多用途帶鋸床的設計

徐進揚

（江蘇省經貿技師學院，江蘇連云港 222000）

1 主要結構

本帶鋸床采取雙立柱結構，由鋸弓、工作臺、床身等部件組成（圖1）。雙立柱垂直固定在床身上，工作臺安裝在床身導軌上。焊接結構的鋸弓安裝在雙立柱的滾動直線導軌上，鋸弓弓身面與雙立柱導軌面平行；也可設計成一定角度，需將導向手扳轉角度作相應變化滿足工作需求。鋸弓下有承載油缸的支承。導向臂固定在鋸弓內側，導向手安裝在導向臂前端定位孔內，起扳轉和夾持鋸條的作用：正常狀態下帶鋸條鋸齒方向為水平向前，也可扳轉90°，垂直向下。

圖1 鋸床外形結構

2 工作原理

兩個方向分別固定后都可進行切割。前者采用水平方向的進給油缸推動工作臺移動工件，實現水平進給和快速退刀。后者采用重力進給，通過控制承載油缸放油速度來控制進給速度，控制承載油缸進油實現抬刀（將鋸弓向上抬起，脫離工件）；進給和退刀，都可通過液壓調節閥無級調節，且具有互鎖功能，滿足工作需要。

2.1 承載油缸、進給油缸參數

油缸壓力與面積通過垂直方向進給運動計算：

其中，P 為油缸壓力，S 為油缸活塞面積，G 為鋸弓部件重量。

水平方向進給采用類比法，即與垂直方向采用相同的油缸壓力和面積參數，使用同一套動力系統，包括油泵、管路、控制閥等。

流量：根據進給速度和快速退刀的要求，0～500 mm/min。

行程：根據加工任務，或機床型號確定。

2.2 鋸條扳轉機構

導向臂底端加工定位孔，一側開槽，帶鋸條從槽內方便進出（圖2）。上面2 個孔用來將導向臂固定在鋸弓內側，并配鉆定位銷孔，配鉸，用定位銷定位，保證底端定位孔中心與鋸條斷面中心重合。下面45°方向2 個螺紋孔用來固定導向手。

圖2 導向臂

導向手設計成中部有凸緣、兩側圓柱結構，凸緣兩側帶有對稱的90°圓弧槽（圖3）。裝配時，一端圓柱面與導向臂定位孔配合，中部突緣的端面與導向臂側面緊貼，實現軸向定位，導向手在擺轉的兩個位置保證周向位置的確定性，控制鋸條的切削方向。

圖3 導向手

導向手兩側分別由深溝球軸承扳轉裝置和硬質合金塊夾持裝置。兩個交錯安裝的軸承扳轉鋸條到工作角度，再由兩側硬質合金壓塊將鋸條精確導向和定位。導向手通過導向臂前端的定位孔定位，并由螺釘固定。導向手回轉中心與鋸條中心重合，使鋸條工作過程中只受扭轉力矩、切削抗力、進給抗力和張緊力，不承受因導向手側向錯位而導致的橫向力，保證鋸條正常工作的壽命。

安裝或更換帶鋸條的過程如下：①打開防護罩；②松開張緊油缸或張緊螺釘；③松脫導向手夾板；④將待更換鋸條取走，換上新鋸條，注意齒向朝前；⑤導向手夾板夾緊，若需改變切削方向，松脫導向手凸緣處固定螺釘，扳轉導向手至所需方向，然后擰緊固定螺釘；⑥手動或液壓張緊鋸條，合上防護罩。

2.3 鋸弓部件與立柱

鋸弓采用65Mn 鋼板、型鋼等焊接而成，后經人工時效處理，消除焊接內應力。安裝面要經過切削加工，保證尺寸、位置精度。滑塊、滑座是帶輪固定和張緊的機構，為減小鋸條扳轉變形程度，保證鋸條壽命，宜適度增加帶輪與導向手的距離，即適當增加鋸弓長度。

立柱一側固定線性滾珠導軌，主動帶輪一端的立柱采用雙滑塊，從動帶輪端立柱導軌裝一個滑塊，避免過定位。立柱通過端面法蘭盤固定在床身上，2 個立柱頂端有剛性橫梁相連，以增強側向剛度，抵抗切削力引起的側向傾斜變形。

2.4 質量分析

劇削質量，主要通過劇削軌跡，即劇削面的質量來體現。鋸削面歪斜原因分析：①導向手未調整到位，鋸條歪斜；②鋸條分齒不均勻，加工導致鋸齒磨損不均勻；③機床本身幾何精度工作精度；④水平切割時，鋸弓下移。

系統的剛度對工作過程起到決定性作用。向下鋸切時，立柱受橫向切削分力；水平鋸切時，工件對鋸條、鋸弓切削抗力，進給抗力.雙立柱受變形的力矩：

其中，F 為進給力與切削力的合力，H 切削位置鋸縫與雙立柱安裝平面的高度。

以此估算立柱的尺寸結構。在端面焊接法蘭或增設加強筋，立柱頂端安裝剛性橫梁，提高剛度和穩定性。增設剎緊裝置和限位裝置，以滿足零件形狀與尺寸要求，防止過切，防止橫切時鋸弓下移。

3 自動化改進及擴大加工范圍

3.1 自動化

機床自動化是現代工業的總趨勢，工件夾緊、送料、切削進給、鋸弓升降、導向手扳轉等動作，均實現自動化或電動控制。

（1）導向手扳轉。將導向手中部盤狀凸緣結構改為局部齒輪，可以用油缸推動齒條，帶動與之嚙合的齒輪轉動到位實現扳轉，用同一油泵作為動力源。也可以改為蝸輪蝸桿加電機驅動的方法實現。諸多動作，在PLC 控制下有序完成。

（2）伺服進給運動。鋸弓的升降用伺服電機+蝸輪蝸桿減速+滾珠絲杠螺母副代替上下油缸，實現數字化進給驅動控制。水平進給油缸同樣可以用滾珠絲杠+步進電機或伺服電機實現，改為數字化控制。

3.2 擴大加工范圍

待加工工件固定在工作臺上的鉗口內，鉗口在水平方向可扳轉角度，可完成斜角度切割。如果需要精確控制角度，可在工作臺上安裝分度盤，或數控轉臺等實現。配合鋸條的水平和垂直方向的扳轉，即可將工件進行多角度橫豎兩方向的切削，提高機床的工作范圍和利用率。

齒輪齒槽鋸切方法：增裝數控轉臺或手動分度頭，可以鋸切齒輪（圖4）。鋸傾斜面需防止起鋸滑移。

圖4 齒輪粗加工

4 安全性分析

防護罩保護操作者人身安全。

切削之前，確保工件已被夾緊，且工件切割斷開后依然穩定，余料被切除后會得到妥善處理。

高度定位、限位措施，保護工件不會被過切。

橫豎相交兩道鋸切路線的正確鋸切順序為：先水平切削，后豎直切削，結束切削前余料外擺不夾鋸條。反之鋸切結束時會出現夾、砸鋸現象，嚴重時會造成堵轉，斷齒，斷鋸條。特殊情況下必須采取先豎直、后水平加工順序，需要承擔余料的重量而采取吊裝措施和鋸縫填塞工作，避免夾鋸條。

切削管材型鋼，要用細齒鋸條，防止鋸齒卡入工件。

滾珠絲杠本身無自鎖功能，機床工作時配裝蝸輪蝸桿機構、剎車電機等提供安全保證。裝配和維修時加以注意，以免出現危險。

5 結語

鋸切加工工作量以面積計算，銑削、刨削等全切削方式的加工工作量以體積計算，相差數倍甚至數十倍。銑刨等工序對機床、刀具要求高，生產成本高。現代工業發展步伐加快，大型設備增多，機械加工大型零件增多。

多用途鋸床的出現，可對鋸削工序改善提升，如田灣核電站某工件加工即通過L 形軌跡鋸削完成。大型工件也可通過留余量的鋸削，縮減后續工序的工作量，如大模數齒輪齒槽V 形軌跡鋸削，大大減輕滾齒機工作量，已在三峽升船機3 英寸（76.2 mm）模數的齒輪齒條加工中應用。鋸削代替或部分代替銑削、刨削等加工，節能提效，具有較高的推廣價值。