鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切技術(shù)的研發(fā)

楊 冬，錢紅偉

(云南云鋁潤鑫鋁業(yè)有限公司，云南個(gè)舊，661017)

1 引言

由于鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能和塑性加工性能，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐蝕可焊性能，因此其型材在航空航天、交通運(yùn)輸、建筑機(jī)電、輕化和日用品中得到廣泛的應(yīng)用[1]。在鋁合金圓鑄錠熔鑄生產(chǎn)過程中，包裝入庫前必須對(duì)鋁合金圓鑄錠進(jìn)行切頭去尾，才能達(dá)到銷售要求。然而鋁合金鑄錠的鋸切主要設(shè)備是帶鋸和圓盤鋸[2]，二者相比之下帶鋸噪音小，效率低，而且鋸切成本高，不能滿足現(xiàn)有鋁合金圓鑄錠高效生產(chǎn)要求。為降低生產(chǎn)成本，我們針對(duì)鋁合金圓鑄錠的鋸切的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造研究，以期設(shè)計(jì)開發(fā)出滿足生產(chǎn)要求的鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切設(shè)備及技術(shù)。

2 鋁合金圓鑄錠多根自動(dòng)鋸切設(shè)備的研發(fā)

2.1 設(shè)計(jì)思路

鋁及鋁合金圓鑄錠鋸切過程通過PLC控制，鋸切工藝、產(chǎn)品品質(zhì)保證、鋸切過程參數(shù)儲(chǔ)存由工控機(jī)處理(上位機(jī))，鋸切過程、工藝管理及事故報(bào)警過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。具體設(shè)計(jì)思路為：對(duì)現(xiàn)有鋸切機(jī)進(jìn)行改造，首先實(shí)現(xiàn)對(duì)多根不同規(guī)格的鋁合金鑄錠實(shí)現(xiàn)上料、固定、輸送和鋸切，同時(shí)設(shè)計(jì)開發(fā)鋁合金圓鑄錠自動(dòng)打號(hào)機(jī)和鋁合金圓鑄錠自動(dòng)打號(hào)機(jī)用舉升對(duì)齊裝置等，實(shí)現(xiàn)鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切。具體工作流程如圖1所示：

圖1 鋁合金圓鑄錠多根自動(dòng)鋸切工藝圖

2.2 鋁合金圓鑄錠鋸切改造技術(shù)研發(fā)

現(xiàn)有的鋁合金圓鑄錠鋸切機(jī)主要由上料輸送機(jī)、臥式帶鋸機(jī)、鋁屑吸收壓塊系統(tǒng)、鑄錠夾緊裝置、堆垛臺(tái)、廢料收集器等設(shè)備構(gòu)成，但是其只能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金單根鋸切，鋸切效率低，不能滿足現(xiàn)有鋁合金生產(chǎn)要求。針對(duì)上述問題，通過設(shè)計(jì)：(1)將原V型輥道輥?zhàn)硬鸪龘Q成改成直輥，加檔圈，原有的輥道用連接板加寬，軸承座安裝在連接板上；(2)主機(jī)兩側(cè)加兩套液壓驅(qū)動(dòng)壓緊裝置，加裝料頭移動(dòng)式定尺裝置；(3)設(shè)計(jì)液壓移動(dòng)式打字裝置，可連續(xù)對(duì)四根合金棒打碼；(4)把上游輥道改為驅(qū)動(dòng)輥，配合自動(dòng)升降擋板實(shí)現(xiàn)上料對(duì)齊等進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格鋁合金圓鑄錠的多根鋸切，大幅度降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

圖2 改造前V型軌道

圖3 改造后直棍軌道

圖4 鑄錠壓緊對(duì)齊裝置

圖5 鑄錠打號(hào)裝置

2.3 鋁合金圓鑄錠自動(dòng)打號(hào)裝置的研發(fā)

經(jīng)過澆鑄工序成型的鋁合金圓鑄錠進(jìn)入碼垛程序之前，須在鑄錠指定位置標(biāo)注生產(chǎn)信息出廠編碼[3]，該編碼一般由表示生產(chǎn)日期、生產(chǎn)爐號(hào)和生產(chǎn)班組編號(hào)的數(shù)字組成。在進(jìn)行鋁合金圓鑄錠多根同時(shí)鋸切過程中，現(xiàn)有技術(shù)中只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單根鋁合金圓鑄錠進(jìn)行打號(hào)，為了滿足鋁合金圓鑄錠多根鋸切需要，提高生產(chǎn)效率，有必要研究開發(fā)鋁合金圓鑄錠自動(dòng)打號(hào)裝置。

針對(duì)上述存在的問題，設(shè)計(jì)研究了如下技術(shù)方案：鋁合金圓鑄錠自動(dòng)打號(hào)裝置主要包括有舉升對(duì)齊裝置、打號(hào)裝置和移動(dòng)裝置，舉升對(duì)齊裝置設(shè)計(jì)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸及氣缸均由PLC程序控制，可根據(jù)指令完成對(duì)鋁合金圓鑄錠的托舉對(duì)齊及打號(hào)作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了多根鋁合金圓鑄錠連續(xù)自動(dòng)打號(hào)作業(yè)，解決了鋁合金圓鑄錠多根鋸切過程打號(hào)困難的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格尺寸鋁合金圓鑄錠的定點(diǎn)自動(dòng)打號(hào)作業(yè)，提高鋁合金圓鑄錠鋸切生產(chǎn)線的連續(xù)性，從而提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

1-支撐架，2-移動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)油缸，3-移動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)油缸底座，4-移動(dòng)裝置軌道，5-移動(dòng)裝置相連，6-打號(hào)裝置，7-打號(hào)裝置限位器，8-打號(hào)裝置限位器支架，9-托舉對(duì)齊裝置，10-鋁及鋁合金圓鑄錠。

2.4 鋁合金帶鋸輪修復(fù)工具的研發(fā)

為提高鋁合金圓鑄錠生產(chǎn)效率，目前工業(yè)上普遍使用帶鋸機(jī)對(duì)鋁合金圓鑄錠進(jìn)行鋸切[2]。帶鋸機(jī)是以環(huán)狀無端的帶鋸條為鋸具，繞在兩個(gè)鋸輪上作單向接連的直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鋸切。工作過程中，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鋸帶會(huì)對(duì)鋸輪產(chǎn)生徑向壓力和表面摩擦力，導(dǎo)致鋸輪溫度升高并發(fā)生形狀變化；同時(shí)，其表面出現(xiàn)磨損[4]。如果不及時(shí)對(duì)鋸輪進(jìn)行修復(fù)，工作過程將導(dǎo)致鋸帶由于受力不均而發(fā)生顫抖，影響鋁合金鑄錠切面質(zhì)量，并容易導(dǎo)致鋸帶斷裂而無法正常生產(chǎn)。為了改善鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切過程切面質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，有必要研究開發(fā)鋁合金帶鋸輪修復(fù)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金帶鋸輪快速修復(fù)，提升鋁合金圓鑄錠多根自動(dòng)鋸切效率。

針對(duì)上述存在的問題，設(shè)計(jì)研究了如下技術(shù)方案：鋁合金帶鋸輪修復(fù)工具，包括有位置調(diào)節(jié)輪，螺桿，螺座，固定螺栓，刀片連接軸，刀片底座，修復(fù)刀具。工作過程中，首先把鋁合金帶鋸輪修復(fù)工具通過螺栓固定在鋁合金鋸切機(jī)上，通過位置調(diào)節(jié)輪將修復(fù)刀具調(diào)節(jié)至帶鋸輪修復(fù)邊緣位置，啟動(dòng)鋸切機(jī)，讓帶鋸輪做圓周運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋸輪缺陷部位進(jìn)行修復(fù)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋁合金帶鋸輪的快速修復(fù)，解決了鋁合金帶鋸輪的修復(fù)技術(shù)問題，保證了鋁合金鑄錠鋸切質(zhì)量。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)在線修復(fù)，修復(fù)過程不需拆卸和重新安裝帶鋸輪，有效地減少了修復(fù)時(shí)間，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

1-調(diào)節(jié)輪，2-螺桿，3-螺座，5-固定螺栓，5刀片連接軸，6-刀片底座，7-修復(fù)刀具

3 應(yīng)用情況

針對(duì)大截面鋁合金鋸切過程自動(dòng)化水平低、上下料時(shí)間消耗長、打號(hào)效率低的技術(shù)問題，研究開發(fā)了鋁合金圓鑄錠液壓驅(qū)動(dòng)壓緊裝置、輥道通用連接技術(shù)、液壓移動(dòng)式打碼裝置等集成多根自動(dòng)鋸切技術(shù)，大幅提高鋁合金圓鑄錠鋸切效率，解決了鋸切“塞積”生產(chǎn)的技術(shù)問題。設(shè)計(jì)完成的鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切技術(shù)于2015年至今在某鋁廠得到推廣應(yīng)用，期間在經(jīng)過多次優(yōu)化改進(jìn)，自投入使用以來，設(shè)備使用正常。鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切技術(shù)推廣應(yīng)用后，鑄錠鋸切效率得到明顯提升，可同時(shí)鋸切3根φ166mm、φ178mm和2根φ220mm大截面鋁合金鑄錠，鋸切機(jī)鋸切效率由每小時(shí)15噸提高到30噸，滿足了高效生產(chǎn)大截面鋁合金的急需。

4 結(jié)語

鋁合金圓鑄錠多根連續(xù)化自動(dòng)鋸切技術(shù)工藝簡單，設(shè)備操作簡易，設(shè)備投資少，生產(chǎn)效率高，安全高效，解決了鋁合金圓鑄錠鋸切設(shè)備僅能實(shí)現(xiàn)單根連續(xù)鋸切，存在鋸切效率低，成本高等技術(shù)問題，適應(yīng)了大規(guī)模鋁合金圓鑄錠鋸切生產(chǎn)要求。