切邊機圓盤剪剪切工藝分析

山巖巖

摘要：通過切邊機切邊的原理的詳細分析，本文論述了切邊機剪切過程的主要工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法。

關(guān)鍵詞：切邊機精度 圓盤刀間隙 重疊量 質(zhì)量影響

前言

在現(xiàn)代鋁板、帶、箔加工行業(yè)中，切邊機圓盤剪的主要作用就是剪切出不論是寬度還是長度和剪切質(zhì)量都滿足客戶要求的產(chǎn)品。切邊的質(zhì)量與軋制后板形、厚度控制一樣，是鋁板帶加工的關(guān)鍵控制點。

目前圓盤剪的種類較多，其結(jié)構(gòu)主要取決于軸向調(diào)節(jié)刀片的方法。我廠切邊機使用的圓盤剪是兩個電機單獨進行控制調(diào)節(jié)的，它具有高效率、高性能、高精度的特性。實際生產(chǎn)中，這種圓盤剪模式大大提高了生產(chǎn)效率及很好的端面質(zhì)量控制，可以滿足客戶的要求，提高企業(yè)的競爭能力。

1 切邊機的工作原理

切邊機圓盤剪是由上刀、下刀的相對運動來提供一種連續(xù)圓周運動的剪切模式，經(jīng)過上、下刀的相對旋轉(zhuǎn)將帶材剪切開。我們對產(chǎn)品的要求是帶材切邊后整潔無毛刺，且剪切帶材寬度在客戶要求公差范圍內(nèi)，這就給切邊機的圓盤剪各項性能指標的精度提出了更高的要求。

2 剪切過程三階段

剪切過程，是材料受剪切力變形時，在剪切面出現(xiàn)的一種相互作用力，即單位面積上所受到內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生了彈性形變→塑性變形→斷裂的過程。

整個變形過程從開始上圓盤刀、下圓盤刀與帶材接觸后產(chǎn)生擠壓，使帶材產(chǎn)生了彈性變形。隨著圓盤剪剪切繼續(xù)， 剪切面形變量逐漸變大，因壓應(yīng)力未超出彈性變形極限，帶材表現(xiàn)可回復性，在帶材截面形成塌角。隨著上、下刀的剪切力增大，當形變量超過帶材屈服強度極限時，帶材受側(cè)面擠壓產(chǎn)生塑性變形，那么剪切后端面表現(xiàn)光亮面。隨著帶材繼續(xù)深入，材料內(nèi)應(yīng)力增大，在剪切位置處帶材表現(xiàn)為應(yīng)力集中，且達到了最大內(nèi)應(yīng)力時，材料就產(chǎn)生了塑性變形。當應(yīng)力超過材料的塑性變形的極限時，輕微的裂紋便開始出現(xiàn)。

隨著剪切的深入，帶材發(fā)生塑性變形后會出現(xiàn)的輕微撕裂，進而裂紋不斷的向材料內(nèi)部延伸，在上、下圓盤刀之間的間隙量達到合適時，上下位置的裂紋逐漸相互重合后，此時材料在裂紋處斷開，整個剪切過程完成，最終形成連續(xù)的剪切撕裂的斷面。

3 主要參數(shù)確定

影響圓盤剪切邊機的剪切精度的因素有：剪切寬度、上、下圓盤刀重疊量和間隙量?，F(xiàn)在隨著科技的不斷進步，切邊機圓盤剪各項參數(shù)設(shè)定，已經(jīng)開始使用伺服驅(qū)動器來控制伺服電機電動調(diào)節(jié)替代以前的手動調(diào)節(jié)，只需在操作臺電腦上輸入相應(yīng)的數(shù)值即可完成自動調(diào)整，雖然伺服電機的調(diào)整精度可以控制在0.001mm，但也需要人工去使用帶材進行試切，憑借經(jīng)驗來檢驗剪切后的手感，再使用專用放大鏡查看斷裂面是否光滑、平整，以此來對圓盤刀刃口是否鋒利、重疊量調(diào)整的是否合適進行初步驗證。

3.1圓盤剪重疊量對剪切質(zhì)量的影響

切邊機的主要的工藝參數(shù)是圓盤剪的重疊量。重疊量設(shè)定太小，易使剪刀碰撞，增大剪切力并且會對刀刃造成不可修復的損壞。重疊量設(shè)定過大時，易產(chǎn)生毛刺、卷邊等缺陷。一般圓盤剪水平間隙根據(jù)產(chǎn)品合金狀態(tài)、厚度規(guī)格進行設(shè)定，重疊量設(shè)定帶材厚度的7%～10%。見下表1圓盤剪間隙與卷材厚度關(guān)系：

另外，因圓盤剪上圓盤刀與下圓盤刀調(diào)整為單獨的伺服電機控制，雖然調(diào)整各項參數(shù)時為電機帶動絲杠進行傳動，但圓盤刀在剪切時也會承受帶材一定的帶材擠壓反向力，故圓盤刀也會產(chǎn)生輕微的軸向跳動和徑向跳動，進而影響間隙的設(shè)定。

3.2圓盤剪水平間隙對剪切質(zhì)量的影響

配刀工藝主要是指對圓盤剪各項參數(shù)的調(diào)整，通過控制各項參數(shù)的精確度而達到良好質(zhì)量的要求。

水平間隙適宜，卷材的剪切面與撕裂面均表現(xiàn)光滑平直，且界限明顯，表現(xiàn)為剪切區(qū)占整個剪切端面的三分之一，此時表現(xiàn)較好的剪切質(zhì)量。

當調(diào)整的水平間隙過小時，剪切后的產(chǎn)品邊部截面狀況表現(xiàn)為：剪切區(qū)與撕裂區(qū)界線的彎曲力變大，此時的剪切區(qū)所占整個剪切端面大于三分之一，整個端面表現(xiàn)明顯發(fā)亮。剪切時使剪刃碰撞，表現(xiàn)剪切力增大，使得設(shè)備負荷過大易損傷刀片。

水平間隙過大，表現(xiàn)剪切面與撕裂面界線之間的彎曲力明顯減少，此時的剪切區(qū)明顯減少，撕裂區(qū)所占比例加大，這也預示著會產(chǎn)生較大的毛刺，更甚者會導致剪切不開的現(xiàn)象。而毛刺的產(chǎn)生因素還與刀片的鋒利度與斜面角度等因素有關(guān)。圓盤刀的鋒利度評判標準一般是由具有工作經(jīng)驗的人員采用手觸法及查看剪切后端面質(zhì)量來判定。只有在間隙的選擇范圍內(nèi)，鋁屑或毛刺都將達到最小。對于產(chǎn)品質(zhì)量而言，一個相當小的斜面角度可以減少毛刺的高度。目前我廠的切邊機采用的斜面角度為0.08度，這樣斜面角度明顯減少，圓盤刀的使用壽命明顯提高。

最后，刀軸溫度的變化、刀的跳動、刀和刀套的清潔度等等這些因素均能造成圓盤剪間隙的變化，從而間接的影響了卷材的剪切質(zhì)量。

結(jié)束語

通過對切邊機圓盤剪剪切工藝分析，便于工藝、操作和設(shè)備維護人員了解圓盤切邊機的結(jié)構(gòu)和剪切原理、分切工藝、剪切后質(zhì)量的影響。再聯(lián)系卷材的實際剪切效果，通過不斷的對剪切效果的實驗驗證，累積了一定的經(jīng)驗，保證設(shè)備在安全環(huán)境下高速運行，減少切邊質(zhì)量缺陷，來提高客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的滿意度。

參考文獻

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