第8章 剪切机-2

§8.6.2飞剪机的类型 根据飞剪机的用途，飞剪机可分为切头飞 剪机和切定尺飞剪机两大类。如果按飞剪机剪 切机构的型式来分，目前应用较广泛的飞剪机 有，滚筒式飞剪机、曲柄回转杠杆式飞剪机、 曲柄偏心式飞剪机、摆式飞剪机和曲柄摇杆式 飞剪机等。近十几年来，采用计算机可编程序 控制等新技术的飞剪机得到了一定地发展。
5. 曲柄摇杆式飞剪机(施罗曼飞剪机) 这 种 飞 剪 机 也 称 为 施 罗 曼 (Schloemann)飞剪机，用来剪切冷轧板带。 由于飞剪机工作时总能量波动较小，故 可 在 大 于 5m/s 的 速 度 下 工 作 。 图 9-7 (P304页)为曲柄摇杆式飞剪机结构简图。
§8.6.3 剪切长度调整 根据工艺要求，飞剪机要将轧件剪切 成规定长度。因此，对于定尺飞剪机， 要求飞剪机的剪切长度能够调整。 通常用专门的送料辊1或最后一架轧 机的轧辊将轧件送往飞剪机2进行剪切 (图9-8) (P305页)。
课后作业： 飞剪机调长的基本方程是什么？
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1．改变飞剪机主轴转速n来调长 Lj=60v0/nj= πD0n0 / nj
n=(1~2)nj 或 n=(1~0.5)nj
L/Lj= k nj /n = (1~0.5)k 或 L/Lj= k nj /n = (1~2)k 2．改变空切系数k来调长 改变空切系数忌的机构称为空切机构。空切 机构的类型很多，但从方法上看，基本上可分为 改变飞剪机上下两个主轴角速度的比值和改变上 下刀片运动轨迹两大类型。
今以 k 表示飞剪机每剪切一次刀片 ( 或飞剪机 主轴)所转的圈数，则剪下的轧件定尺长度L为 L = v0 t k 或 L = 60 v0 k /n = f(1/n, k) 9-4
式中n ——飞剪机主轴或刀片转速， k ——在相邻两次剪切间隔时间t内，飞剪机 主轴或刀片所转的圈数，亦称为空切系数或倍 尺系数。
8.6 飞剪机剪切长度的调节
飞剪机用来横向剪切运动着的轧件。 它可装设在连续式轧机的轧制作业线上， 亦可装设在横切机组、连续镀锌机组和 连续镀锡机组等连续作业精整机组上。 随着连续式轧机的发展，飞剪机得到了 愈来愈广泛地应用。
§8.6.1 对飞剪机的基本要求 飞剪机的特点是能横向剪切运动着的 轧件，对它有三个基本要求：1)剪刃在 剪切轧件时要随着运动着的轧件一起运 动，即剪刃应该同时完成剪切与移动两 个动作，且剪刃在轧件运动方向的瞬时 分速度v应与轧件运动速度v0相等或大 2%～3%，即v=(1～1.03)v0。
1．滚筒式飞剪机 滚筒式飞剪机是一种应用很广的飞剪机。 它装设在连轧机组或横切机组上，用来剪切厚 度小于 12mm 的钢板或小型型钢。这种飞剪机 作为切头飞剪机时，其剪切厚度可达 45mm 。 滚筒式飞剪机的刀片作简单的圆周运动，故可 剪切运动速度高达15m／s以上的轧件。
图 9-1(P300 页 ) 是滚筒式飞剪机结构示意图。 万片 1 装在滚筒 2 上 ( 图 9-1) 。滚筒 2 旋转时，刀 片 1 作圆周运动。用于切头切尾的滚筒式飞剪 机，在滚筒上往往装有两把刀片，分别用来切 头和切尾。飞剪机采用启动工作制。用于切定 尺的滚筒式飞剪机，一般采用连续工作制。小 型车间的滚筒式飞剪机，由于轧件宽度不大， 往往将刀片装在作圆周运动的杠杆上 ( 图 9-2) (P301页)。 图9-2 (P301页)所示的飞剪机，也称为回转式 飞剪机。
§8.6.3.1 启动工作制飞剪机的调长 这种工作制的飞剪机用来对轧件进行切 头、切尾和剪切长度较长而速度较低的定 尺轧件。飞剪机的启动和制动是自动进行 的。当轧件头部作用于装设在飞剪机后的 光电装置(图9-9b) (P306页)时，飞剪机便自 动启动。轧件的定尺长度L按下式确定 L =L’+ v0 t0 9-2 式中 L’—— 光电装置与飞剪机间的距离； t0 —— 飞剪机由启动到剪切的时间。
滚筒式或回转式飞剪机的刀片作圆周 运动，上下刀片切入轧件时，在垂直方 向不平行，剪后轧件头部不平整，故以 剪切直径小于 Ø30mm 的圆钢或相应的方 坯，以及薄板带为宜。
2. 曲柄回转杠杆式飞剪机 用飞剪机剪切厚度较大的板带或钢坯 时，为了保证剪后轧件剪切断面的平整， 往往采用刀片作平移运动的飞剪机。曲 柄回转杠杆式(也称曲柄连杆式)飞剪机就 是此类飞剪机的一种。
§8.6.3.3匀速机构 当采用改变飞剪机主轴转速n来调长时，为 了能保证剪切瞬时刀片水平方向的分速度与轧 件运动速度一致，在飞剪机中往往设置了匀速 机构(或称为同步机构)。 飞剪机匀速机构类型很多，但从飞剪机主 轴或刀片运动特点来看，基本上可分成两大类： 1) 飞剪机主轴作不等速运动的匀速机构，如双 曲柄匀速机构，椭圆齿轮匀速机构等；2) 飞剪 机主轴作等速运动的匀速机构，如径向匀速机 构。
如以送料辊直径 D0 和转速 n0 来表示轧件运 动速度v0，则式9-4为 L = π D0 n0 k /n 9-5
由式9-4和式9-5可见，当v0或n0一定时，连 续工作制飞剪机剪切的定尺长度L取决于飞剪 机主轴转速n和相邻两次剪切间隔时间内飞剪 机主轴所转的圈数k。换言之，轧件的剪切长 度可采用两种方法来调节：即改变飞剪机主轴 转速咒和改变每剪切一次飞剪机主轴所转圈数 k。
在剪切轧件时，剪刃在轧件运动方向的瞬 时速度v如果小于轧件的运动速度v0，则剪刃将 阻碍轧件的运动，会使轧件弯曲，甚至产生轧件 缠刀事故。反之，如在剪切时剪刃在轧件运动方 向的瞬时速度v比轧件运动速度v0大很多，则在 轧件中将产生较大的拉应力，这会影响轧件的剪 切质量和增加飞剪机的冲击负荷；2)根据产品品 种规格的不同和用户的要求，在同一台飞剪机 上应能剪切多种规格的定尺长度，并使长度尺 寸公差与剪切断面质量符合国家有关规定；3)能 满足轧机或机组生产率的要求。
3. 曲柄偏心式飞剪机 这类飞剪机的刀片作平移运动，其结构简图 如图9-5 (P303页)所示。双臂曲柄轴9(BCD)铰接 在偏心轴12的镗孔中，并有一定的偏心距e。双 臂曲柄轴还通过连杆6(AB)与导架10相铰接。当 导架旋转时，双臂曲柄轴以相同的角速度随之 一起旋转。刀片15固定在刀架8上，刀架的另一 端与摆杆7铰接，摆杆则铰接在机架上。通过双 臂曲柄轴、刀架和摆杆可使刀片在剪切区作近 似于平移的运动，以获得平整的剪切断面。
显然，只有在两次剪切间隔时间内能保证完成飞 剪机的启动和制动时，飞剪机才能正常进行剪切。而 重型和速度高的飞剪机往往在一圈内来不及完成启动 和制动要求，即在剪切位置时刀片速度不能加速到轧 件运动速度并在剪切后刀片不能在初始位置上停止。 此时，就需要用较为复杂的运动线路(图9-10b) (P306 页)，来代替通常采用的简单的运动线路(图9—10a) (P306页)。图9-10a (P306页)表示飞剪机启动后，刀片 由初始位置1加速转动到剪切位置2时达到了轧件运动 速度。剪切后，飞剪机制动能使刀片停在初始位置1。 图9-10b表示飞剪机启动后，刀片由初始位置1加速转 动到剪切位置2时，达到轧件运动速度进行剪切。剪切 后，刀片在2～3段内制动，并由位置3低速反转至初始 位置1停止，准备再次剪切。
通过改变偏心轴与双臂曲柄轴(也可以 说是导架 )的角速度比值，可改变刀片轨 迹半径，以调整轧件的定尺长度。这类 飞剪机装设在连续钢坯轧机后面，用来 剪切方钢坯。
4. 摆式飞剪机 图9-6 (P303页)是IHI(日本石川岛播磨 重工业公司)摆式飞剪机结构简图，用来 剪切厚度小于6.4mm的板带。
图9-3 (P301页)是曲柄连杆式飞剪机结构图。 刀架1 作成杠杆形状，其一端固定在曲柄轴 2 端 部，另一端与摆杆 3 相连。当曲柄轴 2( 即曲柄 ) 转动时，刀架1作平移运动，固定在刀架上的刀 片能垂直或近似地垂直轧件。 由于这类飞剪机在剪切轧件时刀片垂直于 轧件，剪切断面较为平整。在剪切板带时，可 以采用斜刀刃，以便减少剪切力。这种飞剪机 的缺点是结构复杂，剪切机构动力特性不好， 轧件的运动速度不能太快。用于小型型钢厂的 曲柄连杆式飞剪机，轧件速度小于5m/s，剪切 的轧件厚度为30～70mm。
在调节定尺长度时，通常不采用移动光电装 置位置的方法 ( 即改变 L’ 值 ) ，而是通过时间继 电器或可编程序控制器来改变时间t0 。为了使 轧件被剪下部分末端不妨碍光电装置在下次剪 切时再次发生作用，必须使轧件被剪下部分与 剩余部分之间有一定的间隙。一般是用增加剪 后辊道速度的办法来实现这一要求的。 当轧件定尺长度较短时，可能出现 L 小于 L’+ v0 t0时，光电装置就需要设置在飞剪机的 前面(图9-9a)，轧件剪切长度L为 L = v0 t0 - L’ 9-3
(1)改变飞剪机上下两个主轴角速度的比值 此时， 在上刀运动轨迹不变的情况下，可以改变上下 两刀片相遇的次数，以实现空切来调长。 (2)改变刀片运动轨迹 采用此法改变空切系数k时， 飞剪机上下刀片运动轨迹的变化，将使上下刀 片在飞剪机主轴每转一圈时不是都能相遇进行 剪切的，这就实现了空切的要求。对于某些定 尺飞剪机，可以采用能改变摆杆(摇杆)支点位 置的空切机构使刀片运动轨迹发生变化。
§8.6.3.2 连续工作制飞剪机的调长 随着生产的发展，轧件轧制速度在不断提 高。当轧件运动速度较高时，启动工作制飞剪 机往往不能满足要求，就要采用连续工作制飞 剪机。 连续工作制的飞剪机，可以与送料辊采用 同 一 台 电 动 机 驱 动 ， 也 可 单 独 驱 动 。 图 911a(P307页)，为飞剪机1与送料辊3是分别由各 自的电动机10和7单独驱动的。
如果轧件运动速度v0为常数，而飞剪机每隔t 秒剪切一次轧件，则被剪下的轧件长度L为 L = v0 t = f(t) 9-1
即被剪下的轧件长度等于在相邻两次剪切间隔 时间 t 内轧件所走过的距离。当 v0 为常数时，剪 切长度 L 与相邻的两次剪切间隔时间 t 成函数关 系。式9-1就是飞剪机调长的基本方程。 由式9-1可见，只要改变相邻两次剪切间隔 时间t，便可得到不同的剪切长度。对于不同工 作制度的飞剪机，改变相邻两次剪切间隔时间t 的方法亦不同。