提高1#橫切機(jī)組飛剪剪切精度的措施

王 勇，張幸生，邵偉軍，韓凌霄，李長虹，董海俠

(浙江省寧波寶新不銹鋼有限公司 ，浙江 寧波 315807)

提高1#橫切機(jī)組飛剪剪切精度的措施

王 勇，張幸生，邵偉軍，韓凌霄，李長虹，董海俠

(浙江省寧波寶新不銹鋼有限公司 ，浙江 寧波 315807)

介紹了寧波寶新公司1#橫切機(jī)組飛剪剪切長度控制原理；針對生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)帶鋼剪切長度偏差波動大(最大偏差4mm)，無法滿足客戶的質(zhì)量要求，造成短尺或超長的質(zhì)量問題，從設(shè)計上進(jìn)行了原因分析，并提出將原測量輪外圈采用的“O”型密封圈結(jié)構(gòu)形式改為襯聚氨酯的結(jié)構(gòu)形式，將原覆膜機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，調(diào)整工藝安裝位置，改進(jìn)后，提高了剪切精度，長度最大偏差小于1mm。

測量輪；覆膜機(jī)；剪切精度

0 前言

寧波寶新公司1#橫切機(jī)組是于1999年從德國UNGERER公司引進(jìn)的成套設(shè)備，投產(chǎn)以來由于飛剪剪切精度(定尺長度)不穩(wěn)定，剪切鋼板的長度偏差在2～4 mm波動，嚴(yán)重影響了機(jī)組產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致成材率低，無法滿足高端客戶的產(chǎn)品質(zhì)量要求,使市場占有率流失，嚴(yán)重影響公司經(jīng)營。因此提高橫切機(jī)組飛剪剪切精度成了設(shè)備人員的當(dāng)務(wù)之急。

1 UNGERER飛剪剪切長度控制原理

飛剪剪切機(jī)構(gòu)如圖1所示，飛剪由2套連桿機(jī)構(gòu)、偏心軸上下刀架組成，2個刀架由同一臺減速機(jī)驅(qū)動。該飛剪采用啟停式工作制。剪切時偏心軸在最上端，停止時偏心軸在最下端。飛剪的剪刃不僅有向下剪切的速度，而且在水平方向通過電機(jī)的控制能與帶鋼的運行速度同步,從而保證剪切順利進(jìn)行。飛剪在調(diào)節(jié)控制器下進(jìn)行長度控制,調(diào)節(jié)器的循環(huán)時間小于1.5 ms。剪切長度控制的核心部件是安裝在測量輪上的脈沖編碼器。測量輪每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出10000個脈沖。假設(shè)測量輪半徑為R，需要剪切長度為L的鋼板，則需發(fā)出L/2πR×10000個脈沖才能保證電流過長度為L的鋼板，飛剪調(diào)節(jié)器在剪切位發(fā)出復(fù)位脈沖發(fā)生器PG1命令，使PG1重新計數(shù)，當(dāng)?shù)贚/2πR×10000個脈沖發(fā)出時，飛剪需正好回到剪切位，以保證剪切長度的精確。飛剪電氣控制示意圖見圖2。

圖1 飛剪剪切機(jī)構(gòu)Fig.1 Cutting structure of flying shear

圖2 飛剪電氣控制示意圖Fig.2 Electric control of flying shear

2 飛剪剪切長度偏差波動原因分析

2.1 剪切長度偏差波動原因一

根據(jù)現(xiàn)有測量輪的實際結(jié)構(gòu)看，測量輪為尼龍機(jī)體加密封圈的結(jié)構(gòu)形式(圖3)，主要通過氣缸壓下測量輪，依靠測量輪上的“O”型密封圈與帶鋼表面接觸，由帶鋼運行來帶動測量輪轉(zhuǎn)動。經(jīng)過分析我們認(rèn)為“O”型密封圈與帶鋼表面接觸面積較小，容易打滑，同時在測量輪壓下狀態(tài)下，測量輪上的O型密封圈與帶鋼表面接觸，由于接觸面積小，容易發(fā)生彈性變形，測量輪直徑存在非穩(wěn)定狀態(tài)的波動變化，導(dǎo)致測量輪編碼器單圈轉(zhuǎn)動時的名義計算長度與實際長度存在偏差，從而影響飛剪的剪切精度。為了驗證測量輪密封圈在實際運行過程中對誤差的影響，對測量輪壓下氣缸壓力進(jìn)行調(diào)整后，取樣鋼板長度進(jìn)行測量比較(見圖4)。從圖4中可看出，在測量輪壓力增大的情況下，鋼板剪切的長度波動規(guī)律基本一致，但長度的絕對值變小了，說明測量輪直徑變小后，實際單圈的測量輪周長(帶鋼實際運行長度)變小，然而測量輪編碼器單圈轉(zhuǎn)動時的脈沖數(shù)不變，因此剪切長度實際變小。

圖3 原測量輪結(jié)構(gòu)Fig.3 Original measuring wheel structure

圖4 取樣長度偏差對比Fig.4 Sampling length deviation comparison

2.2 剪切長度偏差波動原因二

橫切剪切段設(shè)備工藝布置圖如圖5所示。從工藝布置看為先覆膜或墊紙，后測量、剪切；膜覆在帶鋼上表面，紙墊在帶鋼下表面。按現(xiàn)有工藝布置，當(dāng)機(jī)組生產(chǎn)表面為覆膜的產(chǎn)品時，測量輪位于覆膜機(jī)的后面，即先在帶鋼上表面覆膜，后測量。在這樣的工藝配置下，測量輪實際測量的為帶鋼覆膜后的膜表面，由于膜的厚度存在誤差，加上帶鋼表面覆膜后粘結(jié)面與帶鋼表面有不均勻的氣泡存在，以及膜卷的膠面由于膠的不均勻性，可能導(dǎo)致帶鋼覆膜后的膜面實際有可能為一個凹凸不平的表面，因此測量輪轉(zhuǎn)動測量的長度不是實際的帶鋼表面長度，而是膜面的長度，在測量輪編碼器單圈轉(zhuǎn)動時測量的膜面長度不是帶鋼的實際長度，就會存在偏差(見圖6)，從而影響剪切長度精度。當(dāng)機(jī)組生產(chǎn)墊紙料時，由于墊紙工藝為通過靜電發(fā)生器將紙墊在帶鋼的下表面，此時測量輪測量帶鋼上表面，無中間介質(zhì)的影響，測量輪測量的即為帶鋼的表面，因此無影響。

圖5 剪切工藝段設(shè)備布置圖Fig.5 Cutting process equipment layout

圖6 長度偏差示意圖Fig.6 Length deviation schematic diagram

3 改進(jìn)措施

(1)對原測量輪進(jìn)行改進(jìn)，重新制作新的測量輪。新的測量輪基體材質(zhì)選用鋁合金，表面襯聚氨脂；在不改變原安裝結(jié)構(gòu)空間尺寸的前提下，增加測量輪的寬度，以增大測量輪與帶鋼表面的接觸面積防止打滑。同時選用耐溫性和抗壓縮性較好的聚氨酯材料，以減少測量輪的變形。降低測量輪直徑波動對剪切精度的影響。改造前和改造后的實物照片如圖7所示。

圖7 測量輪改進(jìn)前后對比Fig.7 Measuring wheel comparison before and after improved

(2)解決設(shè)備工藝布置存在的缺陷帶來的剪切精度偏差影響。根據(jù)原機(jī)組的現(xiàn)有空間，重新設(shè)計新的覆膜機(jī)，增加電動調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)按鈕控制，同時增加滑動線軌(圖8)消除原覆膜機(jī)膜卷支撐軸與支撐輪之間的磨損。并將其安裝在測量設(shè)備與飛剪之間(圖9)，即先測量后覆膜，消除經(jīng)覆膜后的膜面不平整對測量精度的影響，從而提高剪切長度精度。

圖8 新的覆膜機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.8 New plastic film structure

圖9 改進(jìn)后的設(shè)備工藝布置圖Fig.9 Improved equipment process layout

4 效果驗證

通過以上改進(jìn)措施實施后，2014年10～11月安排現(xiàn)場質(zhì)檢人員按質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)對剪切精度進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、跟蹤驗證，共計145個鋼卷號，剪切長度最大偏差≤1 mm(統(tǒng)計數(shù)據(jù)見圖10)。2015年已運行一年，目前長度偏差維持在0～1 mm的范圍之內(nèi)，達(dá)到了高端客戶的質(zhì)量要求,給公司創(chuàng)造了效益，并受到客戶的一致好評。

圖10 剪切長度偏差統(tǒng)計Fig.10 Cutting length deviation statistics

5 結(jié)論

針對生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)帶鋼剪切長度偏差波動大(最大偏差4 mm)的問題，進(jìn)行了原因分析論證，并提出改進(jìn)措施：將原測量輪外圈采用的“O”型密封圈結(jié)構(gòu)形式改為襯聚氨酯的結(jié)構(gòu)形式；對原覆膜機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；調(diào)整工藝安裝位置。改進(jìn)后，提高了剪切精度，長度最大偏差小于1 mm。

[1] 孫寶鈞.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(第2版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2] 李懷廣.UNGERER偏心式飛剪的改進(jìn)[J].軋鋼，2004，18(3)：36-37

[3] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(第7版) [M].北京：高等教育出版社，2001.

[4] 孫林.德國UNGERER飛剪控制原理的簡介[J]. 昆鋼科技，2005，4(4)：20-23

[5] 曹育盛.寶鋼厚板廠提高定尺剪切精度的措施[J].軋鋼，2007，24(2)

[6] 趙聞.精軋飛剪剪切優(yōu)化[J]. 裝備維修技術(shù), 2012(2).

[7] 劉建磊.提高鋼板剪切精度 [J]. 寬厚板,2002(1): 22-24.

[8] 何承輝.2250橫切飛剪剪切長度異常原因分析及對策[J].山西冶金,2013(4).

[9] 王濤.鋼板長度定尺剪切自動控制[J].山東冶金,2008(2).

[10]侯崇升.光電編碼器在剪切鋼板長度測量中的應(yīng)用[J].傳感器技術(shù),2005(7).

Measure of improving cutting precision for flying shear on the 1# cross shearing unit

WANG Yong，ZHANG Xing-sheng，SHAO Wei-jun，HAN Ling-xiao，LI Chang-hong，DONG Hai-xia

(Zhejiang Province, Ningbo Baoxin Stainless Steel Co., Ltd., Ningbo 315807, China)

This article introduces the control principle of flying shear cutting and length on the 1# cross shearing unit in Ningbo Baoxin Stainless Steel Co. Ltd., due to deviation of strip shearing length (maximum deviation was 4 mm) was wide fluctuation in the unit production process, and the deviation caused short or long in strip length, which couldn’t meet the quality requirements of customers. Through analyzing and demonstrating, some measures for improving cutting precision were put forward, such as original “O” type sealing ring outer ring of measuring wheel was changed into lining polyurethane structure, at the same time improved the plastic film structure and adjusted the process installation position, which successfully solved the quality problem, the maximum deviation was 1mm.

measuring wheel; plastic film; cutting precision

2015-11-17；

2015-12-05

王勇(1973-)，男，工程師，研究方向：冷軋精整剪切工藝及設(shè)備技術(shù)。

TG333

A

1001-196X(2016)02-0054-04