論高速帶鋸在鋸切時(shí)鋸帶抖動(dòng)等問題的分析調(diào)節(jié)

1、論關(guān)于摩森納鋸床鋸帶抖動(dòng)的調(diào)節(jié)分析及應(yīng)用改進(jìn)王英軍東北輕合金有限責(zé)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(jì)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(huì)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(dòng)、不穩(wěn)定等諸多問題，就此通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地解決，及查閱資料對(duì)摩森納鋸床進(jìn)行了進(jìn)步的分析，以備在處理摩森納鋸床時(shí)有一定的參考空間。關(guān)鍵詞：帶鋸 傳動(dòng)輪 抖動(dòng) 游動(dòng)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(duì)“1xxx8xxx”系列鋁及鋁合金切頭、尾、切段、試片和廢鑄錠切成幾個(gè)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(jì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(huì)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(dòng)、不穩(wěn)定等諸多問題，就此通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地解決，及查閱資料對(duì)摩森納鋸床進(jìn)行了進(jìn)步的分析，以備在處理摩森納鋸床

3、時(shí)有一定的參考空間。1. 摩森納鋸床帶傳動(dòng)的原理分析 如圖，北線摩德納鋸床的帶傳動(dòng)是由主動(dòng)輪，帶動(dòng)兩個(gè)從動(dòng)輪，以及撓性傳動(dòng)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(gè)張緊力f（又稱為初拉力）緊套在我們鋸床的三個(gè)大型轉(zhuǎn)動(dòng)輪上，其中一個(gè)為主動(dòng)輪，兩個(gè)從動(dòng)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(dāng)鋸床主動(dòng)軸電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪回轉(zhuǎn)時(shí)候，帶與帶輪接觸面上產(chǎn)生摩擦力，而我們?cè)诜治鰪埦o力的同時(shí)，經(jīng)過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，張緊力在一定數(shù)值可以達(dá)到理想狀態(tài)，摩森納鋸床帶傳動(dòng)的受力分析，如圖 摩森納鋸床帶傳動(dòng)，金屬鋸帶應(yīng)緊套在帶輪上，帶輪靜止或者空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶上各處的拉力相同，

4、均等于初拉力，帶傳動(dòng)工作時(shí)，主動(dòng)帶輪在驅(qū)動(dòng)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(dòng)帶輪克服其上的阻力矩而回轉(zhuǎn)。摩森納鋸床集機(jī)械傳動(dòng)、液壓、plc可編程控制器協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了東輕公司對(duì)大規(guī)格寬鑄錠的鋸切，從送料、加緊、松開、進(jìn)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(shí)還具有自動(dòng)計(jì)算尺寸、定長(zhǎng)、安全自動(dòng)停車等功能，其中鋸條齒條的選擇，角度的選擇，液壓進(jìn)給隨動(dòng)裝置和plc可編程控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)用，使摩森納鋸床具有高切屑效率，高自動(dòng)化和機(jī)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(guó)外，其中存在很高的技術(shù)力量，但是在摩森納鋸床實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)工作的同時(shí)，也出現(xiàn)了一些問題，就解決實(shí)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(shí)，摩森納鋸床鋸帶的抖動(dòng)、竄動(dòng)及鋸帶斷裂等問題。1. 影響鋸帶抖動(dòng)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(qiáng)度”（beam strength),而鋸條寬度則是影響此種強(qiáng)度的重要因素，鋸條厚度越大承受的彎曲能力要大，“梁形強(qiáng)度”愈大，鋸條承受的進(jìn)給壓力的能力就增大。當(dāng)鋸條變鈍時(shí)，其切入材料所需的進(jìn)給壓力加大，而鋸切時(shí)連續(xù)提高鋸切的進(jìn)給壓力，穿越“梁形強(qiáng)度”危險(xiǎn)就會(huì)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(shí)都會(huì)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(qiáng)度計(jì)算 鋼鋸帶強(qiáng)度計(jì)算按保證鋼帶不永久變形為準(zhǔn)，故取材料的屈服極限為計(jì)算依據(jù) 根據(jù)摩森納鋸床實(shí)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(jì)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(jì)算為保證鋼帶在傳動(dòng)的平穩(wěn)性，必須使鋼帶的緊邊及松邊在運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度及鋸帶長(zhǎng)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(dòng)輪上產(chǎn)生正壓力，在鋸帶輸出功率根據(jù)電機(jī)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(dá)到平穩(wěn)的運(yùn)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(gè)階段，即磨合鋸切階段，鋸切階段、嚴(yán)重磨損階段。為了延長(zhǎng)鋸條的使用壽命，必須做好磨合鋸切，以延長(zhǎng)鋸條的正常鋸切時(shí)間。未經(jīng)磨合的鋸切的鋸條的使用壽命，經(jīng)過試驗(yàn)分析，只是經(jīng)過磨合鋸切的使用壽命的1/4.作為延長(zhǎng)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(shí)受到加工精度的影響

8、，齒尖高度之間會(huì)產(chǎn)生微小的高度差，用這種鋸條進(jìn)行正常鋸切時(shí)，只有一些高齒在鋸切，在切入時(shí)會(huì)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(shí)由于新鋸帶的齒尖比較鋒利，尖部的強(qiáng)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(jìn)入穩(wěn)定磨損階段，達(dá)到延長(zhǎng)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(duì)東輕公司整個(gè)全系列“1xxx8xxx”進(jìn)行生產(chǎn)鋸切，合金的硬度強(qiáng)度有所不一，這就要求從各型號(hào)做細(xì)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(shí)都需要

9、高速度，低進(jìn)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(jìn)給力的選擇及三者的配合是十分重要的1.4冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)也是相當(dāng)關(guān)鍵。使用有效的冷卻系統(tǒng)與合理的切削液對(duì)鋸帶的正常工作非常重要。切削液起三個(gè)方面作用：1. 控制鋸切時(shí)產(chǎn)生的熱量。2. 利用切削液的潤(rùn)滑作用減少鋸帶鋸切阻力。3. 防止鋸切屑?xì)埩粼阡弾?。良好的切削液還有助于沖掉鋸帶齒溝間的切屑。當(dāng)鋸帶選定后，在充分發(fā)揮機(jī)床生產(chǎn)能力時(shí)，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(duì)鋸帶的冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)鋸帶的三個(gè)方向的冷卻，本身北線摩森納

10、鋸床系屬于高速鋸切機(jī)床，在理論上可以達(dá)到很高的進(jìn)給速度，如果冷卻液補(bǔ)給不到位，就會(huì)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(yán)重時(shí)鋸帶損壞等。2. 鋸帶的安裝位置與實(shí)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(dòng)輪緣的磨損，也保證了工作力學(xué)的中心平衡傳動(dòng)如圖2.1。 圖2.12.2摩森納鋸床鋸帶運(yùn)動(dòng)原理分析及調(diào)整 摩森納傳動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)分析，在鋸帶傳動(dòng)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(jìn)行分析。 圖2.2.1

11、 圖2.2.2鋸帶附著在傳動(dòng)輪緣表面的情形，由于存在鋸帶的張緊力t，鋸帶對(duì)輪緣產(chǎn)生壓力，輪緣亦對(duì)鋸帶產(chǎn)生反作用力。鋸帶由于某種原因偏向帶輪一邊時(shí)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(dòng)輪緣的最高突出點(diǎn)方向移動(dòng)，從而防止鋸帶在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的脫落現(xiàn)象。同樣，主動(dòng)輪受力狀況與從動(dòng)輪相似，對(duì)于一般的傳動(dòng)通常在傳動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)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(shí)為保證鋸帶在傳動(dòng)輪邊緣且將鋸帶的合金刀頭部分及齒根位置與傳動(dòng)

12、輪端面留有12mm的距離，通過可調(diào)節(jié)傳動(dòng)輪來完成，而調(diào)節(jié)傳動(dòng)輪的理論分析，根據(jù)工程力學(xué)及傳動(dòng)輪的受力分析，其調(diào)節(jié)方向與鋸帶走動(dòng)方向成反比如圖2.2.3，并通過調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)行微調(diào)處理。從理論上將凸緣位置在同面度上在正負(fù)1mm左右，使鋸帶可以再同一面上高速運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高速切削等工作。 圖2.2.32.3摩森納鋸床鋸帶傳動(dòng)精度分析與控制補(bǔ)償 鋸帶在工作時(shí)，在預(yù)緊力及傳動(dòng)力矩的作用下，鋸帶的主動(dòng)邊受力而變形伸長(zhǎng)，與之相反，鋼帶的從動(dòng)邊不僅不收傳動(dòng)力矩而且因傳動(dòng)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(dòng)補(bǔ)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(dòng)。3. 張緊力對(duì)鋸帶抖動(dòng)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(chǎng)說明預(yù)緊力對(duì)鋸帶抖動(dòng)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(dòng)輪與鋸帶之間的摩擦力必須大于鋸帶切入最大斷面時(shí)同時(shí)參與鋸切的當(dāng)量鋸齒數(shù)的合力，其受力簡(jiǎn)圖如下4. 關(guān)于軸承游動(dòng)間隙的分析 摩森納鋸床傳動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)都是依附軸承來實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，滾動(dòng)軸承與鋸帶為線接觸，軸承的各個(gè)部位受力也有所不同，工作時(shí)各滾動(dòng)體所承受的載荷也會(huì)改變，如圖4可以看出，滾動(dòng)軸承各元部件是脈沖變化的接觸應(yīng)力。其次，鋸帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鋸帶速度是2000m/min，也就是30m/s，這樣，軸承的游動(dòng)間隙也決定了這個(gè)

14、上傳動(dòng)輪端面圓跳動(dòng)，傳動(dòng)輪外徑在10001200mm時(shí)，根據(jù)表4.1要達(dá)到不超過正負(fù)0.5mm,才能保證鋸帶在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，及有載荷的情況下，隨著傳動(dòng)輪平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。北線摩森納鋸床對(duì)軸承的要求相當(dāng)高，一般國(guó)內(nèi)難以生產(chǎn)出游動(dòng)間隙小于0.05mm滾動(dòng)軸承，要使用國(guó)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(xiàng)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(dòng)0.130.13+（da-203.2）×0.0005端面圓跳動(dòng)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(dòng)間隙及安裝配合，傳動(dòng)輪在允許范圍內(nèi)的圓跳動(dòng)通過上表，若其傳動(dòng)輪斷面跳動(dòng)數(shù)值無法達(dá)到其滿足要求，就需要更換軸承以達(dá)到規(guī)定范圍之內(nèi)。結(jié)束語(yǔ)： 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(jī)械傳動(dòng)部分，進(jìn)行了帶輪傳動(dòng)的分析，同時(shí)對(duì)鋸帶在工作狀態(tài)