臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)的改進和升級文獻綜述

帶鋸床液壓系統(tǒng)一前言一般傳統(tǒng)意義上的金屬鋸切常被認為是簡單的切斷下料工序，隨著現(xiàn)在制造業(yè)朝著高效、高精度和經(jīng)濟性的方向發(fā)展，鋸切作為鋸切加工的起點，已經(jīng)成為零件加工中的重要組成環(huán)節(jié)。鋸切可以節(jié)約材料、減少二次加工量和提高生產(chǎn)效率，因此鋸床特別是自動化鋸床已廣泛應(yīng)用與鋼鐵、機械、汽車、造船、石油、礦山和航天航天等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域1。弓鋸床、圓盤鋸床和帶鋸床是三種主要鋸床形式，其中帶鋸床正在逐步代替弓鋸床和圓盤鋸床，開始占據(jù)主導地位2。在歐美發(fā)達國家，弓鋸床已基本被淘汰，帶鋸床迅速普及，這一優(yōu)勢在德國尤為明顯3。在材料利用率方面，帶鋸床有著明顯的優(yōu)勢，有切割速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點。此外，帶鋸床生產(chǎn)適應(yīng)廣、動力消耗低、操作簡便、易于維護并可進行角度切割，因而得到了越來越廣泛的應(yīng)用4。目前幾乎所有的帶鋸床全是液壓系統(tǒng)控制，液壓傳動系統(tǒng)由泵、閥、油缸、油箱、管路等元輔件組成的液壓回路，在電氣控制下完成鋸梁的升降，工件的夾緊、送料架送料。通過調(diào)速閥可實行進給速度的無級調(diào)速，達到對不同材質(zhì)工件的鋸切需要。整個液壓系統(tǒng)又可分為進給系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和張緊系統(tǒng)，其中進給系統(tǒng)時帶鋸床液壓系統(tǒng)的核心部分。雖然帶鋸床相比弓鋸床和圓盤鋸床有很大優(yōu)勢，但當前帶鋸床在實際使用過程中尚存在一些問題，如易崩齒、斷帶；切近和切出時會產(chǎn)生沖擊引起打刀；切削時切削速度難以隨著工件的尺寸或形狀變化而變化;成批下料時，鋸切精度不高等問題。這些問題都和液壓系統(tǒng)有著密切聯(lián)系，而切削時切削速度的調(diào)整最為嚴重，也是最難有效解決的問題之一。因此一直以來各研究部門和生產(chǎn)廠家都致力于有效解決切削時切削速度隨切削工件形狀或尺寸的變化而變化的問題二、主題在金屬下料工藝中，采用鋸切工藝下料比較普遍，其中帶鋸鋸切下料作為一種先進的鋸切工藝，已在國內(nèi)外得到廣泛推廣應(yīng)用5。帶鋸下料工藝代表了當代鋸切工藝的先進水平，用戶從技術(shù)簡易的弓、圓鋸鋸切工藝轉(zhuǎn)移到比較先進的帶鋸鋸切工藝，由于它突出的節(jié)材、節(jié)能和高效的優(yōu)越性，已愈來愈為廣大用戶所接受?？梢灶A(yù)計，帶鋸鋸切工藝將逐步取代傳統(tǒng)的圓鋸和弓鋸下料工藝，將成為我國鋸切設(shè)備和工藝發(fā)展的必然趨勢6。雖然帶鋸床開發(fā)、普及的歷史較短，但技術(shù)進步顯著。上世紀60年代切斷150mm的45鋼需要1520min，現(xiàn)在僅需1.52min，30多年間效率提高了10倍。在材料的利用率方面帶鋸床也具有明顯優(yōu)勢，帶鋸床與弓鋸床相比可節(jié)約原材料56%，與圓盤鋸床相比節(jié)約原材料高達87.5%。由此可見，帶鋸床具有鋸切速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點7。因為帶鋸床鋸切材料的多樣性和特殊性，它的鋸切力隨機變化幅度大，經(jīng)常導致崩齒和斷帶，另外普遍存在切削效率低的問題和鋸切成批量材料時加工精度不高等問題這些問題。導致切削效率低的問題究其原因在進給切削時，一旦開始切削則進給油缸的壓力或進給速度就已經(jīng)確定，當被切工件的截面尺寸和形狀發(fā)生變化時，壓力或進給速度就已經(jīng)確定，使得鋸床功率不能充分利用或過載。都和液壓系統(tǒng)有著密切聯(lián)系。而鋸切成批量材料時，往往被切材料較長，在裝運、卸料或者搬運過程中可能由于碰撞、擠壓等使材料一定的形變，從而在鋸切送料過程中可能與夾鉗發(fā)生擠壓，從而使材料卡住或者運送距離未達到要求值，導致此次鋸切的材料長度與要求不符。 為了解決切削效率低的問題，提出使用流量反饋系統(tǒng)（見圖1）。1 三位四通電磁閥 2 單向節(jié)流閥 3 溢流閥 4 兩位兩通閥 5 液控單向閥 6 兩位兩通電磁閥 7 調(diào)速閥 8 單向閥 9 溢流閥 10 壓力傳感器圖1 流量反饋進給系統(tǒng)原理圖通過流量反饋來調(diào)定進給力。并對流量反饋系統(tǒng)進行了動態(tài)分析，得出該方案確實可行。造成大批量鋸切時鋸切精度的原因在于：在鋸床采用自動模式時，通常用于鋸切形狀規(guī)則的材料，但是在材料裝運、卸料或者搬運過程中可能由于碰撞、擠壓等使材料一定的形變，從而在鋸切送料過程中可能與夾鉗發(fā)生擠壓。如圖2所示，送料夾鉗3、4往前運動，由于材料的形變，a區(qū)域?qū)⒂趭A鉗1發(fā)生擠壓，從而使材料卡住或者運送距離未達到要求值，導致此次鋸切的材料長度與要求不符。同樣在退料時，夾鉗3可能與下部分材料發(fā)生擠壓，使材料向后運動，導致在送料時實際送料距離與要求尺寸有巨大的差距。1 前夾緊左夾鉗 2 前夾緊右夾鉗 3 后夾緊左夾鉗4 后夾緊右夾緊 a 擠壓區(qū)圖2 送料時變形材料與夾鉗的擠壓示意圖為了解決鋸切成批量材料，鋸切精度不高的問題，提出在夾鉗1和3上分別增加一個微動油缸，使該系統(tǒng)中夾鉗1和3不固定。經(jīng)過試驗，證明增加微動油缸的方案確實可行。在流量反饋系統(tǒng)和微動油缸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對原有帶鋸床液壓系統(tǒng)進行改進和升級，得出了一套全新的臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)。三、總結(jié)由于帶鋸床具有鋸切速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點，除此之外，這種鋸床適應(yīng)性廣、動力消耗低、操作簡便、易于維護并可進行角度鋸切，因而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用8。 隨著科技的日新月異，帶鋸床發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三個方面： 1、加工精度、加工范圍的提高 金屬鋸切的關(guān)鍵技術(shù)點高精度的鋸切力控制一直是鋸床技術(shù)研究的重點，實現(xiàn)恒定鋸切力控制，保證鋸切不規(guī)則截面型材的鋸功率（鋸切面/分鐘）恒定，鋸床的加工精度也將得到提高9。2、加工高效化、范圍擴大化 提高鋸切效率，尤其是提高厚材及硬金屬鋸切效率，避免鋸切成為整條生產(chǎn)線的瓶頸，一直是鋸切及鋸切床技術(shù)領(lǐng)域多年關(guān)注的焦點10。隨著被切材料尺寸越來越大，鋸切范圍擴大化已是趨勢。3、鋸床全數(shù)控化、網(wǎng)絡(luò)化 大型工件的鋸切過程往往持續(xù)數(shù)小時，為保證一人多機的生產(chǎn)條件、提高鋸切加工的精度和效率，鋸切過程的全數(shù)控化勢在必行。目前的鋸床，其控制機能范圍從可編程邏輯控制器（PLC）至全CNC系統(tǒng)。從PC上的遙控編程和將鋸切程序下載到裝在車間的設(shè)備上，代表了鋸床的顯著變化。11網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)、遠程診斷及維護是當今數(shù)控機床的發(fā)展趨勢，數(shù)控鋸床也不例外。隨著許多關(guān)鍵技術(shù)得到解決，例如有效減少崩齒、斷帶現(xiàn)象，提高切削效率，提高切削精度等問題，金屬帶鋸床必將代替弓鋸床、圓盤鋸床，使得帶鋸床得到了大范圍的普及。四參考文獻1 徐飛淺談金屬帶鋸床的采購和使用J機床數(shù)控市場，2004（06）：38-402 雨凡數(shù)控化、高效化金屬鋸切鋸床的未來發(fā)展方向J機電信息，2004（03）：213 周堅明使用金屬帶鋸床遇到的問題和我們的對策J機床，1990（4）：44-454 范衛(wèi)列，陳熔海帶鋸鋸切工藝J機械制造，1998（1）：255 吳新紅臥式帶鋸床雙金屬鋸條的選用J工藝裝備，2000（10）：44-456 郭北濤國內(nèi)外金屬鋸切鋸床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J制造技術(shù)與機床，2004（2）：32-337 AMADA帶鋸床、帶鋸條技術(shù)介紹PART(I) J機械制造，1998（1）：258 么永強立式金屬帶鋸床的機械設(shè)計一控制系統(tǒng)的研究D河北：河北農(nóng)業(yè)大學，20049 Jung Seung-Bae，Kim Sung-WooImprovement of Scanning Accuracy of PZT Piezoelectric Actuators by Feed-forward