淺談縱剪機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新效用

朱良軍

摘要：隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的加快，我國(guó)裝備技術(shù)有了進(jìn)一步的提升，縱剪機(jī)越來(lái)越成為縱剪卷板精度要求較高的主要加工設(shè)備。筆者通過(guò)對(duì)縱剪機(jī)的使用現(xiàn)狀提出個(gè)性化的改進(jìn)與設(shè)計(jì)方案，使之達(dá)到創(chuàng)新帶來(lái)的應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)效益，這對(duì)于解決行業(yè)共性技術(shù)難題具有積極的貢獻(xiàn)和推廣意義。

Abstract： With the acceleration of global economic integration， China's equipment technology has been further improved， and the slitting machine has increasingly become the main processing equipment with higher precision requirements for slitting coils. Through the current situation of the use of slitting machine， the author proposes individualized improvement and design schemes to achieve the application effect and economic benefit brought by innovation， which has positive contribution and promotion significance for solving common technical problems in the industry.

關(guān)鍵詞：縱剪機(jī)；簡(jiǎn)化刀片組裝；提高效率

Key words： slitting machine；simplified blade assembly；to improve efficiency

中圖分類號(hào)：TG333.2+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）30-0109-02

1 縱剪機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

縱剪機(jī)，又稱縱切機(jī)、分條機(jī)，是金屬帶卷，尤其是熱軋帶卷的一種金屬分切設(shè)備。用來(lái)剪切普通冷軋?zhí)妓劁搸АⅠR口鐵、硅鋼片、鋁帶、銅、不銹鋼板及卷板等金屬材料。特別適合于起重裝備制造企業(yè)，按起重機(jī)主梁跨度等設(shè)計(jì)參數(shù)切取卷板尺寸，不僅能有效實(shí)現(xiàn)主梁全跨度無(wú)對(duì)接焊縫的工藝要求，確保了起重機(jī)設(shè)計(jì)強(qiáng)度與安全性能，而且作業(yè)效率高，充分展示了整機(jī)美觀度。

縱剪機(jī)在廣泛應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，具有操作方便、切割質(zhì)量高、材料利用率高等特點(diǎn)。

2 技術(shù)發(fā)展研究分析

縱剪機(jī)，作為機(jī)械制造與加工設(shè)備，能將卷板展開(kāi)后并對(duì)其連續(xù)送進(jìn)的帶材縱向剪切成若干條窄帶，從而取得符合設(shè)計(jì)要求的制作粗加工技術(shù)參數(shù)。隨著裝備技術(shù)的不斷改進(jìn)，縱剪機(jī)的綜合性能得到了良好的完善。16世紀(jì)末期的歐洲，先在德國(guó)，后來(lái)在比利時(shí)和英國(guó)，出現(xiàn)了人力驅(qū)動(dòng)，用軋輥軋制軟金屬板材的軋機(jī)；17世紀(jì)，出現(xiàn)了用水力驅(qū)動(dòng)的軋制薄鋼板的軋機(jī)；1578年，布爾默在英國(guó)取得了縱剪機(jī)最早的專利，采用兩根刀軸上的圓盤刀片，將軟金屬扁坯縱向剪成帶材；1590年，德·博世在英國(guó)達(dá)特福特市制成了第一臺(tái)這種型式的縱剪機(jī)。經(jīng)歷了幾百年的技術(shù)沿革，目前最常見(jiàn)的縱剪機(jī)外形基本上由底座、活動(dòng)機(jī)架、上下刀軸、固定機(jī)架及傳動(dòng)裝置組成，完成金屬分切的材料加工。

據(jù)有關(guān)報(bào)道，目前我國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)縱剪機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行了最專業(yè)、系統(tǒng)的市場(chǎng)深度研究?！?016年全球及中國(guó)縱剪機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀研究分析與發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》，不僅對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)做出了動(dòng)態(tài)分析，包括宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境分析及經(jīng)濟(jì)形勢(shì)對(duì)縱剪機(jī)行業(yè)的影響，縱剪機(jī)行業(yè)國(guó)家政策及規(guī)劃分析，還統(tǒng)計(jì)了中國(guó)主要企業(yè)縱剪機(jī)產(chǎn)能、產(chǎn)量，以及這些企業(yè)縱剪機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用與市場(chǎng)地位，對(duì)縱剪機(jī)產(chǎn)業(yè)上下游客戶需求、產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行了充分的調(diào)查分析。結(jié)論是，縱剪機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)前景良好，要根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及投資策略，開(kāi)發(fā)符合不同用戶需要的新型機(jī)種，已成技術(shù)發(fā)展關(guān)注的焦點(diǎn)。

3 現(xiàn)有技術(shù)存在問(wèn)題

眾所周知，縱觀現(xiàn)有技術(shù)的縱剪機(jī)，機(jī)架、電機(jī)、傳動(dòng)裝置這些關(guān)鍵部件的技術(shù)研究，已成為制造商及應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)，以此作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容優(yōu)化原有技術(shù)性能與使用要求。從機(jī)架的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)看，上刀軸和下刀軸一上一下相互平行設(shè)置。電機(jī)，則通過(guò)傳動(dòng)裝置與上刀軸和下刀軸連接。上刀軸的兩端和下刀軸的兩端均設(shè)有外螺紋，上刀軸中段和下刀軸中段均為光軸。上刀軸和下刀軸上均周向限位套合有刀片和隔圈，上刀軸兩端的外螺紋上和下刀軸兩端的外螺紋上均旋合有螺帽。

因此，現(xiàn)有這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的縱剪機(jī)存在以下技術(shù)缺陷：

第一，組裝難度較大，而且上刀軸和下刀軸均只有兩端設(shè)有外螺紋，為了對(duì)刀片軸向限位，需要在刀片與刀片之間、刀片與螺帽之間均安裝隔圈，組裝較費(fèi)力也較費(fèi)時(shí)間。

第二，此種結(jié)構(gòu)，如所分切的板材的裁剪寬度改變時(shí)需要改變刀片與刀片之間的距離，只能將螺帽、隔圈及刀片拆卸后重新組裝，使操作非常麻煩，影響工作效率。

4 縱剪機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)

近年來(lái)，由于縱剪線的速度越來(lái)越快， 人們更加重視設(shè)備本身具備的安全、可靠和高效性。如果不能快速換刀，縱剪機(jī)的高效率就不能完全體現(xiàn)，成為設(shè)計(jì)缺陷和技術(shù)瓶頸。盡管有多種技術(shù)途徑得以改變使用效果，但不盡人意。如“可吊裝式刀軸”法，雖然縱剪機(jī)的上下刀軸可以用吊車快速裝卸，因其單次裝卸成本過(guò)高，只能用于大量生產(chǎn)、單一寬度的卷板加工，平時(shí)不拆卸刀片，只在刀片刃磨時(shí)才予拆解。這種方法，不僅使用場(chǎng)合有其較大的局限性，而且在吊裝刀軸時(shí)，容易損壞刀片和刀軸，導(dǎo)致成本再次增加。

筆者在廣泛的實(shí)踐中，于2010年研究并提出了一種能夠簡(jiǎn)化刀片組裝過(guò)程和可使刀片隨意在刀軸上沿刀軸軸向移動(dòng)位置的縱剪機(jī)。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本技術(shù)已獲國(guó)家發(fā)明專利。具有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：

①縱剪機(jī)位于機(jī)架兩立柱之間的上刀軸全段和下刀軸全段的外壁上均設(shè)有外螺紋，在上刀軸上的每個(gè)刀片和下刀軸上的每個(gè)刀片，采用螺接在刀軸上的軸向限位裝置進(jìn)行軸向限位，與現(xiàn)有技術(shù)相比，省去了隔圈，而且軸向限位裝置又是螺接在刀軸上，因此，組裝刀片較輕松，省時(shí)又省力，且無(wú)需將刀軸與立柱拆卸就可裝刀、對(duì)刀片進(jìn)行定位。

②當(dāng)?shù)镀枰诘遁S上沿刀軸軸向改變位置時(shí)，由于軸向限位裝置螺接在刀軸上、刀片套合在刀軸上，只要左右旋轉(zhuǎn)軸向限位裝置，刀片就會(huì)跟著軸向限位裝置一起左右移動(dòng)，從而可以在無(wú)需重新拆卸并組裝的情況下來(lái)改變刀片在刀軸上的位置，操作相當(dāng)方便，可提高工作效率。

③在刀軸上采用梯形螺紋，可防止軸向限位裝置在刀軸上打滑。

④在刀軸上的梯形螺紋，由于螺距較大，可使軸向限位裝置裝配拆卸方便、快速。

⑤軸向限位裝置與上刀軸或下刀軸螺紋連接，且分別夾持在刀片左右兩側(cè)的鎖緊螺桿套，每個(gè)鎖緊螺桿套上均設(shè)有將鎖緊螺桿套鎖緊在刀軸上的鎖緊裝置。此種結(jié)構(gòu)的軸向限位裝置通過(guò)刀片左右兩側(cè)的鎖緊螺桿套將刀片夾持住，每個(gè)鎖緊螺桿套又通過(guò)一個(gè)鎖緊裝置鎖緊在刀軸上，從而可將刀片軸向限位在刀軸上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，既能保證鎖緊力強(qiáng)，又能防止螺帽松脫。

圖1是對(duì)縱剪機(jī)核心部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)后的結(jié)構(gòu)示意圖。

5 縱剪機(jī)的創(chuàng)新效用

5.1 技術(shù)創(chuàng)新水平

采用該創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)改造后，提升了現(xiàn)有縱剪機(jī)的技術(shù)水平。其關(guān)鍵技術(shù)已獲國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的發(fā)明專利（ZL 201010518304.9）。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的實(shí)施，本技術(shù)能更好地為各類起重機(jī)主梁（尤其是跨度尺寸）制造帶來(lái)成本效應(yīng)，無(wú)需通過(guò)鋼廠定尺，也無(wú)需增加對(duì)接焊縫達(dá)到跨度定制要求。在大量采用冷軋卷板中，可以按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行任意分條、切條，大大縮短了操作時(shí)間，保證了主梁無(wú)對(duì)接焊縫的強(qiáng)度要求，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。

5.2 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

①該技術(shù)自應(yīng)用實(shí)施后，2011～2017年，年平均加工鋼板厚度δ5.75～13.75起重機(jī)主梁條板約3700噸，價(jià)值1669萬(wàn)元，每年可節(jié)約因定制條板而增加的成本600多萬(wàn)元；按年產(chǎn)值1.5億元計(jì)算，預(yù)計(jì)耗用條板6900噸，則可節(jié)約因定制條板而增加的成本1000多萬(wàn)元。

②采用本技術(shù)，在無(wú)需起重設(shè)備（吊機(jī)）支持的情況下，只需1名員工獨(dú)立操作10分鐘時(shí)間完成條板切割寬度調(diào)整，替代了原2名員工配合操作、費(fèi)時(shí)150分鐘才能完成的作業(yè)，年節(jié)約用工成本5萬(wàn)元以上；縮短工時(shí)90%以上，且作業(yè)環(huán)境更具人性化，降低了操作風(fēng)險(xiǎn)。

圖2為改造后的設(shè)備實(shí)樣。

5.3 行業(yè)地位與影響

①采用本技術(shù)，率先為縱剪機(jī)整機(jī)行業(yè)帶來(lái)了技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，可在國(guó)內(nèi)起重機(jī)等鋼結(jié)構(gòu)制造同行中進(jìn)行全面推廣與應(yīng)用，具有良好的技術(shù)促進(jìn)作用；

②采用本技術(shù)，可對(duì)現(xiàn)有縱剪機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使它能更好地滿足行業(yè)需求，發(fā)揮國(guó)產(chǎn)化先進(jìn)裝備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；

③采用本技術(shù)，直接將卷板分條切割為設(shè)計(jì)尺寸的板材，解決了生產(chǎn)場(chǎng)地占用、物流成本高、周期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題；在確保起重機(jī)主梁無(wú)對(duì)接焊縫的同時(shí)，提高了裝備技術(shù)的穩(wěn)定性、安全性，強(qiáng)化了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

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