論高速帶鋸在鋸切時鋸帶抖動等問題的分析調(diào)節(jié)

1、論關(guān)于摩森納鋸床鋸帶抖動的調(diào)節(jié)分析及應(yīng)用改進王英軍東北輕合金有限責任公司 熔鑄分廠 摘要：摩森納鋸床是東輕公司在拓展新設(shè)備技術(shù)更新的鑄錠鋸切的高端設(shè)備，也是解決我公司鋸切能力的保證性設(shè)備，摩森納鋸床具有高效性，高精度和高經(jīng)濟型的發(fā)展方向。由于受到鋸帶張緊力、離心力、交變彎曲力、切屑阻力以及摩擦力等各種復(fù)雜作用力的影響，會出現(xiàn)齒緣伸張、鋸背緊、鋸條中部略緊等受力不均勻現(xiàn)象，使鋸條產(chǎn)生較大的橫向彎曲、縱向彎曲和扭轉(zhuǎn)等，從而導(dǎo)致由于齒緣振動、不穩(wěn)定等諸多問題，就此通過現(xiàn)場實地解決，及查閱資料對摩森納鋸床進行了進步的分析，以備在處理摩森納鋸床時有一定的參考空間。關(guān)鍵詞：帶鋸 傳動輪 抖動 游動間隙摩森

2、納鋸床是東輕公司在拓展新設(shè)備技術(shù)更新的鑄錠鋸切的高端設(shè)備，基于東輕公司對“1xxx8xxx”系列鋁及鋁合金切頭、尾、切段、試片和廢鑄錠切成幾個短鑄錠用于回爐，也是解決我公司鋸切能力的保證性設(shè)備，摩森納鋸床具有高效性，高精度和高經(jīng)濟型的發(fā)展方向。目前在生產(chǎn)過程中，雖然摩森納鋸床有一定的實踐經(jīng)驗，但是由于受到鋸帶張緊力、離心力、交變彎曲力、切屑阻力以及摩擦力等各種復(fù)雜作用力的影響，會出現(xiàn)齒緣伸張、鋸背緊、鋸條中部略緊等受力不均勻現(xiàn)象，使鋸條產(chǎn)生較大的橫向彎曲、縱向彎曲和扭轉(zhuǎn)等，從而導(dǎo)致由于齒緣振動、不穩(wěn)定等諸多問題，就此通過現(xiàn)場實地解決，及查閱資料對摩森納鋸床進行了進步的分析，以備在處理摩森納鋸床

3、時有一定的參考空間。1. 摩森納鋸床帶傳動的原理分析 如圖，北線摩德納鋸床的帶傳動是由主動輪，帶動兩個從動輪，以及撓性傳動帶組成，具體形式是摩擦型，這就需要有一定的張緊力作為輔助發(fā)生原因。 而這個張緊力f（又稱為初拉力）緊套在我們鋸床的三個大型轉(zhuǎn)動輪上，其中一個為主動輪，兩個從動輪，大小一樣，而且可以使帶與帶輪之間有一定的正壓力，如上圖當鋸床主動軸電機帶動主動輪回轉(zhuǎn)時候，帶與帶輪接觸面上產(chǎn)生摩擦力，而我們在分析張緊力的同時，經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)分析，張緊力在一定數(shù)值可以達到理想狀態(tài)，摩森納鋸床帶傳動的受力分析，如圖 摩森納鋸床帶傳動，金屬鋸帶應(yīng)緊套在帶輪上，帶輪靜止或者空載運轉(zhuǎn)時，帶上各處的拉力相同，

4、均等于初拉力，帶傳動工作時，主動帶輪在驅(qū)動力矩作用下回轉(zhuǎn)，借助帶與帶輪間的摩擦力，通過帶使從動帶輪克服其上的阻力矩而回轉(zhuǎn)。摩森納鋸床集機械傳動、液壓、plc可編程控制器協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)了東輕公司對大規(guī)格寬鑄錠的鋸切，從送料、加緊、松開、進程、退回、液壓張緊、松弛鋸條等鋸切的全過程的激光控制系統(tǒng)、同時還具有自動計算尺寸、定長、安全自動停車等功能，其中鋸條齒條的選擇，角度的選擇，液壓進給隨動裝置和plc可編程控制器的設(shè)計應(yīng)用，使摩森納鋸床具有高切屑效率，高自動化和機床的高安全性。摩森納鋸床具有高鋸切精度和高效率，鋸切材料利用率較高，使用范圍廣泛（符合東輕節(jié)能減排的宗旨）。北線摩森納鋸床的關(guān)鍵鋸頭部分

5、全部來自國外，其中存在很高的技術(shù)力量，但是在摩森納鋸床實現(xiàn)高效率生產(chǎn)工作的同時，也出現(xiàn)了一些問題，就解決實際生產(chǎn)問題，從理論原理出發(fā)，逐一分析相關(guān)問題，主要是分析影響生產(chǎn)時，摩森納鋸床鋸帶的抖動、竄動及鋸帶斷裂等問題。1. 影響鋸帶抖動的原因分析鋸條的選擇 影響鋸切性能的重要因素之一就是鋸條承受彎曲和撓曲的“梁形強度”（beam strength),而鋸條寬度則是影響此種強度的重要因素，鋸條厚度越大承受的彎曲能力要大，“梁形強度”愈大，鋸條承受的進給壓力的能力就增大。當鋸條變鈍時，其切入材料所需的進給壓力加大，而鋸切時連續(xù)提高鋸切的進給壓力，穿越“梁形強度”危險就會發(fā)生，導(dǎo)致鋸條破損，因此在相

6、同的鋸切情況下，首選寬度大的鋸帶，選擇較寬的鋸條可以更好的提高生產(chǎn)率，就算鋼性更好的鋸條、更整齊的在鋸切彎曲時都會受到阻尼，因此，鋸帶寬度是影響鋸條的因素之一。1.1.1帶鋸強度計算 鋼鋸帶強度計算按保證鋼帶不永久變形為準，故取材料的屈服極限為計算依據(jù) 根據(jù)摩森納鋸床實際工作需要，鋼帶的厚度在1.5mm左右，鋼帶的寬度為b,按下式計算：大輪直徑在d=10001200mmb=3045mm選擇這樣的寬度的鋸帶使用更為合適1.1.2鋸帶的預(yù)緊力計算為保證鋼帶在傳動的平穩(wěn)性，必須使鋼帶的緊邊及松邊在運動中始終處于正應(yīng)力的狀態(tài)，為此必須滿足以下要求摩森納鋸床采用液壓張緊系統(tǒng)，根據(jù)上式，鋸帶始終保持正壓力

7、，由鋸帶的屈服強度及鋸帶長度，鑒于鋼鋸帶工作狀態(tài)是控制在其彈性變形范圍之內(nèi)，根據(jù)公式可以采用張緊力60bar以上，但是由于鋸帶在傳動輪上產(chǎn)生正壓力，在鋸帶輸出功率根據(jù)電機能力，要客服其由于正壓力而產(chǎn)生的最大靜摩擦力，這樣才能達到平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。f如圖1.2.21.2新鋸帶的正確磨合鋸帶的使用過程可以分為三個階段，即磨合鋸切階段，鋸切階段、嚴重磨損階段。為了延長鋸條的使用壽命，必須做好磨合鋸切，以延長鋸條的正常鋸切時間。未經(jīng)磨合的鋸切的鋸條的使用壽命，經(jīng)過試驗分析，只是經(jīng)過磨合鋸切的使用壽命的1/4.作為延長鋸條使用壽命的切斷方法，磨合鋸切占有重要位置。鋸條在成產(chǎn)過程中，開始加工時受到加工精度的影響

8、，齒尖高度之間會產(chǎn)生微小的高度差，用這種鋸條進行正常鋸切時，只有一些高齒在鋸切，在切入時會產(chǎn)生微小的缺陷而縮短鋸條的使用壽命，另外，即使在齒尖高度相同的情況下，鋸切時由于新鋸帶的齒尖比較鋒利，尖部的強度較低，容易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，影響鋸帶的使用壽命。所謂磨合鋸切就是使齒尖形成微小磨耗，使高度均一化，讓鋸條進入穩(wěn)定磨損階段，達到延長鋸帶使用壽命的目的。因此，磨合階段是一種低鋸切速度，低切入量的鋸切方式。1.3鋸切用量的選擇摩森納高速鋸床是針對東輕公司整個全系列“1xxx8xxx”進行生產(chǎn)鋸切，合金的硬度強度有所不一，這就要求從各型號做細微的程序改變，鋸帶在鋸切材料硬度，黏度，以及大規(guī)模寬鑄錠時都需要

9、高速度，低進給速度工作?？傊?，要使設(shè)備充分發(fā)揮效能，鋸帶的正確選用，鋸切速度和進給力的選擇及三者的配合是十分重要的1.4冷卻潤滑系統(tǒng)也是相當關(guān)鍵。使用有效的冷卻系統(tǒng)與合理的切削液對鋸帶的正常工作非常重要。切削液起三個方面作用：1. 控制鋸切時產(chǎn)生的熱量。2. 利用切削液的潤滑作用減少鋸帶鋸切阻力。3. 防止鋸切屑殘留在鋸帶上。良好的切削液還有助于沖掉鋸帶齒溝間的切屑。當鋸帶選定后，在充分發(fā)揮機床生產(chǎn)能力時，鋸帶的鋸切速度越快，剪切角越大，鋸切效率越高。然而，大量的鋸切熱隨之產(chǎn)生。因此，鋸切速度越快，積聚的熱量就越多，就需要摩森納鋸床鋸頭對鋸帶的冷卻潤滑系統(tǒng)對鋸帶的三個方向的冷卻，本身北線摩森納

10、鋸床系屬于高速鋸切機床，在理論上可以達到很高的進給速度，如果冷卻液補給不到位，就會發(fā)生鋸帶合金刀頭燒損，及鋸切路線發(fā)生偏差，造成夾鋸嚴重時鋸帶損壞等。2. 鋸帶的安裝位置與實際工作原理的分析。 2.1鋸帶的安裝位置。 安裝鋸帶,輪的邊緣和鋸帶后端應(yīng)留有1-5mm距離,這樣安裝鋸帶既可以保證了鋸帶的合金刀頭部分不受到傳動輪緣的磨損，也保證了工作力學(xué)的中心平衡傳動如圖2.1。 圖2.12.2摩森納鋸床鋸帶運動原理分析及調(diào)整 摩森納傳動輪的結(jié)構(gòu)分析，在鋸帶傳動過程中，通過帶輪輪緣表面制成中凸度，如圖2.2.1所示，輪緣呈圓弧形，其目的是防止鋸帶脫落，這種鋸帶防止脫落從力學(xué)角度進行分析。 圖2.2.1

11、 圖2.2.2鋸帶附著在傳動輪緣表面的情形，由于存在鋸帶的張緊力t，鋸帶對輪緣產(chǎn)生壓力，輪緣亦對鋸帶產(chǎn)生反作用力。鋸帶由于某種原因偏向帶輪一邊時如圖2.2.2，由于力f是鋸帶張緊力t產(chǎn)生的，故其方向未變，僅平移了一段距離，合力f可分解為法向分力,和切向分力，切向分力將鋸帶向傳動輪緣的最高突出點方向移動，從而防止鋸帶在高速轉(zhuǎn)動中的脫落現(xiàn)象。同樣，主動輪受力狀況與從動輪相似，對于一般的傳動通常在傳動輪輪緣表面制成中凸度，中凸度見表1，另外，摩森納鋸床原理是根據(jù)其三輪在同平面上的運轉(zhuǎn)實現(xiàn)鋸切工作的，但是從理論上就存在其平面度的一定范圍，同時為保證鋸帶在傳動輪邊緣且將鋸帶的合金刀頭部分及齒根位置與傳動

12、輪端面留有12mm的距離，通過可調(diào)節(jié)傳動輪來完成，而調(diào)節(jié)傳動輪的理論分析，根據(jù)工程力學(xué)及傳動輪的受力分析，其調(diào)節(jié)方向與鋸帶走動方向成反比如圖2.2.3，并通過調(diào)節(jié)螺絲進行微調(diào)處理。從理論上將凸緣位置在同面度上在正負1mm左右，使鋸帶可以再同一面上高速運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高速切削等工作。 圖2.2.32.3摩森納鋸床鋸帶傳動精度分析與控制補償 鋸帶在工作時，在預(yù)緊力及傳動力矩的作用下，鋸帶的主動邊受力而變形伸長，與之相反，鋼帶的從動邊不僅不收傳動力矩而且因傳動輪的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致預(yù)緊力的減小，使其應(yīng)力減小，而摩森納鋸床通過液壓伺服系統(tǒng)，設(shè)置了張緊力的自動補給，這樣也解決了鋸帶在高速切削過程中的壓力下降等問題而導(dǎo)致

13、的鋸帶抖動。3. 張緊力對鋸帶抖動的分析 此前在鋸帶預(yù)緊力分析有所說明，本章只是從預(yù)緊力不足引起的現(xiàn)場說明預(yù)緊力對鋸帶抖動的因素，摩森納鋸床鋸帶的張緊力首先要滿足鋸切力的要求，鋸帶張緊后，傳動輪與鋸帶之間的摩擦力必須大于鋸帶切入最大斷面時同時參與鋸切的當量鋸齒數(shù)的合力，其受力簡圖如下4. 關(guān)于軸承游動間隙的分析 摩森納鋸床傳動輪的轉(zhuǎn)動都是依附軸承來實現(xiàn)運轉(zhuǎn)，滾動軸承與鋸帶為線接觸，軸承的各個部位受力也有所不同，工作時各滾動體所承受的載荷也會改變，如圖4可以看出，滾動軸承各元部件是脈沖變化的接觸應(yīng)力。其次，鋸帶運轉(zhuǎn)時鋸帶速度是2000m/min，也就是30m/s，這樣，軸承的游動間隙也決定了這個

14、上傳動輪端面圓跳動，傳動輪外徑在10001200mm時，根據(jù)表4.1要達到不超過正負0.5mm,才能保證鋸帶在高速運轉(zhuǎn)，及有載荷的情況下，隨著傳動輪平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。北線摩森納鋸床對軸承的要求相當高，一般國內(nèi)難以生產(chǎn)出游動間隙小于0.05mm滾動軸承，要使用國外軸承才能滿足連續(xù)生產(chǎn)要求。平帶輪的公差和表面粗糙度單位：mm項目帶輪外徑25.425.450.850.8101.6101.6177.8177.8203.2203.2254.0254.0304.8304.8508.0508.0外圓徑向圓跳動0.130.13+（da-203.2）×0.0005端面圓跳動0.100.001da0.25+（da-254.0）×0.0005外圓圓度0.001b外圓表面粗糙度ra3.26.3由于軸承的游動間隙及安裝配合，傳動輪在允許范圍內(nèi)的圓跳動通過上表，若其傳動輪斷面跳動數(shù)值無法達到其滿足要求，就需要更換軸承以達到規(guī)定范圍之內(nèi)。結(jié)束語： 本文僅從東輕公司新型扁鑄錠高速帶鋸的生產(chǎn)工作過程中，從機械傳動部分，進行了帶輪傳動的分析，同時對鋸帶在工作狀態(tài)