中厚板剪切線設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化

盛愛軍 楊瑞宇 陳倫樹 李開元

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川 德陽 618000)

中厚板剪切線設(shè)備布置在精整線上，是對(duì)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量有決定性影響的關(guān)鍵因素之一。隨著客戶對(duì)鋼板質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)鋼板剪切四邊的剪切質(zhì)量、上下表面的外觀品質(zhì)都非常嚴(yán)格，因此目前中厚板剪切線普遍淘汰傳統(tǒng)斜刃剪，采用滾切式橫切剪+滾切式或圓盤式雙邊剪對(duì)鋼板進(jìn)行剪切，保證剪切質(zhì)量，同時(shí)在剪切線輔機(jī)設(shè)備上對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)、優(yōu)化，保證鋼板在通過剪切區(qū)域及剪切過程中鋼板表面不被損傷。

1 鋼板剪切面質(zhì)量的提升

成品鋼板的剪切面包括雙邊剪剪切的縱切面與定尺剪剪切的橫切面。

1.1 縱切面剪切質(zhì)量的提升

影響縱切面質(zhì)量的因素主要包括剪切面的直線度、錯(cuò)刀量、塌邊、毛刺等。對(duì)于滾切式雙邊剪，由于采用步進(jìn)式剪切方式，實(shí)際剪切過程中，無法保證每?jī)傻锻耆谝粭l直線上，導(dǎo)致會(huì)出現(xiàn)少量錯(cuò)刀量，影響鋼板邊部的平整度。對(duì)于圓盤式雙邊剪，剪切方式為連續(xù)剪切，剪切過程中如果鋼板跑偏會(huì)引起剪切面成弧形，影響鋼板邊部直線度。要減小縱切面的錯(cuò)刀量，保證直線度，最直接有效的方法是使用穩(wěn)定可靠的夾送輥，使鋼板在剪切輸送過程中不會(huì)跑偏。

1—雙邊剪固定側(cè)機(jī)架 2—固定側(cè)下夾送輥 3—固定側(cè)上夾送輥 4—移動(dòng)側(cè)上夾送輥 5—移動(dòng)側(cè)下夾送輥 6—雙邊剪移動(dòng)側(cè)機(jī)架圖1 夾送輥布置Figure 1 Arrangement of pinch rolls

雙邊剪夾送輥布置在雙邊剪入口、出口側(cè)，安裝在雙邊剪固定側(cè)、移動(dòng)側(cè)機(jī)架上，移動(dòng)側(cè)夾送輥隨移動(dòng)側(cè)機(jī)架橫移，以滿足不同寬度鋼板的輸送，如圖1所示。要保證鋼板在輸送過程中不跑偏，夾送輥的制造與安裝精度要求較高。夾送輥的結(jié)構(gòu)型式較多，目前采用斜楔式調(diào)整機(jī)構(gòu)(見圖2)的夾送輥調(diào)整方便、直觀，在現(xiàn)場(chǎng)使用效果較好。每個(gè)夾送輥在垂直方向與水平方向上都設(shè)有調(diào)整斜楔，分別調(diào)整垂直方向與水平方向，相對(duì)夾鉗結(jié)構(gòu)的夾送輥能夠達(dá)到的效果更好。從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看，在現(xiàn)場(chǎng)安裝后，每對(duì)夾送輥之間的平行度以及各夾送輥的水平度均小于0.05 mm，能夠滿足使用要求。

1—上夾送輥垂直方向調(diào)整斜楔 2—上夾送輥水平方向調(diào)整斜楔3—上、下夾送輥輥?zhàn)?4—上夾送輥垂直方向調(diào)整斜楔5—上夾送輥水平方向調(diào)整斜楔圖2 夾送輥的斜楔式調(diào)整機(jī)構(gòu)Figure 2 Inclined wedge type adjustment mechanismof pinch rolls

根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，僅下夾送輥設(shè)同步軸，使固定側(cè)與移動(dòng)側(cè)下夾送輥同步轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)上夾送輥單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，因此要求各夾送輥電機(jī)匹配較高，保證各電機(jī)同步運(yùn)行。

對(duì)于滾切式雙邊剪步進(jìn)式剪切方式，每剪切完一刀后上刀片需抬升至高位。為防止上刀抬升過程中刀片夾持鋼板兩側(cè)邊，從而劃傷鋼板邊部并增大邊部錯(cuò)刀量，滾切式雙邊剪需設(shè)置可靠的上刀后退裝置(見圖3)，以保證在剪切時(shí)上刀剪切面與鋼板面垂直，剪切完成后上刀后退與鋼板邊部留出間隙。通過在主傳動(dòng)偏心軸尾部安裝凸輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)退刀偏心軸旋轉(zhuǎn)，經(jīng)退刀連桿作用使后墻繞主刀間隙偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)上刀偏轉(zhuǎn)后退約2 mm。該結(jié)構(gòu)剪刃后退裝置在剪切過程中自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

1—主刀間隙調(diào)整偏心軸 2—上刀后墻 3—退刀連桿4—退刀偏心軸 5—上刀架 6—上刀片圖3 切邊刀后退機(jī)構(gòu)Figure 3 Backward mechanism of edge cutter

對(duì)于縱切邊塌邊與毛刺情況的改善，需要在剪機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮剪切機(jī)構(gòu)的合理性，壓板的能力和位置，以及剪刃間隙調(diào)整系統(tǒng)的高精度與可靠性，保證多刀次剪切過程中剪刃間隙穩(wěn)定不會(huì)變動(dòng)。

1.2 橫切面剪切質(zhì)量的提升

中厚板剪切線橫切剪一般包括切頭剪和定尺剪。由于切頭剪剪切面需在定尺剪進(jìn)行再次剪切，因此僅定尺剪的剪切面影響成品質(zhì)量。影響橫切面質(zhì)量的因素主要包括剪切面的塌邊、毛刺、凸塊以及與縱切邊的垂直度等。橫切剪連桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)使上剪刃作高度近似滾切運(yùn)動(dòng)，減少刀片與鋼板間的橫向位移，能夠明顯改善剪切面質(zhì)量。

由于中厚板剪刃較長(zhǎng)，如果上下剪刃不平行，容易出現(xiàn)切口一側(cè)光滑平整，另一側(cè)有凸塊或毛刺現(xiàn)象，因此要求上下刀片平行度較好，以保證整個(gè)剪切斷面的剪切質(zhì)量都能達(dá)到要求。如圖4所示為橫切剪的剪刃間隙調(diào)整裝置，在上刀架出口側(cè)設(shè)有成對(duì)斜楔，在上刀架入口設(shè)有推刀裝置，推刀裝置彈簧將上刀架壓靠在斜楔上，通過調(diào)整斜楔上下移動(dòng)，帶動(dòng)上刀架水平移動(dòng)，從而改變剪刃間隙。根據(jù)剪機(jī)寬度規(guī)格，橫切剪剪刃調(diào)整裝置一般設(shè)有3～4組斜楔，每組斜楔同步進(jìn)行調(diào)整。因此在全長(zhǎng)范圍內(nèi)要保證剪刃間隙的均勻性，需要將每組斜楔的調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為可單獨(dú)調(diào)整，以便安裝時(shí)消除加工誤差。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，將上下剪刃的平行度調(diào)整至在全長(zhǎng)范圍內(nèi)<0.1 mm。安裝調(diào)整后將每組斜楔驅(qū)動(dòng)同步軸聯(lián)結(jié)，以保證各組斜楔在剪刃間隙調(diào)整時(shí)同步動(dòng)作。

1—成對(duì)斜楔 2—絲桿螺母及單獨(dú)調(diào)整機(jī)構(gòu) 3—同步軸4—拉桿 5—傳動(dòng)電機(jī) 6—上刀架7—上刀片 8—推刀彈簧 9—前板圖4 剪刃間隙調(diào)整裝置Figure 4 Adjustment device of shear blade clearance

2 鋼板上下表面質(zhì)量保護(hù)

鋼板在通過剪切區(qū)域及在剪切過程中上下表面容易出現(xiàn)劃傷、壓痕等缺陷。為減少缺陷的出現(xiàn)，需對(duì)剪切區(qū)各設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1 鋼板橫移對(duì)中設(shè)備優(yōu)化

鋼板在切頭剪、定尺剪前均需進(jìn)行橫移(垂直輥道輸送方向)，鋼板橫移后靠向固定側(cè)，保證橫切面與側(cè)面垂直。老式橫移裝置采用鋼板在輥道面上橫移，使鋼板下表面容易被輥道面劃傷。新式鋼板橫移裝置在橫移前采用提升臂將鋼板提升至輥道上方(一般抬升50 mm左右)，見圖5。同時(shí)抬升臂上采用滾輪支撐鋼板，鋼板橫移時(shí)與滾輪間為滾動(dòng)摩擦，有效避免了下表面被劃傷。

1—輸送輥道 2—提升液壓缸 3—提升臂圖5 鋼板橫移前的提升裝置Figure 5 Lifting device of steel platebefore transverse conveying

2.2 減少切頭定尺剪壓板對(duì)鋼板表面的壓痕

由于切頭剪、定尺剪壓板壓力大，壓板速度快，剪切時(shí)壓板容易在鋼板上表面上沖擊出壓痕，需對(duì)上表面進(jìn)行打磨修整，增加生產(chǎn)成本。為解決該問題，在壓板底部增加硬度較低、彈性較好的材料，能夠減緩沖擊，從而減少壓痕。

2.3 鋼板通過剪機(jī)時(shí)對(duì)鋼板下表面的保護(hù)

在輸送過程中，為防止鋼板下表面與剪機(jī)下刀架的摩擦，雙邊剪的夾送輥與切頭定尺剪的機(jī)架輥設(shè)計(jì)均比下刀架高，使鋼板下表面理論上不與刀架接觸。在實(shí)際使用中，在通過剪機(jī)時(shí)鋼板下表面被擦傷。與前后夾送輥間距較大、夾送輥與機(jī)架輥磨損均有一定關(guān)系。為避免鋼板下表面被擦傷，采用在下刀架上表面安裝軟質(zhì)材料(如銅合金等)，使鋼板與軟質(zhì)材料摩擦?xí)r，鋼板面得到保護(hù)。該方案對(duì)不銹鋼、特種鋼等對(duì)鋼板表面要求高的生產(chǎn)線尤為適用。

3 結(jié)語

中厚板剪切線設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大，通過現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期使用暴露出結(jié)構(gòu)上的缺陷。通過對(duì)多個(gè)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用情況的跟蹤，不斷對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，特別是對(duì)切頭定尺剪、雙邊剪及其輔機(jī)設(shè)備中影響鋼板切口及表面質(zhì)量的關(guān)鍵部位進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用后，有效地改善了鋼板切口質(zhì)量與表面質(zhì)量，雙邊剪剪切錯(cuò)刀量普遍小于0.3 mm，最大不超過0.5 mm，鋼板表面壓痕、擦傷情況基本消除，達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。