曲柄摇杆式飞剪的制造工艺

成国玉

【摘 要】介绍了曲柄摇杆式飞剪的基本结构、运动过程,阐述了对剪刃倾角设计、剪刃侧隙调整量的设定、刀架凸度的作用和控制的认识. 【期刊名称】《现代冶金》 【年(卷),期】2012(040)004 【总页数】3页(P43-45)

【关键词】飞剪;曲柄摇杆;四连杆机构;水平分速度;刀架凸度 【作 者】成国玉

【作者单位】宝钢苏冶重工有限公司,江苏苏州215151 【正文语种】中 文 【中图分类】TG333.2+1 引 言

飞剪主要用来剪切运动着的轧件,可完成切头、切尾、碎断、取样或定长剪切等任务。工作时轧件不停顿,简化了生产线的设备、提高了生产效率。随着连续生产线的发展,飞剪得到了越来越广泛的应用。飞剪的特点是能在连续生产线上横向剪切运动着的轧件,因而它的设计必须满足以下三个基本要求:(1)剪切运动轧件时飞剪刀刃的水平分速度与轧件同步;(2)飞剪应能满足一定范围内不同厚度的剪切要求;(3)剪切速度必须与生产线上其他设备匹配。飞剪用于带钢处理线时,可装设在横切、镀

锌、连续退火等连续作业机组上。 1 曲柄摇杆式飞剪基本结构和运动原理

曲柄摇杆式飞剪一般布置在机组的剪前夹送辊之后,用于分卷、定尺、取样剪切、焊缝剪切和废料碎断。本文介绍的曲柄摇杆式飞剪(以下简称“飞剪”)的工作原理与施罗曼飞剪相同。其总体结构如图 1所示,由机架、剪切机构、同步机构、加载-卸载机构和传动装置(本图未示出)等主要部件组成。

飞剪的运动原理可简化为四连杆机构,如图 2所示。其中曲柄 3为主动件,当曲柄旋转时上刀架2作旋转运动,下刀架 4作摆动,上、下剪刃在垂直方向重合时产生剪切。 图1 飞剪总体结构图 图2 飞剪剪切运动原理示意图 2 飞剪的运动和作业过程 2.1 飞剪的运动过程

飞剪由变频异步电机驱动。电机的转速和扭矩分别通过两级齿轮降速和扩大并传递到曲柄(因为飞剪两侧的曲柄是通过一个同步轴相连的,所以确保了在剪切中的同步)。滑套在曲柄上的上刀架得以实现上下圆周平面运动(匀速机构采用改变曲柄半径调整到剪切瞬间与带钢同步)。下刀架即下剪刃由上刀架通过销轴连接,并以加载-卸载装置为支点作摆动。同时下刀架对上刀架在曲柄上滑套的回转作了控制,对上刀架的圆周运动有所叠加,成为椭圆运动。 2.2 飞剪的作业过程

带钢经过多道前序作业(如冷连轧轧制、连续退火、镀锌等)后,匀速经过剪前夹送辊和停在原位不动的飞剪,最后通过卷取机卷取成卷(见图 3)。当带钢的剪切点(通常在两卷带钢的焊缝处,所以该信号可有焊缝跟踪给出)出现,或机组按照分卷、取样等需要剪切带钢前,飞剪要先进行准备动作,即由接近开关和机械挡块控制,使下剪刃位于剪切初始位置——由加卸载机构的液压马达将下刀架旋转至最高位置。当带钢

剪切点位于飞剪剪刃的下方时飞剪完成启动过程,当曲柄飞剪的速度与机组出口段速度一致时,进行剪切。在剪切后,带钢进入等待的卷取机。剪切结束后,飞剪开始减速,超过原位后开始反向运动以便能够回到原位。当机组正常运行(不需要剪切)的时候,飞剪保持初始状态:(1)下剪刃位于最低位置——由加卸载机构的液压马达将下刀架旋转至最低位置,有接近开关控制;(2)上剪刃位于最高位置——由电机带动上刀架旋转至最高位置,有接近开关和编码器控制,编码器此时标定为零度。 图3 飞剪机在连轧线上 3 剪刃设计和间隙调整 3.1 剪刃倾角的设计

曲柄摇杆式飞剪的上剪刃刃口平直、水平设置,而下剪刃带有一定凹度。剪刃倾角可以根据要剪切的带钢的宽度不同而进行设计调整,如图4所示。剪切的板宽为 700～ 1 430 mm时,剪刃倾角设计为0.85°。而剪切的最大宽度为1 800 mm时,剪刃倾角设计则为0.78°。这是因为剪切带钢的宽度发生变化时,剪刃的工作长度相应变化。在考虑刚度、功率后飞剪的工作运动行程(即飞剪的下刀架摆角,上、下刀刃相同的水平分速度范围)不做调整和重新设计,仅加宽刀具长度。大于原设计使用的带钢最大宽度,会因为下刀架摆角不足和上、下刀刃相同的水平分速度范围不够,造成带钢整宽不能完整剪切。但对于剪切时的刀具终点重合量应仍保持(原设计最低点高度 37.455 mm不变)。 图4 下剪刃 (单位:mm) 3.2 刀架凸度的作用和控制

图5 上刀架中与上剪刃接触的表面(单位:mm)

如图 5所示,飞剪的上刀架安装上剪刃的接触面,必须按图刮研保证一定的凸度。这是因为上刀架的运动轨迹由于下刀架摆动的叠加作用形成一个椭圆,而下刀架摆动的是圆弧。为了保证二者刀刃的水平分速度的同步,必须作此修正。而修正的好坏

直接影响到带钢的剪切效果。在制造、检验中建议使用模板和坐标尺寸和百分表移位上下行和多点检测控制。 3.3 剪刃侧隙调整量

飞剪的剪切和其他平行剪机一样,对于不同厚度的钢带(板),需要不同的剪刃侧隙。表格1是某公司的设计设定值。由于刀架凸度的存在,在飞剪正常状态下测定点应是上、下剪刃的二端部。

表1 剪刃侧隙调整设定值调节 剪刃侧隙 /mm 钢带(板)厚度 /mm 1 0.75 6.0～10.0 2 0.425 3.0～6.0 3 0.2 1.4～3.0 4 结束语

曲柄摇杆式飞剪是连续带钢处理线上的关键设备之一,其工作稳定性及剪切精度将直接影响整个处理线的产品质量和成材率。随着数字化交直传动控制系统的发展,以及计算机技术在自动化控制系统中的不断完善,飞剪的控制性也将将进一步提高。 参考文献:

[1]刘海昌 ,汪建春,刘抗强.飞剪机的发展与思考 [J].机械设计与制造.2007,(6):208— 209.

[2]邹家祥.轧钢机械 (第 3版 )[M].北京:冶金工业出版社,2000.