鋁熱精軋機(jī)圓盤剪的質(zhì)量問題分析及檢修內(nèi)容

王立東 朗海東 冷繼國 董穎

摘要：本文主要闡述了我公司鋁板帶2100mm熱精軋機(jī)縱剪部分圓盤剪的工作原理及現(xiàn)狀;圓盤剪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù);鋁板材的剪切變形種類;圓盤剪剪切變形的過程和影響鋁板帶邊部質(zhì)量的因素;圓盤剪檢修的目的和檢測時(shí)圓盤剪各處的配合尺寸等;圓盤剪的檢修內(nèi)容和檢修前的準(zhǔn)備工作;圓盤剪的檢修步驟及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：圓盤剪;彈性變形;端面跳動(dòng)

前言

鋁工業(yè)的整個(gè)發(fā)展歷史不過二百年，但由于鋁及其合金具有一系列的優(yōu)異特性，鋁材已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、包裝容器、建筑裝飾、航空航天、機(jī)械電氣、電子通訊、石油化工、能源動(dòng)力等行業(yè)。隨著鋁及鋁合金加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，鋁加工產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量不斷提高。同時(shí)也出現(xiàn)了許多新設(shè)備、新技術(shù)、新材料、新工藝。我公司引進(jìn)的2100mm鋁板材熱精軋機(jī)就是一種新型的鋁加工設(shè)備，它的圓盤剪系列在剪切鋁板時(shí)，具有很高的精度，能夠達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。但是由于生產(chǎn)任務(wù)重，疲勞作業(yè)，2100mm鋁板材熱精軋機(jī)圓盤剪開始出現(xiàn)問題，切料后出現(xiàn)沾鋁、翻邊、波浪、毛刺等現(xiàn)象。而隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求逐漸提高。就需要徹底全面的進(jìn)行一次檢修才能恢復(fù)圓盤剪的精度。

鋁板帶2100mm熱精軋機(jī)的軋制原理及其圓盤剪的工作原理

鋁板帶2100mm熱精軋機(jī)的軋制是借助旋轉(zhuǎn)軋輥的摩擦力，將軋件拖入軋輥間，同時(shí)依靠軋輥施加的壓力，使軋件在軋輥間發(fā)生壓縮變形的一種材料加工方法。縱切機(jī)組是利用圓盤刀連續(xù)剪切方式，對鋁帶材邊部裂邊、毛刺剪切的過程，也可根據(jù)客戶及工藝的要求分切不同長度、寬度、規(guī)格的多條鋁帶材采用卷式供貨的分切設(shè)備。而圓盤剪一般稱為圓盤式剪切機(jī)，用于對鋁卷材進(jìn)行連續(xù)剪切，剪切時(shí)，圓盤剪刃對于軋件（帶鋁）的運(yùn)動(dòng)速度做連續(xù)的圓周運(yùn)動(dòng)，形成一對無端點(diǎn)的剪切，圓盤剪通常設(shè)置在板帶或帶材的剪切線上，用來縱向剪切運(yùn)動(dòng)的板帶材的兩側(cè)邊部，使剪后的帶鋁邊部整齊、精確、無毛刺。圓盤剪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：圓盤剪刃的幾何尺寸（外徑、厚度）、剪切速度、咬入角、重合度和側(cè)向間隙等。側(cè)向間隙是指上刀軸刀具與下刀軸刀具之間在水平方向的距離，而重合度是指上刀軸刀具與下刀軸刀具重疊區(qū)在垂直方向的高度。剪切時(shí)會(huì)產(chǎn)生剪切光亮區(qū)和剪切撕裂區(qū)。剪切光亮區(qū)是指帶材剪切后、剪切面有光澤的區(qū)域。剪切撕裂區(qū)是指帶材剪切后，剪切面有發(fā)白的區(qū)域。而毛刺是指帶材剪切后端面上或下留有高與版面的部分高點(diǎn)或細(xì)絲。.

圓盤剪剪切變形的過程和影響鋁板材邊部質(zhì)量的因素

圓盤剪在剪切鋁板材時(shí)，會(huì)發(fā)生剪切變形，鋁板材的剪切變形包括彈性變形、塑性變形、裂紋擴(kuò)展、材料斷裂等過程。在彈性變形階段，上、下刀刃擠壓鋁板材，使鋁板材邊部產(chǎn)生彈性壓扁并略有彎曲，而后隨著刃口距離的不斷靠近，鋁板帶邊部達(dá)到屈服極限，金屬內(nèi)部發(fā)生塑性變形，得到光亮的切斷層斷面;剪切繼續(xù)進(jìn)行，在刃口處產(chǎn)生應(yīng)力集中并誘發(fā)微小裂紋產(chǎn)生，上下裂紋迅速擴(kuò)展、重合，鋁板帶斷裂，剪切過程完成。

圓盤剪中與鋁板帶邊部質(zhì)量關(guān)系密切的因素主要有刀盤、壓環(huán)、剪刃間隙量和剪刃重疊量。圓盤剪刀片是控制邊部質(zhì)量最直接的零件。刀片表面硬度均勻性和尺寸精度對鋁板材邊部質(zhì)量的影響最大。此外，在剪切過程中，壓環(huán)可有效減小刀片的側(cè)向推力。剪刃側(cè)隙量是影響鋁板帶剪切質(zhì)量最重要的因素之一。實(shí)踐表明，與重疊量相比較，側(cè)隙量對邊部質(zhì)量的影響更大。側(cè)隙量的調(diào)整主要是為了減少切邊毛刺、浪邊等質(zhì)量缺陷以及降低機(jī)械過載。而剪刃重疊量的設(shè)定與鋁板材的厚度、材質(zhì)及刀具強(qiáng)度和硬度有關(guān)，主要通過咬入角進(jìn)而影響剪切力。重疊量過小時(shí)，鋁板帶不易剪斷，邊部易彎曲而產(chǎn)生扣頭現(xiàn)象或存在魚鱗紋等質(zhì)量缺陷;而重疊量過大時(shí)，剪切力會(huì)快速增加，刀片磨損加快，鋁板材無法剪切。

圓盤剪的檢修內(nèi)容和檢修前的準(zhǔn)備工作

圓盤剪在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)很多問題，具體表現(xiàn)有本體漏油、剪切邊部出現(xiàn)波浪、毛刺、沾鋁、圓盤刀刀口出現(xiàn)磨損與鈍角、刀軸磨損嚴(yán)重等等。在這種情況下，必須對圓盤剪進(jìn)行認(rèn)真而專業(yè)的檢修，才能讓圓盤剪恢復(fù)應(yīng)有的精度，在檢修時(shí)需解體測繪各部主要尺寸、檢查圓盤剪各個(gè)組成部分，恢復(fù)設(shè)計(jì)精度，按照裝配標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解體大修。檢修前要熟悉檢修內(nèi)容、圖紙，搞清動(dòng)作、調(diào)整原理。制定安全措施卡，辦理動(dòng)電證，做好掛牌上鎖準(zhǔn)備。做好機(jī)具準(zhǔn)備和吊索具準(zhǔn)備。

圓盤剪的檢修步驟及注意事項(xiàng)

圓盤剪在檢修時(shí)，需要從2100mm熱精軋機(jī)的本體中將圓盤剪部分整體拆除出來，圓盤剪共分成兩部分箱體，即傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)，分別將其運(yùn)到操作平臺(tái)上進(jìn)行解體。每側(cè)箱體分成上下刀軸兩部分（如圖1）。

解體操作側(cè)及傳動(dòng)側(cè)箱體

由于圓盤剪在連續(xù)剪切鋁板的同時(shí)，對其切下的板邊再進(jìn)行處理，通常在圓盤剪后端設(shè)置碎邊機(jī)，將板邊剪成碎段送到專門的滑槽中區(qū)。所以要先拆除操作側(cè)圓盤剪上、下刀片之間的碎邊機(jī)的壓輥部分和導(dǎo)板，上刀軸與2100mm熱精軋機(jī)連接的連桿部分也要一并拆除。然后拆除下刀軸端部壓緊螺栓，以消除壓緊裝置對剪刃的壓緊力，手工從下刀軸上拆下壓蓋（或液壓螺母、備母），依次拆除下刀軸上的端蓋、剪刃刀片，、端蓋取出時(shí)應(yīng)標(biāo)記好方向，以免回裝時(shí)方向裝反。拆下的各部分零件應(yīng)標(biāo)記好序號，按順序擺好。用千分表檢測下刀軸的軸跳動(dòng)和端面跳動(dòng)。隨后拆除下刀軸處左右兩側(cè)彎板。注意彎板下面的墊片的位置和順序。由于有漏油現(xiàn)象存在，導(dǎo)致箱體內(nèi)有存油，需用塑料軟管吸出。

拆卸上刀軸時(shí)，首先將箱體兩面蓋板拆下，箱體內(nèi)部有負(fù)責(zé)調(diào)整刀軸位置的斜墊鐵，測量斜墊鐵距箱體前后內(nèi)壁的實(shí)際距離及其墊片的數(shù)量，并作好記錄。然后將斜墊鐵拆除。隨后將上刀軸尾端壓蓋拆除，接著拆除上刀軸尾端齒輪壓緊套，既而將尾端傳動(dòng)齒輪拆除，使上刀軸暴露在箱體內(nèi)，測量上刀軸渦輪在箱體內(nèi)的方位。繼續(xù)將上刀軸前端壓緊螺栓拆除，依次拆下上刀軸上的前端蓋、剪刃刀片、隔環(huán)，也可以將前端蓋、剪刃刀片、隔環(huán)三件一體同時(shí)取出，（如圖2）。

取出時(shí)可采用千斤頂?shù)裙ぞ邊f(xié)助。接著拆除連接傳動(dòng)齒輪和液壓鎖緊套的導(dǎo)向套及壓緊半環(huán)，將導(dǎo)向套及壓緊半環(huán)拆除時(shí)，要標(biāo)記好方向及位置，隨后拆除圓盤剪液壓鎖緊套，并更換其受損密封條，因?yàn)榇颂幟芊庾顬殛P(guān)鍵，是導(dǎo)致漏油的直接原因。用千分表檢測上刀軸的軸跳動(dòng)和端面跳動(dòng)。此外，圓盤剪液壓鎖緊套上的液壓螺母上的密封條也有不同程度的損壞，需更換。

最后將上刀軸及其軸套取出，上刀軸軸套為偏心結(jié)構(gòu)，標(biāo)記好方向。將上、下刀軸尾部的接手拆下，接手的尺寸為Φ80H7/p6，過盈配合，需加熱取下。以上各個(gè)零件拆除時(shí)，一定要保證其精度，輕拿輕放，防止端面磕碰，并保持清潔。

解體傳動(dòng)側(cè)箱體：傳動(dòng)側(cè)箱體與操作側(cè)箱體在解體時(shí)的順序基本一致。在此不再重復(fù)敘述。

圓盤剪測量尺寸

操作側(cè)圓盤剪上、下刀軸

用千分表檢測下刀軸的軸跳動(dòng)為0.09mm，軸端面跳動(dòng)0.04mm。

端面有擦傷，用油石打磨。

用千分表檢測上軸的軸跳動(dòng)0.015mm，端面跳動(dòng)0.08mm。

傳動(dòng)側(cè)圓盤剪上、下刀軸

用千分表檢測上軸的軸跳動(dòng)為0.015mm，端面跳動(dòng)0.18mm。

端面有擦傷，用油石打磨。

用千分表檢測下軸的軸跳動(dòng)0.025mm，端面跳動(dòng)0.025mm。

傳動(dòng)側(cè)、操作側(cè)圓盤剪上軸軸套與操作側(cè)圓盤剪上刀軸軸套部分配合尺寸測量結(jié)果。（如圖3）

傳動(dòng)側(cè)上軸：

導(dǎo)向套內(nèi)孔：Φ350mm–0.07mm;

軸套外徑：Φ430mm–0.17～0.21mm;

Φ410mm–0.01mm;

Φ350mm–0.15mm;

箱體：Φ430mm+0.06mm;

Φ410mm+0.13～0.15mm;

傳動(dòng)側(cè)下軸：Φ282.62mm：Φ228.67mm;

操作側(cè)上軸：

導(dǎo)向套內(nèi)孔：Φ350mm–0.05mm;

軸套外徑：Φ430mm–0.03mm;

Φ410mm–0.02～0.025mm;

Φ350mm–0.15mm;

箱體：Φ430mm+0.07mm;Φ410mm+0.09mm;

操作側(cè)下軸：Φ282.61mm;Φ228.675mm;

退套及回裝

退套：分別將操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)主軸和軸套立在平臺(tái)上，裝上圓盤剪，利用千斤頂和滑輪將主軸退出。

回裝箱體：回裝時(shí)將各個(gè)部件修正凹痕、擦傷和劃痕。緊固、修理或更換松動(dòng)或磨損的緊固件，包括各種雙頭螺栓、螺帽、螺釘?shù)取⒏鞑考謇砀蓛艉?，抹油回裝，有損壞的馬上更新。然后將傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)上刀軸分別壓入軸套，經(jīng)測量軸承外環(huán)與箱體的間隙是0.16mm。將下刀軸也分別裝回箱體。按照拆卸時(shí)測量的尺寸固定箱體內(nèi)渦輪的位置，安裝右側(cè)箱體內(nèi)的斜墊鐵。安裝上下主軸之間的碎邊機(jī)的導(dǎo)板。安裝圓盤剪液壓鎖緊套以及液壓螺母。按照拆卸時(shí)相反的順序安裝傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)的導(dǎo)向套、壓蓋和半環(huán)等。回裝時(shí)，要重新檢測：

用千分表檢測傳動(dòng)側(cè)下刀軸的軸跳動(dòng)為0.03mm，端面跳動(dòng)0.03mm。

用千分表檢測傳動(dòng)側(cè)上刀軸的軸跳動(dòng)0.015mm，端面跳動(dòng)0.04mm。

用千分表檢測操作側(cè)下刀軸的軸跳動(dòng)為0.05mm，端面跳動(dòng)0.015mm。

用千分表檢測操作側(cè)上刀軸的軸跳動(dòng)為0.01mm，端面跳動(dòng)0.06mm。

拋光上到軸和下刀軸的軸后端接手的內(nèi)孔并進(jìn)行烘裝刀軸，尺寸為Φ80mmH7/p6，過盈配合。

回裝箱體時(shí)注意事項(xiàng)

鎖緊液壓螺母密封由蒸汽加熱，然后快速用水冷卻。

上、下刀軸間隙嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

箱體潤滑油孔，徹底清理，嚴(yán)禁有污物存留。

保持油路清潔，無阻塞，儲(chǔ)油足夠，油潔凈

軸承和鎖緊液壓螺母，嚴(yán)禁受外力沖擊，并保持清潔。

所有零部件回裝前，均應(yīng)清洗干凈并涂潤滑油備用。

結(jié)束語

圓盤剪作為鋁板帶熱精軋機(jī)上非常重要的部分，平時(shí)在使用時(shí)應(yīng)對設(shè)備的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)實(shí)行監(jiān)控，檢修前，檢修人員應(yīng)首先熟悉設(shè)備的基礎(chǔ)構(gòu)造及拆裝順序。檢修中，要檢查主要備件的關(guān)鍵尺寸配合精度是否符合要求，解體并徹底檢查圓盤剪，恢復(fù)設(shè)計(jì)精度。

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