1、1双边剪剪切板材切丝现象分析摘要：滚切式双边剪是中厚板精整线非常重要的设备，其机构复杂、精度高、效高率、自动化程度高；用于对板材进行宽度定尺并保证板材边部齐整。本文对滚切式双边剪在剪切过程中常出的现切丝现象进行研究、分析及总结。 关键词： 滚切式双边剪 双边剪夹送辊自动化控制 中图分类号：TS612+.1 文献标识码： A 1引言 滚切式双边剪是中厚板精整线非常重要的设备，用于对板材进行宽度定尺并保证板材边部齐整。可是在实际生产过程中，双边剪在对板材进行剪切时，在一侧的切边剪刃处出现不同长度 1?3mm 宽的细小边部，这些细丝有些落到板材表面上在经过出口侧夹送辊时会被辗压入板材内，严重影响了板
2、材的表面质量。 2切丝现象分析 滚切式双边剪是机构复杂、高精度、高效率、自动化程度较高的剪切设备，主要用于板材的运输、调整、切纵边、宽度定尺、碎边和碎边收集。它的自动剪切和自动送板主要是由主偏心轴的相位控制来实现的。板材剪切过程中产生切丝现象是由于板材在剪切过程中板材的跑偏造成的；当送料步长较小时，相临两次剪切动作相重合剪切的部分，由于板2材的跑偏导致了第二次剪切时对上一次剪切好的边部进行了剪切从而产生了切丝。影响自动送板过程中板材跑偏的设备主要有夹送辊及其液压控制系统、下刀架、活动辊道、前后辊道等设备或部件,其布置情况如下图所示。 图 1 滚切式双边剪影响板材跑偏的设备布置示意图 1夹送辊标
3、高调节螺栓;2固侧入口下夹送辊;3夹送辊升降液压缸;4固侧入口上夹送辊;5夹送辊轴承座;6液压缸控制阀台;7移侧入口下夹送辊;8移侧入口上夹送辊;9移动剪机架;10移动剪下刀架;11机前辊道(32 根);12入口端夹送辊同步轴;13固定剪机架;14固定剪下刀架;15固定剪碎边下刀架;16固定剪碎边溜槽;17固侧出口下夹送辊;18固侧出口上夹送辊;19活动辊道;20出口端夹送辊同步轴;21机后辊道(18 根);22移侧出口下夹送辊;23移侧出口上夹送辊 由夹送辊夹紧板材后旋转和前后辊道旋转提供的板材拖动 F,由力学可知: F=(T+G)f=(pS+G)f =p(D2-d2)/4+Gf (1) 式
4、中 T液压缸夹紧力; G板材重量; f辊子和板材间滚动摩擦系数; p液压系统压力; S液压缸有效工作面积; 3D液压缸活塞直径; d液压缸活塞杆直径。 板材运行中的摩擦阻力 N 为: N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7+N8 (2) 式中 N1夹送辊升降不同步引起的摩擦阻力; N2夹送辊加工安装引起的摩擦阻力; N3下刀架安装使用引起的摩擦阻力 N4板材与后退机构产生的摩擦阻力; N5板材与压紧机构产生的摩擦阻力; N6板材与碎边上刀产生的摩擦阻力; N7碎边与碎边下刀架和碎边溜槽产生摩擦阻力; N8前后辊道与夹送辊产生的摩擦阻力。 根据双边剪自动送板的要求,板材的运行采用加速度和减
5、速度控制,因此由动力学知识可知板材的运行速度 v: v=v0+at=v0+Mt/m (3) 式中 v0板材运输速度,自动送板时为 0; a自动送板时的加(减)速度; t板材运行时间; M板材运输力,M=F-N; m板材质量。 根据自动送板的过程和公式(1)、(2)、(3)可得板材的运行速度: v=p(D2-d2)/4-Gf-Nt/m (4) 4设固定侧板材的摩擦阻力、运行速度、液压系统压力分别为 N 固、v固、p 固,移动侧板材的摩擦阻力、运行速度、液压系统压力分别为 N 移、v 移、p 移,则确保双边剪自动送板时板材不跑偏的必要条件是 v 固=v 移,即: p 固(D2-d2)/4-Gf-N
6、 固t/m =p 移(D2-d2)/4-Gf-N 移t/m(5) 因板材质量和运行时间相同,(5)式简化后得: p 固(D2-d2)/4-Gf-N 固 =p 移(D2-d2)/4-Gf-N 移 (6) 3 影响板材切丝的主要因素板材跑偏 3.1 夹送辊转速和力矩控制的影响 根据固、移侧板材运行速度一致的要求,入口和出口的固移侧下夹送辊旋转速度必须一致,每一对辊子的上夹送辊必须适应板材厚度偏差引起的线速度变化。因此夹送辊转速和力矩控制形式如下: 入出口的固、移侧下夹送辊机械结构上设计有同步轴,强制转速一致。夹送辊电机必须满足安装尺寸小、转动惯性小、起动力矩大的要求,技术性能参数必须完全一致。 为
7、实现双边剪的自动剪切功能,其基础自动化系统和传动系统分别采用德国 SIEMENS 公司的 PLC 自动控制系统和 6RA70(280A)直流调速装置,并设置了以下三种控制方式: 1)当板材头部进入双边剪入口端时,入口端上夹送辊压下,固侧入口下辊为速度控制,入口端其余三个夹送辊均为力矩控制,实现了入口端夹5送辊的“一主三从”控制方式。 2)当板材头部送板到双边剪出口端时,出口端上夹送辊压下,固侧出口下辊为速度控制,其余七个夹送辊均为力矩控制,形成了出、入口夹送辊的微张力控制,实现了夹送辊的“一主七从”控制方式。 3)当板材尾部离开双边剪入口端时,入口端上夹送辊抬起,固侧出口下辊为速度控制,出口端
8、其余三个夹送辊均为力矩控制,实现了出口端夹送辊的“一主三从”控制方式。 3.2 夹送辊液压系统压力和流量的影响 由公式可知,自动送板的板材拖动力主要决定于液压系统的压力,由)式知要保证板材不跑偏,必须确保固、移侧入出口夹送辊液压系统的压力尽量保持相等。入出口夹送辊的固、移侧液压缸的升降速度必须同步,速度响应必须满足自动送板的要求,为此四套液压缸控制系统均设置在每对夹送辊附近,管路布置尽量对称,分别设有同步回路,以免一侧压住板材而另一侧未压住时产生附加的摩擦阻力 N1。主要由液压系统压力决定的板材拖动力 F,考虑到板材自动送板过程中产生的意外和不可估算的各种摩擦阻力,根据现场使用经验 F/N 应
9、不小于 2。 3.3 夹送辊辊子和下刀架制造安装精度的影响 夹送辊的辊子必须精密加工,严格控制每根辊子的直径偏差不大于0.05mm 和圆柱度不大于 0.05mm;辊子的安装精度也必须通过调整夹送辊轴承座内的内外偏心套和下辊标高调整螺钉,来确保入出口的固移侧下辊的同轴度不大于 0.05mm;四对上下辊的平行度不大于 0.05mm;四套下辊辊面标高的安装误差不大于 0.05mm,否则固移侧的辊面线速度(板材运行6速度)v 不一致,产生附加的摩擦阻力 N2,造成板材跑偏。 下刀架及其镶板的加工也要精密,其安装标高与夹送辊辊面标高的差值应保证在-2mm,以免板材与下刀架的镶板相接触而引起附加摩擦阻力N
10、3。 3.4 偏心轴的相位控制和板材剪切过程的影响 严格控制主偏心轴的相位,由自动剪切转入自动送板过程中必须有一定的过渡时间,以免上刀架后退机构后退不到位而产生板材与上刀片之间的摩擦阻力 N4,板材压紧机构未完全抬起而产生附加摩擦阻力 N5,碎边上刀片未完全与脱离板材而产生附加摩擦阻力 N6。板材剪切过程中剪切的碎边成“弓型”,与碎边下刀架和碎边溜槽紧密接触而产生摩擦阻力 N7,而且不易消除。 3.5 前后辊道的影响 双边剪前后辊道起运输板材和辅助自动送板的作用,均为交流变频调速控制,其辊面线速度必须与夹送辊一致,也必须确保制造安装的精度,以免产生较大的滑动摩擦力,但由于控制方式、结构的区别,
11、产生的附加摩擦阻力 N8 一定存在。 4切丝现象的消除 4.1 预防双边剪板材跑偏现象的措施 综合以上对双边剪板材跑偏现象的力学分析和影响因素的分析,熟悉掌握了自动送板过程中发生板材跑偏现象的根本原因,有利于在实际使用中有效地预防板材跑偏现象的发生,也有利于出现跑偏现象及时进行调整: 71)有计划的点检夹送辊电机的技术性能、PLC 自动控制系统、6RA70(280A)直流调速装置,发现故障要及时处理更换,而且注意技术参数的调整和匹配。 2)不断调整固、移侧入出夹送辊液压系统的压力尽量保持相等,其误差不得超过 0.1MPa;准确调整入出口夹送辊的固、移侧液压缸升降速度,尽量确保同步,以消除摩擦阻
12、力 N1;根据生产实践经验设定由液压系统的压力,一般在 5MPa 左右。 3)定期检查测试夹送辊的辊子直径偏差和磨损情况,进行适时更换和维修;定期检查夹送辊轴承座的内外偏心套及其螺栓连接和下夹送辊标高调整螺栓,定期检查测试夹送辊的同轴度和辊面标高,发现问题及时调整,以尽量消除摩擦阻力 N2。 4)定期检查下刀架的镶板有无变形、翘曲、大量毛刺现象,尽量消除摩擦阻力 N3。 5)定期检查剪切过程中后退机构、板材压紧机构、碎边上刀片的运动情况,出现问题调整 PLC 程序,尽量消除摩擦阻力 N4、N5、N6。 6)定期更换碎边下刀架的镶板和碎边溜槽,剪切生产中要求固移侧的切边量尽量相等,以使固移侧的摩
13、擦阻力 N7 尽量相同。 7)定期检查前后辊道的辊面线速度与夹送辊的匹配情况,必要时调整其控制参数,以及辊面磨损情况,尽量消除摩擦阻力 N8。截至目前,双边剪使用正常,基本不发生板材跑偏现象,即使出现了跑偏现象也能及时进行调整处理。 4.2 增加剪切步长，使剪切步长达到 1200mm1300mm，以减少相临8两次剪切对相同部位的重复剪切。 5 结论 生产实践证明,对滚切式双边剪剪切过程中出现切丝现象主要是由于板材跑偏产生的。经过对板材跑偏现象进行力学和影响因素的分析是非常必要的,在实际使用中有效地预防和解决板材跑偏现象的发生,对避免产生切丝现象提高产品质量和生产作业率,非常具有现实的经济作用。
