關(guān)于鋼板分條機(jī)圓盤剪“配刀方法”的初探

1、關(guān)于鋼板分條機(jī)圓盤剪“配刀方法的初探      徐鴻斌杭州寶井鋼材加工配送 摘要：本文表達(dá)了精密分條圓盤剪的配刀方法；這種方法突破了目前國內(nèi)鋼材加工剪切行業(yè)中基于非精密圓盤剪的傳統(tǒng)配刀思路，對從事鋼板剪切工作的領(lǐng)導(dǎo)層和工程師在采購和使用時都很有幫助。關(guān)鍵詞：鋼板剪切；分條圓盤剪；配刀軟件；間隙目前，在各鋼廠精整生產(chǎn)線，鋼材剪切加工中心中常因規(guī)格和品種的變化，需要經(jīng)常更換分條機(jī)上圓盤剪，復(fù)合橡膠環(huán)和定距環(huán)的配置。此外，用戶在添置新的分條機(jī)時，也常會遇到怎樣購置第一批工裝的問題。由于投資有多有少，分條機(jī)水平有高有低，產(chǎn)品檔次、經(jīng)

2、營思路等各不相同；因此，用戶常會對工具的配置產(chǎn)生各種疑慮和困惑。本文將在此對刀具配置問題作進(jìn)一步的探討。1，冷軋薄鋼板精密剪切的根本單元冷軋薄板由上下圓刀滾剪而成條狀，剪切行業(yè)一般稱寬的那局部單元為雌刀單元，而插在其中窄的那部份單元為雄刀單元。雌刀和雄刀兩個根本剪切單元，交替地分布在上下刀軸之間.每個根本單元的寬度常由四局部組成：兩把圓刀、上下刀問的間隙、復(fù)合橡膠隔離圈、定距環(huán)。如前文所述，為了在配置時獲得正確的側(cè)間隙和寬度精度，精密圓盤剪的精度應(yīng)到達(dá)以下要求，平行度：0.002mm、平面度：0.002mm、寬度+/-0.001mm，乃至+/-0.0005mm，而國內(nèi)一些圓盤剪的公差還停留在0

3、.0lmm，或稍好些的(甚至于包括一些進(jìn)口的仍然在0.005mm的水平上。由于精度不同，配刀的思路就各不相同。1.1精度差的圓盤剪的配置模式    先撇開由圓盤剪的不良平行度和平面度產(chǎn)生刀面端跳造成的間隙變動而形成的毛刺，此處只討論因?qū)挾裙钸^大而達(dá)不到精確間隙值要求而形成的毛刺。這種刀具的寬度誤差常在0.01mm左右。以剪切O 2mm厚薄鋼板為例。它所需的間隙應(yīng)為0.02mm。那么本身就有0.01mm寬度誤差的刀具怎樣能滿足0.02mm間隙的要求呢?這和對以分幣為尾數(shù)來標(biāo)價的商品怎能用角幣來結(jié)算，是一樣的道理。  

4、0; 正因如此，一些加工中心就用許多塑料薄膜墊片來調(diào)整間隙，但問題是圓盤剪的裝拆很麻煩；而某個單元的調(diào)整也勢必會影響其它單元的間隙，這樣反復(fù)的調(diào)整會致使操作者失去方向和信心。實際上塑料墊片厚薄不勻，整個剪切的系統(tǒng)無法形成足夠的剛性，達(dá)不到原來的目的。如果再進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整，就會浪費(fèi)許多高附加值的材料如電工鋼、不銹鋼等和有效的時間，實在是得不償失。1.2精度稍好圓盤剪的配置模式    這種圓盤剪的寬度誤差常在O.005mm左右。用這種刀具時一般可不用超薄塑料墊片，但操作常會害怕過多的刀片疊在一起，會使累積誤差增加，因而一般會準(zhǔn)備很多的刀片、復(fù)合橡膠

5、隔離圈、定距環(huán)，然后從中挑選尺寸適宜的圓盤剪配在根本單元中。這種配置方法需要大量的時間和工裝庫存，且效果未必能盡人意。1.3高精度圓盤剪的配置模式    由于這種圓盤剪的精度都在級，因此它能像機(jī)械制造廠計量室中的塊規(guī)那樣，隨心所欲地配置出鋼板條帶精密剪切所需的間隙和寬度。再加上排刀軟件的支持，它還能有效地消除上下兩軸問所有剪切單元的累積誤差。此外，由于精度高，整個剪切系統(tǒng)的剛性就特別好。日本三菱、荷蘭ASKO、德國愛凱思等公司能制造這樣高精度的圓盤剪，取消了塑料薄膜墊片，所以這種圓盤剪也叫無墊片圓盤剪。2，高精度圓盤剪的配置模式和思路2.1剪切中心圓盤剪

6、的最正確配置前提條件    由于分條圓盤剪的配置和投資有很大的關(guān)系，因此剪切中心需在充份的市場調(diào)查后正確定位自己的需求。如果要求過高會增加投資，而要求過低，那么會給在以后滿足多種剪切規(guī)格時帶來困難。    加工中心在購置精密圓盤剪時所需了解的數(shù)據(jù)：    裁切材料的厚度范圍：最厚和最薄厚度；    裁切材料來料時的寬度范圍，最寬和最窄卷寬；    裁切材料的拉伸強(qiáng)度牛頓mm2；對未來鋼板分條帶寬度

7、增量的要求：如0.01mm，0.1mm，0.5mm，1mm等；對間隙的增量要求：如0.005mm，0.01mm等；刀軸的有效長度(從軸肩到鎖緊螺母)；最窄條寬和最多的剪切條數(shù)；刀具間隙設(shè)置在哪一單元，雄刀單元或雌刀單元?2.2組成剪切根本單元各局部的作用2.2.1圓盤剪圓盤剪的作用主要是剪切鋼板，它另一個重要作用是構(gòu)成鋼帶寬，保證帶寬公差的重要部份。圓盤剪的厚度還取決于最窄的條寬；太厚的圓盤剪無法剪出窄帶來，而太薄又會影響圓盤剪的剛性。因窄料往往也是薄料，所以有的加工中心常會備上兩組厚度不同的圓盤剪，讓薄刀裁切厚度較薄的窄鋼帶。2.2.1.1在分條機(jī)剪切行業(yè)中，通常選用刀片材質(zhì)，根據(jù)金屬元素組

8、成可知：A.含Cr的金屬制品可以使用金屬組織細(xì)微化，可起到防銹的功能；B.含Mo的金屬制品可增加金屬之強(qiáng)度、硬度，使其具有更高的切削性能；C.含釩的金屬制品對于抗動擊及耐疲勞有很大的作用；D.含碳量高時，能使斷面細(xì)微化，但其韌性降低，可增加其耐磨耗性；E.含硅si可使刀片內(nèi)部組織更加緊密，但會增加其脆性；F.錳有脫酸降氧之功能，可具有防銹防腐性，但脆性將增大；G.磷P與氮N可增加鋼品之耐腐蝕性，但脆性將增大；H.鎳Ni可減小刀刃之熱膨系數(shù)，降低X磁性，減小高溫銹化；I.鎢W可提高淬火溫度，得到最正確溫度。由于刀片與板材之間的對抗剪切及磨耗，刀片會產(chǎn)生金屬外表疲勞層，而刀片的選擇材料可以盡可能延

9、長其使用壽命，目前常見的刀片材料有：A.SLD-11 SKD-11Cr12Mov、SKD-12高硬度冷模合金鋼、SLD-11系本系列之最高級數(shù)材料B.SKH-51 SKH-9鉬系高速工具鋼C.ACD-8低硬度冷模合金鋼各刀片材料之金屬元素分析及適用板材：A. SKD-11Cr12Mov類：其含碳良在1.41.6之間，含鉻量在11.0013.00之間，其中含Mo、含V與其他合金比較，具有較高的硬度其可達(dá)硬度范圍5860。、韌性及耐磨性，適用于以下板材：1，冷軋板SPCC0.33.2；2，外表處理板電解、鍍鋅、彩涂0.33.2；3，不銹鋼SUS0.13.0。B.

10、60;ACD-8：含鎳量高，有較高韌性，適用于剪切較厚之熱軋板、高張力板，但耐磨性較差。                                          

11、0;                                        ACD-8         

12、;                                             HRC53。55。   &#

13、160;                                                 &#

14、160;                              HRC5355ACD-8                 HR

15、C55。58。                D.SKH-54：為SKH-9系更高級材料，HRC60。63。                           

16、0;                           SKH-54                     

17、0;                         SKH-51                       

18、0;                             2.2.1.2厚度尺寸等選擇，根據(jù)剪切材料厚度，硬度等做適宜選擇，一般按如下規(guī)律選擇提供參考：厚度：為剪切板厚的3倍以上；外徑大?。簽榧羟邪搴竦?0倍以上；刀片伸出量為：板厚的25倍以下；有鍵槽刀片，其鍵槽應(yīng)必須帶R角。2.2.2水平間隙預(yù)留及刀片

19、下切量水平間隙取決于鋼板的厚度和拉伸強(qiáng)度牛頓mm2，一般在8到12間。愈薄愈軟的鋼板材料在剪切時愈容易產(chǎn)生毛刺，因此對間隙要求愈精確。所以間隙的增量要很小，有的甚至要精確到0.0005mm，便于調(diào)整。A.刀片水平間隙預(yù)留大小請確定于板材厚度、質(zhì)地，按常規(guī)方法其數(shù)值在板材厚度的6%12%之間：普板：如SPP、SPCH、SECC，間隙參數(shù)為8%10%；不銹鋼：SUS間隙參數(shù)為7%11%軟那么略大，硬那么略小；硅鋼片：SI間隙參數(shù)為7%11%；高炭鋼：65Mn、S20C等間隙參數(shù)為8%12%；非鐵金屬：AL、CN、ZN等間隙參數(shù)為5%10%；以上參數(shù)僅供參考，在實際作業(yè)中根據(jù)實際情況作出適宜調(diào)整。A

20、. 下切量又稱刀片垂直重合量：根據(jù)板材厚度而定，一般情況為板厚在4mm以下時為正值，4mm以上時為負(fù)值，即材料在4mm以上時，刀片為非重疊狀態(tài)，一般情況如下所示：約為板厚的10%50  下刀深度參考0.64m/m  UP0.50.40.34m/m  DW0.2 0.1   0   -0.1   -0.2   -0.3   -0.4   -

21、0.5   -0.6   -0.7    123456    在使用過程中,根據(jù)實際情況作適宜調(diào)整.考慮到板材的多樣性和特異性，現(xiàn)作如下規(guī)律供參考使用：   材料類型水平間隙垂直疊合量抗張力強(qiáng)度較高之材料略加大略淺韌性材料略縮小略深機(jī)械剛性較小的略加大略淺或不變嚴(yán)格要求剪切加工精度的略縮小略淺或不變 2.2.3復(fù)合橡膠隔離圈復(fù)合橡膠隔離圈有很多作用：不僅在圓盤剪剪切鋼板時要緊緊壓住被切材料，不讓鋼板的邊部產(chǎn)生波浪；它

22、還可用來向前傳遞鋼帶，幫助剪切；復(fù)合橡膠隔離圈的鐵芯同樣用來構(gòu)成帶寬，并保證其公差。對較薄的板料，無論是雄刀單元還是雌刀單元，都要將兩刀內(nèi)側(cè)之間的空間墊滿。復(fù)合橡膠隔離圈的制造工藝比較復(fù)雜，價格也較貴；在刀片用鈍需修磨時，它也要隨著修磨。因此復(fù)合橡膠隔離圈的厚度規(guī)格不多，常為5，6，7，8，9，10，20，40，80mm等寬度。4 mm以下很少見，因太薄而容易脫膠。5，6，7，8，9，lOmm主要用來配置寬度。如5+6=11，5+7=12，5+8=13，5+9=14。雄刀單元的復(fù)合橡膠隔離圈只要一組，但雌刀單元的橡膠隔離圈常要多組，以適應(yīng)不同鋼板厚度的需要。復(fù)合橡膠隔離圈外圓在修磨時

23、以其鐵芯為基準(zhǔn)，因此其外圓的母線始終和中心軸線保持平行，在運(yùn)行中不會使鋼帶左右偏擺，保證了板面的平整；這對加工中心提高產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。如是松套橡膠隔離圈，其外圓就無法保證這點(diǎn)，卷出的鋼卷外表就會不平。一般而言，雄刀單元的復(fù)合橡膠隔離圈的外徑比圓盤剪外徑要大0.25mm或0.5mm，乃至1 mm。在圓盤剪開始修磨后，雄刀單元的復(fù)合橡膠隔離圈的外徑也要跟著修磨，在外徑方向上始終保持這一差值。但雌刀單元的復(fù)合橡膠圈的外徑不一樣，不同的組配有不同的外徑?，F(xiàn)舉一個實例。剪切厚度從0.3mm到3mm時，它們的配置情況各不相同。如能按表1遞進(jìn)式的修磨外圓，復(fù)合橡膠隔離圈就可屢次重復(fù)使用，減少圓盤

24、剪修磨次數(shù)，這會大大節(jié)約人力、物力和生產(chǎn)本錢。                                    表l   遞進(jìn)式修磨外圓舉例項    目原始外徑 適

25、應(yīng)鋼板厚度 下次刃磨圓盤剪外徑mm 300    299雄刀單元的復(fù)合橡膠圈(蘭) 300.5 任何厚度 299.5原第一組(紅)第一組雌刀單元的復(fù)合橡膠圈(紅)299.50.30.7mm 298.5原第二組(黑)第二組雌刀單元的復(fù)合橡膠圈(黑)298.5 0.71.5mm 297.5原第三組(黃)第三組雌刀單元的復(fù)合橡膠圈(黃) 297.5   1.53mm 296.5原雄刀側(cè)復(fù)合橡膠圈磨成(蘭)  2.

26、2.4定距環(huán)    定距環(huán)是保證整個剪切系統(tǒng)間隙精確的最重要環(huán)節(jié)。它的名義尺寸都在0.01mm一級，但也可到0.005mm一級。它的厚度公差仍為+/-0.001mm，甚至于+/-0.0005mm。由于精度高，所有寬度都可由許多具有不同尾數(shù)的定距環(huán)配出來?？梢哉f，這樣高精度的定距環(huán)，即使5片疊在一起，其累積誤差比其它精度差的一片定距環(huán)的誤差還要低。定距環(huán)的作用按尺寸可分為三種：    (1)百位小數(shù)的定距環(huán)，如1.01，l.02，l.03，1.06，1.lOmm等，主要用來滿足配置間隙的要求；  

27、  (2)帶個位小數(shù)的定距環(huán)，如1.1，1.2，1.3，1.6，2.Omm等，主要用來滿足配置鋼帶寬的要求；    (3)無小數(shù)的定距環(huán)，如2，3，5，6，10，20，40，80mm等，主要用來滿足配置鋼帶寬和填充最外側(cè)兩把圓盤剪和刀軸肩及液壓鎖緊螺母之間的空間。它的需要量按刀軸有效長度減去最窄原始鋼帶卷寬來考慮。    定距環(huán)的搭配主要是利用1，2，3，6等數(shù)字可演變出許多其它數(shù)字的原理。如：    1.01+1.03=2.04,1.02+1.03=20

28、5,1.01+1.06=1 07,1.02+1.06=1.08,103+l.06=1.09    1.1+1.3=2.4,1.2+1.3=2.5，1.1+1.5=2.6，1.2+1.5=2.7，1.3+1.5=2.8,l.3+1.6=2.9    最多利用4片高精度定距環(huán)，可搭配出尾數(shù)從0.010.99mm的任何數(shù)字來。為盡可能防止薄定距環(huán)上無橡膠所形成的空間對鋼帶的影響，如有幾片薄的定距環(huán)，就要分開放在復(fù)合橡膠隔離圈之間。由于定距環(huán)的價格較低，而且可永遠(yuǎn)使用，因此也有些用戶在剪切非常精密薄鋼板時將定距環(huán)

29、的寬度系列設(shè)計成l.01，1.02，1.03，1.04，1.05，1.06，1.07，1.08,1.09,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9。這樣一來，盡管費(fèi)用高一些，但最多只要2片定距環(huán)，就可演變出尾數(shù)從0.Ol-0.99mm的任何數(shù)字來。2.3配圓盤剪實例    設(shè)圓盤剪厚度為：5mm，要裁切的材料：寬度25mm；厚度O.2mm，間隙為10，0.02mm，放在雌刀單元。刀軸有效長1600mm，最窄來料寬為800 mm，最多條數(shù)為60，最窄條寬為25mm(一次剪切時，鋼帶寬可不相同。)  

30、;  為了更好地理解高精度刀具的配置原理，現(xiàn)先以單個雌刀單元和單個雄刀單元舉例如下：    2.3.l雄刀單元    因間隙放在雌刀單元一側(cè)，故雄刀單元的寬度仍為25 mm，其配置為：5mm刀2片+5和10mm橡膠圈各一片。    2.3.2雌刀單元    加間隙后，雌刀單元的寬度為25.04 mm，其配置為：1.01和1.03定距環(huán)各一片，相加為2.04；余下的23mm，那么由6、7和l0mm橡

31、膠圈各一片組成。2.4工裝數(shù)量確實定    在確定工裝數(shù)量時，尤其是新機(jī)組配套圓盤剪，復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)的數(shù)量時，必需先弄清組、套和條數(shù)的概念和關(guān)系。    (1)組的概念是指：一套雄圓盤剪要配幾組雌圓盤剪，以適應(yīng)不同的材料厚度。    (2)套的概念是指：有幾對上下刀軸。1套就有1對上下刀軸。為生產(chǎn)安排方便，有的用戶有資金，為方便安排生產(chǎn)。他們會配幾套。因此套和組的概念不能搞混。正因為一臺分條機(jī)有幾套刀軸，而一套刀軸又有一組雄圓盤剪和幾組雌圓盤剪，并且每條鋼帶都需一個雄刀單

32、元和一個雌刀單元才能剪下來，因此，除圓盤剪以外，每套中的每組雄，雌刀單元中的復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)都要配齊，和條數(shù)相同，不能重復(fù)使用。    (3)條數(shù)的概念是指：在分條機(jī)上最多能剪切的條數(shù)。但實際上，每套中每組圓盤剪不可能同樣切最多的條數(shù)，如一樣的話又何必要配多套圓盤剪呢?按國際通用慣例，如第一套最多可切60條，第二套就按75計，即45條。有的公司還有第三套，第四套；第三套就按50計，即30條，第四套就按25計，即15條?？倲?shù)為150條。此時，所配工具數(shù)就是全配時的15060×4=62.5。當(dāng)然，最后的數(shù)量還是由用戶根據(jù)市場需求而定。 

33、   (4)現(xiàn)同樣上文3。配刀實例中的例子來說明圓盤剪、復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)數(shù)量確定的原那么和方法。    設(shè)該分條機(jī)需2套刀軸，每套l組雄刀，2組雌刀，最多條數(shù)為60。    理論刀片數(shù)：第1套60×2+2=122片。第2套(60×2+2)×75=92片，總數(shù)為214片。復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)。第l套復(fù)合橡膠圈片數(shù)分配見表2。 表2復(fù)合橡膠圈片數(shù)分配寬度5678910204080雄刀單元，片紅606060606060201010雌刀單元，片藍(lán)6060

34、60606060201010雌刀單元，片黃606060606060201010  第2套對搭配寬度用的5,6,7,8,9,10mm厚橡膠圈的數(shù)量，乘75，即45片。對填充用的20，40，80mm的數(shù)量可保持不變。為了能裁邊最寬來料，此時刀軸上只有兩片刀，其間的空檔最長，都要填滿。那時我們就需要20，40，80mm等寬幅的復(fù)合橡膠圈。他們各自的數(shù)量只要是分別乘上20，40，80mm寬度后能湊成兩片刀間的最大空檔即可。但這些寬橡膠圈的配置不是唯一的，各有各的考慮。    定距環(huán)    因雄刀單元根本

35、不用調(diào)整間隙的定距環(huán)，而只在雌刀單元內(nèi)使用，且能反復(fù)使用。因此除一些用來填充刀外空間的厚定距環(huán)外，其它用來滿足間隙要求的薄定距環(huán)(從l.01到1.6)的數(shù)量都和最多條數(shù)相同。第1套定距環(huán)片數(shù)分配見表3。表3定距環(huán)片數(shù)分配厚度1.011.021.031.061.11.21.31.61234510204080數(shù)量6060606060606060120120120120120120888 而l，2，3，5，10mm是用在雌，雄刀兩個單元調(diào)整寬度尺寸用的，所以他們的數(shù)量是最高條數(shù)的2倍。20，40，80mm等定距環(huán)的作用主要是填充刀軸上最外兩把刀的空間。因刀軸長1600mm，最窄來料為800mm，因此上下兩軸兩邊的空檔各為400mm。如能借用幾個lOmm定距環(huán)，20，40與80mm的定距環(huán)各8個已足夠。第2套，其原理和第2套復(fù)合橡膠圈的配置原理相同。3，在高精度圓刀根底上，進(jìn)一步提高剪切精度、改善功能的措施31  計算機(jī)配刀軟件    由