雙邊剪剪切板材切絲現(xiàn)象分析

1、<p>　　雙邊剪剪切板材切絲現(xiàn)象分析</p><p>　　摘要：滾切式雙邊剪是中厚板精整線非常重要的設備，其機構復雜、精度高、效高率、自動化程度高；用于對板材進行寬度定尺并保證板材邊部齊整。本文對滾切式雙邊剪在剪切過程中常出的現(xiàn)切絲現(xiàn)象進行研究、分析及總結。 </p><p>　　關鍵詞： 滾切式雙邊剪 雙邊剪夾送輥自動化控制 </p><p>　　中圖

2、分類號：TS612+.1 文獻標識碼： A </p><p><b>　　1．引言 </b></p><p>　　滾切式雙邊剪是中厚板精整線非常重要的設備，用于對板材進行寬度定尺并保證板材邊部齊整?？墒窃趯嶋H生產過程中，雙邊剪在對板材進行剪切時，在一側的切邊剪刃處出現(xiàn)不同長度1??3mm寬的細小邊部，這些細絲有些落到板材表面上在經過出口側夾送輥時會被輾壓入板材內，嚴重

3、影響了板材的表面質量。 </p><p><b>　　2．切絲現(xiàn)象分析 </b></p><p>　　滾切式雙邊剪是機構復雜、高精度、高效率、自動化程度較高的剪切設備，主要用于板材的運輸、調整、切縱邊、寬度定尺、碎邊和碎邊收集。它的自動剪切和自動送板主要是由主偏心軸的相位控制來實現(xiàn)的。板材剪切過程中產生切絲現(xiàn)象是由于板材在剪切過程中板材的跑偏造成的；當送料步長較小時，

4、相臨兩次剪切動作相重合剪切的部分，由于板材的跑偏導致了第二次剪切時對上一次剪切好的邊部進行了剪切從而產生了切絲。影響自動送板過程中板材跑偏的設備主要有夾送輥及其液壓控制系統(tǒng)、下刀架、活動輥道、前后輥道等設備或部件,其布置情況如下圖所示。 </p><p>　　圖1 滾切式雙邊剪影響板材跑偏的設備布置示意圖 </p><p>　　1―夾送輥標高調節(jié)螺栓;2―固側入口下夾送輥;3―夾送輥升降液

5、壓缸;4―固側入口上夾送輥;5―夾送輥軸承座;6―液壓缸控制閥臺;7―移側入口下夾送輥;8―移側入口上夾送輥;9―移動剪機架;10―移動剪下刀架;11―機前輥道(32根);12―入口端夾送輥同步軸;13―固定剪機架;14―固定剪下刀架;15―固定剪碎邊下刀架;16―固定剪碎邊溜槽;17―固側出口下夾送輥;18―固側出口上夾送輥;19―活動輥道;20―出口端夾送輥同步軸;21―機后輥道(18根);22―移側出口下夾送輥;23―移側出口上夾

6、送輥 </p><p>　　由夾送輥夾緊板材后旋轉和前后輥道旋轉提供的板材拖動F,由力學可知: F=(T+G)f=(pS+G)f </p><p>　　=〔πp(D2-d2)/4+G〕f (1) </p><p>　　式中 T――液壓缸夾緊力; </p><p><b>　　G――板材重量; </b></p>

7、<p>　　f――輥子和板材間滾動摩擦系數(shù); </p><p>　　p――液壓系統(tǒng)壓力; </p><p>　　S――液壓缸有效工作面積; </p><p>　　D――液壓缸活塞直徑; </p><p>　　d――液壓缸活塞桿直徑。 </p><p>　　板材運行中的摩擦阻力N為: </p>

8、<p>　　N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7+N8 (2) </p><p>　　式中 N1――夾送輥升降不同步引起的摩擦阻力; </p><p>　　N2――夾送輥加工安裝引起的摩擦阻力; </p><p>　　N3――下刀架安裝使用引起的摩擦阻力 </p><p>　　N4――板材與后退機構產生的摩擦阻力; <

9、;/p><p>　　N5――板材與壓緊機構產生的摩擦阻力; </p><p>　　N6――板材與碎邊上刀產生的摩擦阻力; </p><p>　　N7――碎邊與碎邊下刀架和碎邊溜槽產生摩擦阻力; </p><p>　　N8――前后輥道與夾送輥產生的摩擦阻力。 </p><p>　　根據(jù)雙邊剪自動送板的要求,板材的運行采用加速

10、度和減速度控制,因此由動力學知識可知板材的運行速度v: </p><p>　　v=v0+at=v0+Mt/m (3) </p><p>　　式中 v0――板材運輸速度,自動送板時為0; </p><p>　　a――自動送板時的加(減)速度; </p><p>　　t――板材運行時間; </p><p>　　M――板材運

11、輸力,M=F-N; </p><p><b>　　m――板材質量。 </b></p><p>　　根據(jù)自動送板的過程和公式(1)、(2)、(3)可得板材的運行速度: </p><p>　　v={[πp(D2-d2)/4-G]f-N}t/m (4) </p><p>　　設固定側板材的摩擦阻力、運行速度、液壓系統(tǒng)壓力分別為

12、N固、v固、p固,移動側板材的摩擦阻力、運行速度、液壓系統(tǒng)壓力分別為N移、v移、p移,則確保雙邊剪自動送板時板材不跑偏的必要條件是v固=v移,即: </p><p>　　{[πp固(D2-d2)/4-G]f-N固}t/m </p><p>　　={[πp移(D2-d2)/4-G]f-N移}t/m(5) </p><p>　　因板材質量和運行時間相同,(5)式簡化后得

13、: </p><p>　　[πp固(D2-d2)/4-G]f-N固 </p><p>　　=[πp移(D2-d2)/4-G]f-N移 (6) </p><p>　　3 影響板材切絲的主要因素板材跑偏 </p><p>　　3.1 夾送輥轉速和力矩控制的影響 </p><p>　　根據(jù)固、移側板材運行速度一致的要求,入口

14、和出口的固移側下夾送輥旋轉速度必須一致,每一對輥子的上夾送輥必須適應板材厚度偏差引起的線速度變化。因此夾送輥轉速和力矩控制形式如下: </p><p>　　入出口的固、移側下夾送輥機械結構上設計有同步軸,強制轉速一致。夾送輥電機必須滿足安裝尺寸小、轉動慣性小、起動力矩大的要求,技術性能參數(shù)必須完全一致。 </p><p>　　為實現(xiàn)雙邊剪的自動剪切功能,其基礎自動化系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)分別采用德

15、國SIEMENS公司的PLC自動控制系統(tǒng)和6RA70(280A)直流調速裝置,并設置了以下三種控制方式: </p><p>　　1)當板材頭部進入雙邊剪入口端時,入口端上夾送輥壓下,固側入口下輥為速度控制,入口端其余三個夾送輥均為力矩控制,實現(xiàn)了入口端夾送輥的“一主三從”控制方式。 </p><p>　　2)當板材頭部送板到雙邊剪出口端時,出口端上夾送輥壓下,固側出口下輥為速度控制,其余七

16、個夾送輥均為力矩控制,形成了出、入口夾送輥的微張力控制,實現(xiàn)了夾送輥的“一主七從”控制方式。 </p><p>　　3)當板材尾部離開雙邊剪入口端時,入口端上夾送輥抬起,固側出口下輥為速度控制,出口端其余三個夾送輥均為力矩控制,實現(xiàn)了出口端夾送輥的“一主三從”控制方式。 </p><p>　　3.2夾送輥液壓系統(tǒng)壓力和流量的影響 </p><p>　　由公式可知,自

17、動送板的板材拖動力主要決定于液壓系統(tǒng)的壓力,由)式知要保證板材不跑偏,必須確保固、移側入出口夾送輥液壓系統(tǒng)的壓力盡量保持相等。入出口夾送輥的固、移側液壓缸的升降速度必須同步,速度響應必須滿足自動送板的要求,為此四套液壓缸控制系統(tǒng)均設置在每對夾送輥附近,管路布置盡量對稱,分別設有同步回路,以免一側壓住板材而另一側未壓住時產生附加的摩擦阻力N1。主要由液壓系統(tǒng)壓力決定的板材拖動力F,考慮到板材自動送板過程中產生的意外和不可估算的各種摩擦阻力

18、,根據(jù)現(xiàn)場使用經驗F/N應不小于2。 </p><p>　　3.3夾送輥輥子和下刀架制造安裝精度的影響 </p><p>　　夾送輥的輥子必須精密加工,嚴格控制每根輥子的直徑偏差不大于±0.05mm和圓柱度不大于0.05mm;輥子的安裝精度也必須通過調整夾送輥軸承座內的內外偏心套和下輥標高調整螺釘,來確保入出口的固移側下輥的同軸度不大于0.05mm;四對上下輥的平行度不大于0.0

19、5mm;四套下輥輥面標高的安裝誤差不大于0.05mm,否則固移側的輥面線速度(板材運行速度)v不一致,產生附加的摩擦阻力N2,造成板材跑偏。 </p><p>　　下刀架及其鑲板的加工也要精密,其安裝標高與夾送輥輥面標高的差值應保證在-2mm,以免板材與下刀架的鑲板相接觸而引起附加摩擦阻力N3。 </p><p>　　3.4偏心軸的相位控制和板材剪切過程的影響 </p>&l

20、t;p>　　嚴格控制主偏心軸的相位,由自動剪切轉入自動送板過程中必須有一定的過渡時間,以免上刀架后退機構后退不到位而產生板材與上刀片之間的摩擦阻力N4,板材壓緊機構未完全抬起而產生附加摩擦阻力N5,碎邊上刀片未完全與脫離板材而產生附加摩擦阻力N6。板材剪切過程中剪切的碎邊成“弓型”,與碎邊下刀架和碎邊溜槽緊密接觸而產生摩擦阻力N7,而且不易消除。 </p><p>　　3.5前后輥道的影響 </p&g

21、t;<p>　　雙邊剪前后輥道起運輸板材和輔助自動送板的作用,均為交流變頻調速控制,其輥面線速度必須與夾送輥一致,也必須確保制造安裝的精度,以免產生較大的滑動摩擦力,但由于控制方式、結構的區(qū)別,產生的附加摩擦阻力N8一定存在。 </p><p>　　4．切絲現(xiàn)象的消除 </p><p>　　4.1 預防雙邊剪板材跑偏現(xiàn)象的措施 </p><p>　　綜

22、合以上對雙邊剪板材跑偏現(xiàn)象的力學分析和影響因素的分析,熟悉掌握了自動送板過程中發(fā)生板材跑偏現(xiàn)象的根本原因,有利于在實際使用中有效地預防板材跑偏現(xiàn)象的發(fā)生,也有利于出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象及時進行調整: </p><p>　　1)有計劃的點檢夾送輥電機的技術性能、PLC自動控制系統(tǒng)、6RA70(280A)直流調速裝置,發(fā)現(xiàn)故障要及時處理更換,而且注意技術參數(shù)的調整和匹配。 </p><p>　　2)不斷

23、調整固、移側入出夾送輥液壓系統(tǒng)的壓力盡量保持相等,其誤差不得超過0.1MPa;準確調整入出口夾送輥的固、移側液壓缸升降速度,盡量確保同步,以消除摩擦阻力N1;根據(jù)生產實踐經驗設定由液壓系統(tǒng)的壓力,一般在5MPa左右。 </p><p>　　3)定期檢查測試夾送輥的輥子直徑偏差和磨損情況,進行適時更換和維修;定期檢查夾送輥軸承座的內外偏心套及其螺栓連接和下夾送輥標高調整螺栓,定期檢查測試夾送輥的同軸度和輥面標高,發(fā)

24、現(xiàn)問題及時調整,以盡量消除摩擦阻力N2。 </p><p>　　4)定期檢查下刀架的鑲板有無變形、翹曲、大量毛刺現(xiàn)象,盡量消除摩擦阻力N3。 </p><p>　　5)定期檢查剪切過程中后退機構、板材壓緊機構、碎邊上刀片的運動情況,出現(xiàn)問題調整PLC程序,盡量消除摩擦阻力N4、N5、N6。 </p><p>　　6)定期更換碎邊下刀架的鑲板和碎邊溜槽,剪切生產中要求

25、固移側的切邊量盡量相等,以使固移側的摩擦阻力N7盡量相同。 </p><p>　　7)定期檢查前后輥道的輥面線速度與夾送輥的匹配情況,必要時調整其控制參數(shù),以及輥面磨損情況,盡量消除摩擦阻力N8。截至目前,雙邊剪使用正常,基本不發(fā)生板材跑偏現(xiàn)象,即使出現(xiàn)了跑偏現(xiàn)象也能及時進行調整處理。 </p><p>　　4.2 增加剪切步長，使剪切步長達到1200mm―1300mm，以減少相臨兩次剪切