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纵剪线纵剪机-泰安鼎基重工
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关于纵剪线设计问题的研究
来源:泰安市鼎基重工机械有限公司 发布日期:2014-2-27 22:31:55 访问次数:

    纵剪机是纵剪线中精度要求高的设备,通过配置在上下刀轴上圆盘刀片的数量和间距,纵剪线可以将卷料展开后连续送进的带材纵向剪纵剪线切成若干条窄带,再由卷取机把这些窄带重新卷成带卷。根据带材厚度的不同,纵剪窄带的条数从几条到几十条,窄带的小宽度应大于或等于圆盘刀片的厚度。16世纪末期的欧洲,先在德国,后来在比利时和英国出现了人力驱动的用轧辊轧制软金属板材的轧机,到17世纪出现了用水力驱动的轧制薄钢板的轧机。1578年布尔默在英国取得了纵剪机早的专利, 是用两根刀轴上的圆盘刀片将软金属扁坯纵向剪成带材。1590年德·博世纵剪线在英国达特福特市制成了第一台这种型式的纵剪机。经历了四百多年的发展,现在常纵剪线见的纵剪机外形如图1所示。它由底座1、活动机架2、上下刀轴3、固定机架4和传动装置
5等几部分组成。
    纵剪机,可以把它的精度分为普通级和精密级。剪切普通的冷轧碳素钢带,一般用普通级纵剪机,剪切有色金属带材,以及马口铁之类的软钢带,通常较薄较软,剪切时容易产生毛刺,应该用精密级纵剪机。纵剪时上下刀片之间的水平间隙只有带材厚度的7%~10% 。例如,纵剪厚度0.3ram 的钢带,刀片间隙为0.03ram,纵剪同样厚度的铝带,刀片间隙为0.02mm,上下刀片的重叠量都是0.15mm。在一台纵剪机上往往有20对以上的刀片同B,i-x,i-~ 材进行纵剪纵剪线分条,保证每一对刀片都有精确的水平间隙和重叠量,是保证纵剪剪切质量的必要前提。因此,纵剪机为了得到良好的剪切质量和剪切精度,首先它的固定机架和活动机架应该具有足够的刚度, 以保证刀轴的精确定位。纵剪机的底座也应有足够的强度和刚度,在纵剪机吊运安装或移动换刀时不会产生翘曲变形。纵剪机的精度终体现在刀轴上,不但要求刀轴有很好的强度和刚度, 而且对于上下刀轴的平行度、刀轴的旋转精度,以及刀片和定距隔套的精度都有非常高的要求。可以说,精密级的纵剪机其精度与金属切削机床的精度不相上下。2.1 刀轴的精度纵剪机的精度主要体现为上下刀轴的精度。在纵剪时,刀轴不但承受上下作用的剪切力,还承纵剪线受剪切力的轴向分力的作用。对于剪切带材大厚度为3mm 的纵剪机来说,刀轴的精度可参见表1。
    2.2 刀轴滚动轴承的配置和预紧
为了达到上述的刀轴精度要求, 除了对刀轴和相关零件进行精密的加32以外,还必须对刀轴上滚动轴承的配置和预紧予以足够的重视。精密级纵剪机应该采用P4或P5级精度的滚动轴承,并采取预紧措施,即使是普通级纵剪机,如果主要用于剪切厚度小于1mm 的带材,也应该采用精密级滚动轴承及进行预紧。所谓预紧, 就是在滚动轴承安装时对轴承施加一定的预载荷,消除轴承的工作游隙,并在滚动体和内外圈接触处产生预变形,使其工作表面的接触面积增大,从而提高轴承的支承刚度和旋转精度。简而言之,就是使滚动轴承在不受外载荷时,内部产生过盈的措施。预紧~-j'-为轴向预紧和径向预紧。纵剪机刀轴滚动轴承的配置和预紧都与金属切削机床的主轴相似。在纵剪机的固定机架上,靠近刀轴工作部位的轴承常用成对安装的圆锥滚子轴承或内孑L带锥度的双列圆柱滚子轴承,并通过轴向调整来消除径向游隙实现径向预紧。刀纵剪线轴外端一般采用成对角接触球轴承并进行轴向预紧。由于纵剪机刀轴转速不高,工作时轴承的温升也不高,在合理排刀的情况下承受的轴向力也不是很大,因此,只需选择中等预紧程度的成对角接触球轴承即可。这种成对角接触球轴承在轴承组装时就考虑了在预紧载荷下产生的轴向变形量, 装配时压紧相应端面后轴承即处于预紧状态。也可以采用纵剪线双向推力角接触球轴承,它可以承受双向轴向载荷,具有良好的刚性,易于装拆。另外,上述靠近刀轴工作部位的轴承精度比外端轴承精度对刀轴的旋转精度影响大,因此,在选取轴承精度时,前者要选得高一点。
    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)不够,即使在精密级纵剪机上也无法得到理想的剪切质量和精度, 所以一定要根据用户对纵剪精度的要求选择合适的刀片和定距隔套。刀片和定距隔套使用时必须由有经验的配
刀工人对其轴向尺寸精确测量后上下对称配刀,以减少配刀时刀片间隙的积累误差。刀片和定距隔套的精度对配刀的效率和准确性有很大的影响。在纵剪作业中配刀极具技术性,所占工作时间的百分比相当高。一套精度较高的刀片和定距隔套将大大提高配刀效率。普通级纵剪机的刀片一般需要达到图3所示精度。
    3 纵剪机刀座的结构
    3.1 滑块式 这是出现早也是常见的刀座型式。下刀轴的刀座固定在活动机架和固定机架内, 上刀轴刀座在左右滑块1内,左右滑块1可在活动机架和固定机架的导轨中由提升螺杆2平行于下刀轴上下移动。左右滑块1的下面有平衡弹簧3,用来消除提升螺杆2的轴向间隙。上刀轴的位置调节好以后,用锁紧装置4将左右滑块1锁紧,消除导轨的间隙。为了保证上下刀轴在垂直和水平两个方向上的平行度,在装配于下刀轴位置一般是固定的, 刀片磨钝刃磨外圆以后带材的剪切位置随之下降,低于带材的运行平面。为此,有的纵剪机下刀轴刀座也做成滑块式,可以上下调节以保持带材剪切位置始终处于带材的运行平面上,但这样增加了结构的复杂程度和加工量。为了消除滑块提升螺杆螺纹间隙的影响, 有的纵剪机采用了下置式滑块结构。上刀轴的刀座固定在两个机架内,下刀轴的刀座装在滑块内,只调整下刀轴的位置。
    3.2 偏心式多数为双偏心式, 即上下刀轴都支承在偏心套1中,上下偏心套1由同步齿轮轴3通过调节齿轮2驱动以相反方向旋转调节偏心量,从而改变上下刀轴的高度,得到不同的重叠量。这种结构的上下刀轴的平行度由主要零件的加工精度来保证,包括偏心
套1的偏心值精度、调节齿轮2的精度、调节齿轮2与偏心套1联接的相位精度等。调节齿轮2的精度等级如果不够,好采取消隙措施。偏心式的优点是刀片刃磨后外径减小,但带材的剪切位置仍保持不变。另外,由于偏心套与座孔的间隙通过配作可以控制得很小, 而且这种结构能提供较大的承载面积来承受纵剪时的剪切力, 换刀时活动机架移出后,刀轴不会因此增大下垂量。其缺点是偏心套的偏心量不能很大,因此,限制了刀片的刃磨范围。有的纵剪机采用单偏心式结构, 只是上刀轴支承在偏心套中,结构较简单。缺点是上下刀轴轴线无法在同一垂直平面内。另外这种结构也因刀片刃磨后使带材的剪切位置随之下降,低于带材运行平面。
    3.3 刀轴长度可调式这种结构的主要特点是左侧的活动机架可以调整到接近刀轴左端外侧的一对刀片, 使刀轴的工作长度缩短,从而使刀轴的刚度显著提高。这样可以使一台纵剪机既能适应大宽度薄带材的剪切, 又能适应小宽度厚带材的剪切。由于刀轴的挠度与刀轴长度的三次方成正比, 规格为3x1800mm 的纵剪机调整为规格为1200mm 时, 刀轴的大挠度大约只有前者的三分之一。这样,当剪切条数相同时,剪切带材的厚度可以提高到5mm。
    3.4 摆臂式这种结构是将上下刀轴固定在上下摆臂4上,通过正反螺旋调节机构1, 使上下摆臂4互相靠近或离开,实现上下刀轴中心距的改变,从而调节上下刀片2的重叠量。上下摆臂4之间还设置弹簧消除螺纹间隙的影响。这种结构主要适用于薄带材的纵剪,结构比上面几种简单。以上四种刀座的结构各有优缺点,但是目前所能见到的无论是进口还是国产纵剪机,不外乎都是滑块式和偏心式的, 而刀轴长度可调式和摆臂式纵剪机只见到有报道,至今尚未得到广泛使用。
    4 快速换刀近年来纵剪线的速度越来越快, 国内纵剪线的速度一般为120m/min,台湾生产的纵剪线为20Ore/min,欧洲的纵剪线速度已达到400m/min以上。纵剪机换刀通常需要30min~45min, 这段时间内整条纵剪线基本处于停机状态,如果不能快速换刀,纵剪线的高效率就无法体现,成为生产中的瓶颈。下面介绍几种常见的快速换刀方法,一般只需5min甚至更少的时间,有效的提高了纵剪线的效率。
    4.1 可吊装式刀轴纵剪机的上下刀轴可以用吊车快速装卸, 主要用于大量生产单一宽度的带条,平时不拆卸刀片,只在刀片刃磨时才予拆解。这种方法的使用场合有局限性,而且在吊装刀轴时,容易损坏刀片和刀轴。
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