新型滾切式雙邊剪結構設計

周文戰

在寬厚板精整線上，雙邊剪用于對鋼板邊部進行剪切。與雙邊剪具有相同用途的設備還有圓盤剪。目前圓盤剪只能剪切30 mm厚以下的鋼板，而雙邊剪可以剪切的最大厚度為50 mm。此外，雙邊剪在圓盤剪的鋼板送進方式上也不相同，圓盤剪為連續式，而雙邊剪為步進式。本文主要對寬厚板軋機精整線上一種新型滾切式雙邊剪的結構特點進行介紹（見圖1）。

1 工作原理

該雙邊剪由固定剪和移動剪對應布置在運送鋼板輥道的兩側，其傳動形式為三軸三偏心結構（見圖2）。雙邊剪主傳動為兩主電機經總速比為35.77三級齒輪減速，帶動三個曲軸工作。雙邊剪曲軸轉向相同，而位于出口側的碎邊剪曲軸轉向相反。

裝有弧形剪刃的上剪切機構在兩根曲軸帶動下進行剪切。由于兩根曲軸轉向相同，但相位不同，使弧形剪刃的左端首先下降，直到與下剪刃左端相切，然后上剪刃沿下剪刃滾動，一直滾動到下剪刃右端，即剪切結束位置，最后上剪刃逐漸抬升至起始位置，完成一次剪切。該雙邊剪弧形剪刃的半徑為9500 mm，剪刃重疊量為5～7 mm，滾切角為2°。

圖1 雙邊剪結構圖

由于在整個剪切過程中上剪刃在平直的下剪刃上進行滾動剪切，上剪刃相對鋼板的滑動量小，鋼板滑傷小。而且上下剪刃的重疊量能根據被剪切鋼板的厚度和性能調整，可以保證鋼板平直度，切下的碎邊彎曲也較小。

2 機構特點

2.1 平衡機構

在以往多數雙邊剪剪切機構中均缺少平衡機構，當雙邊剪剪切鋼板時，球鉸與上剪切機構以及曲柄與連桿之間的間隙位于上側，不剪切時又轉移到下側，而由間隙的突然變化產生的沖擊和振動將會影響剪切質量。經過長期磨損間隙變得越來越大，沖擊和振動也會越來越嚴重，剪切質量將無法保證。該雙邊剪在上剪切機構增加了液壓平衡機構，負責承載上剪切機構和拉緊裝置運動部件的重量，消除球鉸與上剪切機構以及曲柄與連桿之間的間隙，消除工作過程中由于間隙變化造成的沖擊和振動，大大提高了連桿軸承和球鉸的使用壽命，鋼板剪切質量也得到保證。液壓平衡機構由與上橫梁鉸接的液壓缸拉動一個平衡連桿，由平衡連桿另一端聯接的拉桿拉動上剪切機構。隨著上剪切機構的循環動作，液壓缸隨動伸縮，并輕微擺動 (見圖3)。平衡液壓缸的平衡力為整個上剪切機構和拉緊裝置所有運動部件的重量再乘以一個系數值1.1～1.2。

2.2 剪刃間隙調整裝置

為適應剪切鋼種和剪切鋼板厚度變化，剪刃間隙要在一定范圍內進行調整。因此，在雙邊剪中都設有剪刃間隙調整裝置。在最初的雙邊剪中，剪刃間隙調整機構采用單或雙斜楔式，調整過程比較復雜。而本雙邊剪設有偏心式剪刃間隙自動調整裝置是由電機經減速機驅動偏心軸轉動使剪切導向裝置接近或遠離固定的下剪刃。由于上剪切機構通過拉緊裝置貼合在剪切導向裝置上，所以當剪切導向裝置接近或遠離下剪刃時，上剪刃也會隨著接近或遠離下剪刃，通過讀取偏心軸上編碼器的反饋信息就可以實現剪刃間隙的自動調整。拉緊裝置的結構為一端與機架鉸接的拉緊缸將另一端通過拉桿將上剪切機構拉緊，并貼合在剪切導向裝置的滑板上。由于存在拉緊裝置，當兩曲軸帶動上剪切機構滾動時就能保證其始終貼合在剪切導向裝置上（見圖4）。

2.3 退刀裝置

每次當剪刃運動到最低點后，為避免切邊后的鋼板在剪刃上升時與上剪刃摩擦，同時也為了帶動切斷的碎邊脫落而需要退刀。由分別固定在兩主剪切曲軸上非偏心處的兩退刀凸輪與主曲軸同步旋轉，通過凸輪下方一杠桿帶動退刀偏心軸，退刀偏心軸通過退刀連桿與剪切導向裝置聯接。當上剪刃從最低點上升時，與曲軸同軸的一凸輪下緣線也上升，通過退刀偏心軸和退刀連桿帶動剪切導向裝置向遠離下剪刃的方向移動，上剪刃也隨著遠離下剪刃。當曲軸從上剪刃最低點轉動180°后，凸輪帶動上述機構反向動作，上下剪刃間隙減小，對鋼板進行剪切，剪切后上剪刃又回到最低點，退刀裝置完成一次工作循環。

2.4 壓板裝置

當剪切鋼板時，為防止鋼板移動，在與兩下剪刃平行的鋼板上方，均設有2組壓板。本雙邊剪壓板裝置是由液壓缸帶動連桿機構，通過兩彈簧缸與壓板體相連。當液壓缸活塞桿縮短時，壓板體壓在鋼板上，當上剪刃抬起后，液壓缸活塞桿伸長，壓板體抬起（見圖5）。

2.5 剪切寬度調整裝置

固定剪和移動剪分別裝在剪切線兩側，移動剪可以根據鋼板寬度不同改變位置。早期雙邊剪為滾珠絲杠結構，這種結構對于重量很大的移動側雙邊剪來說不是很合適。該新型雙邊剪移動結構改為在機架下面設齒條和靜壓板，通過減速機傳動，在靜壓系統的作用下，移動剪機架與導軌間形成靜壓油膜，摩擦阻力大大降低。

2.6 過載保護裝置

當鋼板厚度或品種發生變化時，雙邊剪容易發生過載現象。為保護剪切裝置和主傳動減速機，在雙邊剪主電機和主減速機之間均需設置安全聯軸器。在以前的多數雙邊剪中此聯軸器為剛性聯軸器或液壓安全聯軸器。普通剛性聯軸器沒有過載保護功能。液壓安全聯軸器是通過液壓油環中的油壓將左右兩個半聯軸器聯接在一起，其傳遞的扭矩隨油壓不同而變化。當傳遞的扭矩大于設定扭矩時，兩半聯軸器之間發生相對轉動，和左半聯軸器固聯的剪切環將和右半聯軸器固聯的剪切管剪斷，液壓油環內的液壓油噴出，左右兩聯軸器脫開。但聯軸器泄油后雙邊剪不能迅速恢復工作，需要維護人員更換剪切管并重新在液壓油環內打入液壓油至設定壓力。而該雙邊剪使用的機械式安全聯軸器既可以消除過載，過載后也不用更換零件，只需簡單調整后就可以恢復工作。其內圈與主減速機端半聯軸器固聯，外圈與電機端半聯軸器固聯，安裝在外圈上的安全銷通過碟簧壓緊在內圈座上傳遞雙邊剪剪切的扭矩。通過調整螺套，改變X值，即可設定安全保護扭矩。當雙邊剪過載時，安全銷被從內圈的座內擠出，聯軸器內外圈打滑，從而實現過載保護（見圖 6）。

另外，在主電機安全聯軸器輸出端的制動盤上還設有在失電和停車時起保護作用的彈簧鎖緊液壓打開鉗盤式制動器。

3 結語

本文所述新型滾切式雙邊剪因具有切口規整、鋼板變形小、剪切鋼板厚、剪切頻率及自動化水平高等優點，將成為寬厚板生產線上的主要雙邊剪切設備。但該雙邊剪結構復雜，圓弧剪刃和球鉸加工困難，操作和維護要求較高；購買或制造雙邊剪設備的投資比斜刃剪和圓盤剪要大很多，用戶應根據生產線實際情況全面衡量，具體分析。但如果剪切厚度在30 mm以上，且剪切質量和速度要求較高時，推薦使用該滾切式雙邊剪。