碎邊剪切機(jī)的制造

李 恒，唐 娟

(1.博世力士樂(lè) (常州)有限公司，江蘇常州213164;2.常州冶金技師學(xué)院，江蘇常州213019)

0 前言

碎邊剪是精軋生產(chǎn)線(xiàn)上一臺(tái)非常重要的冶金設(shè)備，它布置在圓盤(pán)剪的后面，與圓盤(pán)剪配合使用。主要有三部分組成:即刀盤(pán)和刀軸裝置，驅(qū)動(dòng)裝置，開(kāi)口度調(diào)整裝置。該設(shè)備裝配精度高，制造復(fù)雜。碎邊剪在使用過(guò)程中，整機(jī)的制造精度直接影響到剪切的質(zhì)量，其中傳動(dòng)系零件與箱體零件的加工尤其關(guān)鍵。本文以梅山鋼鐵公司酸軋線(xiàn)碎邊剪機(jī)為例，從其原理和主要關(guān)鍵零部件的加工工藝方案詳細(xì)闡述了碎邊剪機(jī)的制造，裝配及檢測(cè)。

1 碎邊剪的工作原理與參數(shù)

碎邊剪的主要功能是將圓盤(pán)剪切下的帶邊切碎。由于帶鋼兩邊都需剪齊，所以在帶鋼邊緣兩側(cè)各安裝一臺(tái)圓盤(pán)剪和碎邊剪，對(duì)稱(chēng)布置的機(jī)架箱體為焊接結(jié)構(gòu)。每臺(tái)碎邊剪各有2個(gè)刀盤(pán)，每個(gè)刀盤(pán)裝六把刀，如同齒輪嚙合一樣，靠上下刀的嚙合過(guò)程把圓盤(pán)剪切下來(lái)的廢邊剪成定長(zhǎng)碎段。為了防止上、下刀軸傳動(dòng)齒輪的齒側(cè)隙影響刀片側(cè)隙，主傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)采用了一對(duì)具有齒隙補(bǔ)償功能的主副斜齒輪機(jī)構(gòu)。主斜齒輪和副斜齒輪 (又稱(chēng)調(diào)隙齒輪盤(pán))在定位銷(xiāo)的導(dǎo)向下，用墊片調(diào)整，使其錯(cuò)位，達(dá)到消除與從動(dòng)斜齒輪嚙合齒隙的目的 (見(jiàn)圖1)。

圖1 主副斜齒輪Fig.1 Primary and slave helical gears

為了剪切各種不同寬度的板帶，必須移動(dòng)機(jī)架以調(diào)整兩對(duì)刀盤(pán)的開(kāi)口度，開(kāi)口度的調(diào)整是由裝在碎邊剪下的帶有左右旋向的一根絲杠來(lái)完成的，如圖2所示。絲杠的一端用液壓馬達(dá)傳動(dòng)，左碎邊剪下面是左旋絲杠，右碎邊剪下邊是右旋絲杠。所以絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)可以使左右碎邊剪對(duì)稱(chēng)于機(jī)器中心線(xiàn)同時(shí)內(nèi)移或外移。

圖2 碎邊剪切機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure diagram of scrap cutter

碎邊剪的主要參數(shù):

碎邊厚度/mm 2.0～3.0

碎邊速度/m/min 最大300

廢料尺寸/mm 最大50×235

主傳動(dòng)電機(jī)功率/kW 95

碎邊剪的最終調(diào)整精度:

(1)齒側(cè)隙/mm 0.01～0.03

(2)刀側(cè)隙/mm 0.15(+0.02～－0.02)

2 關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)

(1)傳動(dòng)齒輪鍵槽中心線(xiàn)與基準(zhǔn)面上對(duì)應(yīng)齒溝中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)度偏差小于±0.02 mm。主副斜齒輪的合裝加工及主被動(dòng)傳動(dòng)斜齒輪齒側(cè)隙的調(diào)整。

(2)刀盤(pán)和刀軸的錐配加工。

(3)刀片的加工。

(4)碎邊剪裝配時(shí)刀側(cè)隙的調(diào)整與檢測(cè)。

3 碎邊剪主要件加工工藝

3.1 齒輪

齒輪是傳動(dòng)系統(tǒng)中重要零件，它的制造精度直接影響到機(jī)器的傳動(dòng)精度。

齒輪設(shè)計(jì)精度為6級(jí)，故需進(jìn)行磨齒，齒輪內(nèi)孔的鍵槽對(duì)基準(zhǔn)面齒溝中心線(xiàn)有對(duì)稱(chēng)度要求，我們?cè)诩庸ね挲X輪后利用工裝進(jìn)行線(xiàn)切割鍵槽，具體方案如下:

(1)主傳動(dòng)齒輪與調(diào)隙齒輪盤(pán)一起在滾齒機(jī)上加工，留磨余量;

(2)主傳動(dòng)齒輪與調(diào)隙齒輪盤(pán)及調(diào)整墊用螺栓連接并與刀軸裝配;

(3)從動(dòng)齒輪滾齒刀加工，最后安裝到刀軸上磨齒;

(4)銷(xiāo)孔配鉆，安裝銷(xiāo);

(5)主傳動(dòng)齒輪與調(diào)隙齒輪一起磨削至成品;

(6)檢測(cè)并磨削調(diào)整墊，使主副傳動(dòng)齒輪齒隙嚙合滿(mǎn)足要求;

(7)利用加工鍵槽工裝線(xiàn)切割鍵槽。

齒輪加工中必須保證鍵槽與基準(zhǔn)面齒溝中心線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度，需要采用如圖3所示工裝。

圖3 齒輪鍵槽加工工裝Fig.3 Jig for machining keyway of gear

3.2 刀盤(pán) (圖4)

刀盤(pán)上裝有6把剪刃，上下刀盤(pán)6把刀各自相對(duì)應(yīng)，它們的間隙和重合度應(yīng)均勻一致，即6把刀分度均勻一致。所以6等分槽的加工位置一定要準(zhǔn)確。刀盤(pán)的工藝方案設(shè)計(jì)如下:

粗車(chē)端面及外圓、內(nèi)孔→調(diào)質(zhì)處理→半精車(chē)外圓，以外圓定位，平端面，數(shù)控車(chē)錐孔，以錐孔定位加工鍵槽，上芯軸工裝，以錐孔定位加工外圓→以錐孔定位銑六等分槽→鉆各處螺孔及銷(xiāo)孔，刀盤(pán)錐孔的加工很重要，此錐孔在加工過(guò)程中用錐度塞規(guī)檢驗(yàn)。

圖4 刀盤(pán)Fig.4 knife disc

3.3 刀軸 (圖5)

圖5 刀軸Fig.5 Cutter shaft

刀軸是碎邊剪中重要傳動(dòng)零部件，一端裝配刀盤(pán)，一端裝配傳動(dòng)齒輪。為了拆卸方便，刀軸與刀盤(pán)的配合部位，設(shè)計(jì)成錐面。為了保證刀軸與刀盤(pán)的配合，在刀軸的加工工藝中，要求刀軸與刀盤(pán)配磨。

刀軸的加工工藝設(shè)計(jì)如下:

粗車(chē)→調(diào)質(zhì)→精車(chē)各檔外圓→精車(chē)錐檔→磨各檔外圓→與刀盤(pán)配磨錐檔外圓→銑鍵槽。

3.4 刀片 (圖6)

圖6 刀片F(xiàn)ig.6 Cutter blade

刀片是碎邊剪的重要零件，由它實(shí)現(xiàn)最終剪碎帶鋼。刀口需要先加工成平面，整體淬火，然后裝到刀盤(pán)上精磨刃口?，F(xiàn)場(chǎng)修磨是靠制造廠(chǎng)提供的類(lèi)似刀盤(pán)的修磨裝置在現(xiàn)場(chǎng)車(chē)間修磨。每次修磨都在刀片下面墊一定高度的墊片，然后將刀片外圓直徑修磨至設(shè)計(jì)尺寸后將該墊片和刀片裝到碎邊剪刀盤(pán)上。

刀片的加工工藝設(shè)計(jì)如下:

鍛造毛坯→退火處理→粗銑刀片→淬火→精磨各面，刃口留裝配磨余量→裝配后刀盤(pán)精磨刃口。

3.5 箱體

碎邊剪的箱體是放置傳動(dòng)系零部件和刀軸刀盤(pán)組件的支座體。軸承孔的位置和尺寸公差有較高的要求。碎邊剪箱體分為上中下三個(gè)箱體。工藝安排如下:

箱體焊接→焊后矯正消除內(nèi)應(yīng)力→噴丸后涂防銹漆→粗加工箱體→合箱面加工→上中下箱體合箱，分別加工定位銷(xiāo)孔→上定位銷(xiāo)→粗精鏜軸承孔。

4 碎邊剪裝配后的調(diào)整與檢測(cè)

4.1 齒側(cè)隙的調(diào)整與檢測(cè)

通過(guò)磨削主副斜齒輪之間的墊片厚度，使主從傳動(dòng)齒輪齒側(cè)隙調(diào)整至設(shè)計(jì)要求。如某鋼廠(chǎng)酸軋線(xiàn)碎邊剪，齒側(cè)隙要求0.03 mm以?xún)?nèi)。

檢測(cè)方案:轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，百分表檢測(cè)。

4.2 側(cè)隙的調(diào)整及檢測(cè)

上述碎邊剪關(guān)鍵零部件加工的工藝方案是碎邊剪刀縫調(diào)整工具精度的保證。最后還需要通過(guò)裝配調(diào)側(cè)隙，使碎邊剪達(dá)到使用精度，調(diào)整刀側(cè)隙步驟如下:

(1)采用代用側(cè)刀墊 (理論厚度)，壓緊塊，刀片，刀盤(pán)進(jìn)行裝配，在刀片加工時(shí)磨刀片至理論外圓。

(2)刀側(cè)隙調(diào)整好后打標(biāo)記，注意每組側(cè)刀墊組和對(duì)應(yīng)刀盤(pán)刀口均做標(biāo)記。

(3)測(cè)量每組側(cè)刀墊組的實(shí)際使用厚度，并記錄，利用此厚度配磨正式側(cè)刀墊至成品，并做對(duì)應(yīng)標(biāo)記 (打鋼印)。

(4)重新裝配，用正式配磨好的側(cè)刀墊代替代用側(cè)刀墊組，并再次確認(rèn)刀片調(diào)整間隙，打磨突出尖角。

刀縫調(diào)整工具設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7 刀縫調(diào)整工具Fig.7 Regulation tool for knife gap

在刀片外圓直徑磨好，齒側(cè)隙調(diào)整好之后，碎邊剪切機(jī)裝配好之后，就可以檢驗(yàn)刀片側(cè)隙。通常在刀盤(pán)轉(zhuǎn)到嚙合位置后用塞尺測(cè)量。如下圖8所示。

圖8 刀盤(pán)嚙合圖Fig.8 Mesh diagram of knife disc

5 結(jié)束語(yǔ)

按上述工藝加工、組裝、調(diào)試后檢測(cè)側(cè)隙及精度，總體性能完全達(dá)到超出設(shè)計(jì)要求。安裝后交付用戶(hù)使用，完全正常工作，用戶(hù)非常滿(mǎn)意。

［1］文慶明，李森林.軋鋼機(jī)械［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］尹傳華.金屬工藝學(xué)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］楊殿英.機(jī)械制造工藝學(xué) ［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.