技術(shù)改進(jìn)措施

2.1 雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置技術(shù)說明

為解決鋁型材在線鋸切存在的技術(shù)難點(diǎn)，采取了多個技術(shù)措施，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置，該裝置已經(jīng)投入生產(chǎn)和使用。雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置的應(yīng)用場景如圖1所示。

圖1 雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置應(yīng)用場景圖Fig. 1 Double saw blade aluminum on-line alternating interrupt device application scene diagram

如圖2所示，該裝置包括旋風(fēng)除塵器機(jī)構(gòu)、鋸片前進(jìn)機(jī)構(gòu)、薄型材鋸切機(jī)構(gòu)、棒材及厚壁管鋸切機(jī)構(gòu)、鋸片位置實(shí)時檢測機(jī)構(gòu)、車體行走機(jī)構(gòu)、壓輥小船機(jī)構(gòu)、路軌機(jī)構(gòu)以及偏心輪調(diào)整機(jī)構(gòu)。

圖2 雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置結(jié)構(gòu)示意圖ⅠFig. 2 Structural diagram of double saw blade aluminum on-line alternating interrupt device 1

如圖3所示，鋸切機(jī)構(gòu)分為薄型材鋸切機(jī)構(gòu)和棒材及厚壁管鋸切機(jī)構(gòu)，兩組鋸切機(jī)構(gòu)由機(jī)架、滑軌、滑動小車、驅(qū)動機(jī)構(gòu)以及鋸切片組成，其中機(jī)架均固定在行走車體上且兩組鋸切機(jī)構(gòu)中的滑軌沿路軌方向平行布置。保護(hù)罩設(shè)置在鋸切片外部。兩路除塵管對應(yīng)與兩組鋸切機(jī)構(gòu)的頭尾部相連，并由電動閥門進(jìn)行控制。

圖3 雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置結(jié)構(gòu)示意圖IIFig. 3 Structural diagram of double saw blade aluminum online alternating interrupt device 2

2.2 技術(shù)改進(jìn)具體措施

結(jié)合上述雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置結(jié)構(gòu)介紹，對裝置中各個結(jié)構(gòu)功能以及技術(shù)改進(jìn)內(nèi)容進(jìn)行如下介紹。

(1)旋風(fēng)除塵器機(jī)構(gòu)采用高壓高風(fēng)量的風(fēng)機(jī)保證出口風(fēng)速和風(fēng)壓，兩路除塵管對應(yīng)與兩組鋸切機(jī)構(gòu)的頭尾部相連。即一路除塵管與針對薄型材的鋸切機(jī)構(gòu)的頭尾部相連，另一路除塵管與針對棒材及厚壁材的鋸切機(jī)構(gòu)的頭尾部相連，兩路除塵管上均設(shè)有電動閥門以實(shí)現(xiàn)兩路除塵管的獨(dú)立控制，在鋸切機(jī)構(gòu)托板處安裝減震墊進(jìn)一步提高了收屑效率。

(2)鋸片前進(jìn)機(jī)構(gòu)采用變頻電機(jī)帶動齒輪形式，運(yùn)行平穩(wěn)無噪音，可以任意調(diào)整前進(jìn)和后退速度，避免了機(jī)體晃動。

(3)在型材壁厚種類不能統(tǒng)一的條件下，可通過選用合適的鋸切機(jī)構(gòu)以增加鋸切片的使用壽命及切割后型材的端面質(zhì)量。薄型材鋸切機(jī)構(gòu)可根據(jù)選用的鋸片參數(shù)及型材參數(shù)而定，切割空心管材能夠減小型材斷裂處的變形程度；棒材及厚壁管鋸切機(jī)構(gòu)適用于切割實(shí)心棒及厚壁管，通過鋸片齒數(shù)及刀刃形狀、鋸片轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度的完美結(jié)合，鋸切不夾鋸，噪音小，延長鋸片的使用壽命。

(4)由于鋸切棒材的進(jìn)給速度很慢，所以在棒材鋸切機(jī)前端安裝鋸片位置檢測機(jī)構(gòu)。在切割不同型材時候可以在無效距離內(nèi)快速進(jìn)給，節(jié)省大量時間，提高生產(chǎn)效率。

(5)兩組鋸切機(jī)構(gòu)均設(shè)置在車體行走機(jī)構(gòu)上，車體行走機(jī)構(gòu)由其帶動行走至待切割位置(指定位置)。在車體行走機(jī)構(gòu)中，傳動機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在路軌上的齒條以及設(shè)置在行走車體上的齒輪，與減速電機(jī)相連的齒輪與齒條相嚙合；減速電機(jī)固設(shè)在行走車體上。即在減速電機(jī)帶動行走車體上齒輪的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的齒輪沿齒條移動，從而實(shí)現(xiàn)行走車體的移動。此處的車體行走機(jī)構(gòu)中還包括位移傳感器，該位移傳感器設(shè)置在行走車體上，通過實(shí)時監(jiān)測行走車體的移動距離，并由PLC控制系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)移傳感器對行走車體移動位置的限位。同時，鋸切機(jī)構(gòu)中的滑動小車前端設(shè)有位置探測器，對應(yīng)檢測鋸切片的伸出距離。此處的PLC控制系統(tǒng)連接整個裝置，實(shí)現(xiàn)對整個裝置的工作連貫性控制。

(6)壓輥小船機(jī)構(gòu)采用電磁閥控制氣缸伸縮，小船可以在2個鋸切機(jī)頭之間任意切換，配合旋風(fēng)除塵器電動風(fēng)閥可以實(shí)現(xiàn)自動切換，節(jié)省了材料成本及人工成本。

(7)由于滾輪較多容易造成同一平面的過定位，偏心輪調(diào)整機(jī)構(gòu)采用偏心輪調(diào)整方式可以解決過定位問題。

3 技術(shù)措施的作用描述

本文設(shè)計(jì)的一種雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置，包括旋風(fēng)除塵機(jī)構(gòu)、車體行走機(jī)構(gòu)、鋸切機(jī)構(gòu)以及PLC控制系統(tǒng)等，每個機(jī)構(gòu)都有其獨(dú)特的作用和有益效果。其中，旋風(fēng)除塵機(jī)構(gòu)增加了鋸切的收屑效率，增加了排屑力度，減少了噪音、夾鋸、堵屑問題的發(fā)生。整個車體行走機(jī)構(gòu)在路軌上行走，采用減速電機(jī)帶動齒輪傳動的方式實(shí)現(xiàn)行走驅(qū)動，配合位移傳感器等精準(zhǔn)檢測距離以及光通訊進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動感應(yīng)定位，無需人工操作。鋸切機(jī)構(gòu)有兩種，不同型材用不同鋸切片鋸切，減少了鋸切片的磨損程度，提高了鋸切質(zhì)量，避免了鋸切片頻繁更換。位置探測器、位移傳感器等實(shí)時檢測運(yùn)行位置，既可避免空行程浪費(fèi)時間，又能保證切割進(jìn)給的精準(zhǔn)度。鋸片位置檢測可以減少整個系統(tǒng)的循環(huán)時間，為使用方帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

綜合來看，經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)后的雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置提高了加工精度及工作效率，解決了傳統(tǒng)裝置存在的問題。改進(jìn)后裝置與傳統(tǒng)裝置參數(shù)信息對比見表1。從表1可以看出，改進(jìn)后裝置具有一定的優(yōu)勢。其中，改進(jìn)后裝置的鋸切精度較傳統(tǒng)裝置增加了1倍；行走速度較傳統(tǒng)裝置提升了50%左右；鋸切速度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)控，避免了傳統(tǒng)裝置只有單一速度控制的情況；鋸切效率和收屑率較傳統(tǒng)裝置均提高了15%左右；噪音值也低于傳統(tǒng)裝置，體現(xiàn)出了改進(jìn)后裝置的先進(jìn)性和高效性，證明了雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置設(shè)計(jì)和應(yīng)用是可行的和必要的。

表1 改進(jìn)后裝置與傳統(tǒng)裝置工作參數(shù)對比Tab.1 Comparison between working parameters of improved device and traditional device

4 結(jié)束語

結(jié)合現(xiàn)有的在線鋸切設(shè)備研究理論基礎(chǔ)，本文從實(shí)際應(yīng)用方面對型材鋸切存在的斷面質(zhì)量低、噪音大、吸屑效果較差等問題進(jìn)行了針對性的解決，通過設(shè)計(jì)開發(fā)雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)改進(jìn)，使型材鋸切質(zhì)量得到了明顯提升和改善，降低了成本，對型材鋸切整個過程進(jìn)行了有效地控制，極大地滿足了產(chǎn)品鋸切質(zhì)量及控制的要求。公司通過開發(fā)雙鋸片鋁材在線交替中斷裝置的開發(fā)和試制，已經(jīng)成功完成裝置的生產(chǎn)工作，現(xiàn)已投入使用，滿足了企業(yè)生產(chǎn)需求，間接的為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。