1800锯切机设计计算

切能耗少，使用寿命长，
噪声低，制造和重磨齿成
ａ
ｂ
本低。热锯机锯齿齿形
的主要参数：齿前角 γ，
齿锯 ｔ′，齿后角 ｒ′，齿顶
ｃ
角 θ，齿高 ｈ，齿跟圆角半
径 ｒ 等。常用的齿形有狼 图 ２ 热锯机的锯齿形状
牙形、鼠牙形和等腰三角
ａ．狼牙形 ｂ．等腰三角形 ｃ．鼠牙形
形三种，如图 ２。
为了比较上述三种齿形的工作性能，经工业性实验
②进锯阻力 Ｓｘ＝Ｒｃｏｓα－ Ｔｓｉｎα
其中：
α＝ａｒｃｓｉｎ（２Ｈ－ ｈ ） Ｄ
式中：Ｈ－ 锯片中心至辊道距离；Ｄ－ 锯片直径；ｈ－ 被锯切轧
件断面的高度。
上抬力 Ｓｙ＝Ｒｓｉｎα＋Ｔｃｏｓα
③作用在锯片上的合力 Ｓ＝ %Ｓ２ｘ ＋Ｓ２ｙ ④锯片的传动功率
锯片的传动功率 Ｎ 有三部分组成：Ｎ＝Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３
Ｄｍｉｎ＝ｄ＋２（△１＋ｈｍａｘ＋△２） 所以新锯片的公称直径：
Ｄ＝（１．０５～１．１０）［ｄ＋２（△１＋ｈｍａｘ＋△２）］
锯片厚度 δ可按下式求得：δ＝（０．１８～０．２０）"Ｄ
锯片的最大行程 Ｓ：锯片的原始位置应能使轧件沿辊
道自由通行，并便于检修辊道，最大进给行程应当能锯断
最宽的轧件，包括成组锯切轧件的总宽度。
单位锯切力 ｐ 受很多因素影响，例如锯切温度、锯切
轧件的材质、锯齿形状、锯切速度、锯片厚度、被锯切轧件
的高度等均影响单位锯切力的大小。在设计时，单位锯切
力通常按照下面的经验公式确定：
７００～７５０℃时，ｐ＝（４．６＋０．２７δ）$ｂ ８００～８５０℃时，ｐ＝（５．５＋０．３２δ）$ｂ ９００～９５０℃时，ｐ＝（６．７＋０．３７δ）$ｂ １０００℃时，ｐ＝（１２．４＋０．７２δ）$ｂ 正压力 Ｒ 对于热轧机，一般取：Ｒ＝（８￣１５）Ｔ
须进行强力冷却，以免齿尖退火。此外，有时切屑粘附在
齿尖和齿槽中，继续锯切时将降低齿尖的锋利程度，或使
切屑压实在齿槽中形成“塞尺”现象。这两种情况都导致
锯切力迅速增大，从而损坏锯齿和锯片。为此，采用较大
流量的高压水进行冷却，是提高锯齿和锯片寿命的有效
措施。某些热锯机采用的高压水压力已大于 ３ＭＰａ。
５ 热锯机的力能参数
（１பைடு நூலகம்锯片的圆周速度
为了提高生产率和减小锯片的轴向振动，锯片的圆
周速度应尽量大些，但是，锯片的圆周速度越大，则由离
心力引起的锯片的内应力也越大，可能导致锯片产生裂
纹，因此锯片的圆周速度受到锯片材料强度的限制。应根
据锯片材料的许用应力［σ］来确定锯片的最大圆周速度。
根据弹性力学，锯片内孔处最危险，其最大切向拉应力 为：στｍａｘ＝１００γ·ｖｍ２ ａｘ≤［σ］ 式中：στｍａｘ－ 锯片内孔处的切向拉应力；γ－ 锯片材料的密 度；ｖ－ 锯片的圆周速度。
（２）锯片的进给速度
锯片的进给速度取决于生产率和轧件的高度，可按
照下式确定：ｕ＝
Ｆ ｈ
式中：Ｆ－ 锯切机生产率，而单位时间内所切取的轧件断面
面积；ｈ－ 锯切轧件的高度。
锯片的进给速度取决于生产率、锯片允许的圆周力、
轧件对锯齿的压力和锯片电机允许的功率，相应锯切温
度下轧件的抗拉强度 $ｂ，见下表。
钢种
鼠牙形齿形最好，其次为 γ＝１０°的鼠牙形和齿高 ｈ≈ｔ′／３
的狼牙形齿形。
锯齿材料通常采用 ６５Ｍｎ 材料制成。锯齿齿尖一般
采用高频感应加热或接触电加热法进行淬火，齿尖硬度
ＨＲＣ５６～６５。锯片整体热处理后板面硬度为 ＨＲＣ２９～３７。
锯切时，切削和摩擦产生大量热量，而且热锯机锯片
还直接与高温轧件接触，使锯齿部分温度迅速升高，故必
析，详述了这类驱动机构组成和特点，并探讨了直线电机、超声波电机等在镜头驱动技术中的应用。
关键词：驱动技术；凸轮机构；直线电机；超声波电机
中图分类号：ＴＨ１３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－ ２３３３（２００７）０２－ ００８４－ ０３
Ｔｈｅ Ｄｒ ｉｖｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｅｎｓ ＷＡＮＧ Ｂｏ
关键词：锯切机；参数；锯切机理
中图分类号：ＴＧ５６１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－ ２３３３（２００７）０２－ ００８２－ ０３
１引言 锯切机是用来将轧制后的型材切头、切尾或定尺。主
要用来锯切各种复杂断面形状：因为这类断面轧件如果 用剪切机剪切，切口会压扁或弯曲，不能保证切口断面质 量。锯切机根据所锯切的轧件温度不同可以分为热锯机 和冷锯机。
合金钢 高碳钢 低碳钢
不同温度时轧件的抗拉强度
锯切温度
１０００°Ｃ ９５０°Ｃ ９００°Ｃ
８５
１００
１２０
８０
９０
１１０
７５
８０
９０
!ｂ ／Ｎ·ｍｍ－ ２
８５０°Ｃ １３５ １２０ １００
为了提高锯切机的生产率，进锯速度应随锯片电机
负荷变化自动调整。在锯片尚未接触轧件的一端行程内，
要求快速进锯；锯片开始接触轧件，进锯速度应降低；返
１前言
动形式为往复直线运动，因此传递到移动镜组上的应为
随着市场经济的活跃，对光学镜头的需求越来越多， 直线运动机械能。电机输出的运动形式有两种：一是旋转
功能也越来越复杂。如从定焦到具有两档、多档变焦，甚 运动；二是直线运动。假如电机输出的运动形式为旋转运
至到具有连续变焦的功能。为实现这些功能，在镜头结构 动则需要相应机构将旋转运动转化为直线运动，假如电
锯 片 直 径 Ｄ＝１８００ｍｍ； 磨 损 后 的 最 小 直 径 Ｄｍｉｎ＝ １６２０ｍｍ；锯片厚度 δ＝９ｍｍ；锯轴高度 Ｈ＝７００ｍｍ；锯片最大
行 程 Ｓ ＝１２００ｍｍ； 被 切 金 属 高 度 ｈ 和 宽 度 ｂ：ｈ ×ｂ ＝
２２０ｍｍ×６００ｍｍ。
４ 锯齿形状和锯片材料
合理的锯齿形状应该满足下列条件：锯齿强度好，锯
３ 结构参数的确定 结构参数的选择原则如下： 为了使锯片重磨后能够继续使用，通常新锯片的公
称直径 Ｄ 比重磨的最小直径 Ｄｍｉｎ 大 ５％￣１０％，即 Ｄ＝（１．０５～１．１０）Ｄｍｉｎ 为了减小锯片的轴向振动，希望卡盘直径 ｄ 尽可能
大些，但 ｄ 的最大尺寸受所锯切轧件的最大高度 ｈｍａｘ 限 制，因为在水平进给时，必须保证锯片能在轧件上面自由 通过。一般下缘距离最高上表面留有间隙△１＝２０～５０ｍｍ， 一般取：ｄ＝（０．３５～０．５０）Ｄ
控制开关：１０；止动装置：ＪＬＸＫ－ Ⅱ；止动装置的汽缸直径 Ｄ＝１４０ｍｍ；止动装置夹具的应力为 ９．８ｋＮ；汽缸的压力 Ｐ＝４．９ＭＰａ。
４
５
６
３
１１ １０
９
８
７
１２
２
１
图 １ 四连杆式热锯机示意图 １．安全联轴器 ２．送进减速机 ３．曲柄 ４．锯架 ５．摇杆 ６．锯片 ７．锯片电机 ８．锯座 ９．缓冲器 １０．送进机构 １１．行程开关 １２．行程控制器
研究得出以下结果：当齿锯 ｔ′和齿高 ｈ 相同时，等腰三角
形齿形的齿根强度较好，制造和修齿比较方便，切屑很少
在齿尖处形成屑瘤。但是，锯切能耗大，噪声高。狼牙形齿
形制造和修齿比较困难，难以保证所设计的齿形。鼠牙形
的锯切能耗小，制造和修齿也比较方便，制造和修齿也比
较方便，噪声也比较低，该实验结果表明，齿前角 γ＝０°的
热锯机将轧后处于高温状态的轧件切头、切尾或定 尺。轧件多为断面形状比较复杂的高温型材，如重轨、钢 管坯、薄管坯等。热锯机一般装设在轧机后面的生产线 上。在很多情况下，整个轧钢车间的生产量常因热锯机生 产能力的限制而受到影响。 ２ 四连杆式热锯机主要性能参数
锯切轧件：２０～２６ 号工字钢、槽钢、角钢、锯切材料：合 金钢；锯切温度：７５０℃；４ 锯片直径：最大值１８００ｍｍ，最小 值 １６２０ｍｍ；锯片厚度：９ｍｍ；锯片圆周速度：ｖ＝１０４．５～ １１６．２ｍｍ／ｓ；锯片最大行程：１２００ｍｍ；锯片电机：异步电机 Ｙ３１５Ｌ－ ４，Ｎ＝１６０ｋＷ，ｎ ＝１４８０ｒ／ｍｉｎ，ｖ＝３８０Ｖ；进 锯 电 机 ： Ｚ４ － １８０ － １１，Ｎ＝１８／３６ｋＷ，ｎ ＝７５０／１５００ｒ／ｍｉｎ； 横 移 电 机 ： Ｙ１８０Ｍ－ ２，Ｎ＝２２ｋＷ，ｎ＝２９４０ｒ／ｍｉｎ；润滑电机：Ｙ９０Ｌ－ ２， Ｎ＝１．５ｋＷ，ｎ＝１４００ｒ／ｍｉｎ；行程控制器：ＬＫ４－ ６４８；瞬时行程
机械工程师 ２００７ 年第 ２ 期 ８３
Ｄ
设计计算
ＤＥＳ ＩＧＮ ＡＮＤ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮ
光学镜头中的驱动技术研究
王波 （华中光电技术研究所，武汉 ４３００７３）
摘 要：光学镜头中的驱动机构是实现其调焦或者变焦必不可少的部分。目前应用较多的是以旋转电机为主的驱动技
术，而新型电机的出现不可避免地对传统的驱动技术产生影响。文中对镜头中采用旋转电机的成熟驱动技术进行了分
（Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ－ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｎ ｏｐｔｉｃｓ ｌｅｎｓ ｄｒｉｖｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｉｔｓ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｒ ｔｈｅ ｆｏｃａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐａｒｔ． Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｐｐｌｉｅｓ ｍａｎｙ ｉｓ ｂｙ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍｏｔｏｒ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｉｓ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｒｏｔａｒｙ ｍｏｔｏｒ ｉｎ ｌｅｎｓ． Ａｎｄ ｅｘｐａｔｉａｔｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍａｃｈｉｎｅ． ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｍｏｔｏｒ－ ｌｉｎｅｒ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ＵＳＭ ｉｎ ｌｅｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｃａｍ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ； ｌｉｎｅｒ ｍｏｔｏｒ； ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｍｏｔｏｒ
Ｄ
设计计算
ＤＥＳ ＩＧＮ ＡＮＤ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮ
Φ１８００ 锯切机设计计算
王旭 （燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 ０６６００４）
摘 要：在阐述 Φ１８００ 锯切机的工作原理和设计特点的基础上，对锯切机的各主要结构参数的设计方法进行了详细研
究，并给出了锯切机的参数确定方法，为现场相关设备的设计与研究提供了重要理论依据。
冷锯机是在常温下锯切轧件，最初主要用来取样改变 尺寸或精整线上的补充锯切。在现代生产中，为了提高产 品质量，提高成材率，随着长尺轧制、长尺冷却、长尺矫直 技术的应用，冷锯已成为定尺的重要工具。
冷锯有砂轮锯、圆盘锯和弓形锯。砂轮锯锯切过程的 实质是：使用一个由许多具有各种形状的磨粒粘结起来 构成的切割圆盘，从轧件上磨去极小切屑的横向进给磨 削过程。这个过程是连续进行的，直到轧件被完全切断。 磨粒在磨削过程中会变钝，自锐效应将磨粒在磨削过程 中自动分离或破裂，以便重新插入带有锐利韧口的磨粒 继续参与磨削。这种锯切机设备重量轻，生产率高，锯切 质量好，并且可以锯切较硬的钢种，但砂轮片消耗大。长 尺冷却后的冷锯锯切定尺多采用这种砂轮锯。圆盘锯是 锯片带有极小钝尺的摩擦锯，靠摩擦使金属加热到熔点 或很软时锯切，设备重量大，生产率低，能耗大，弓形锯结 构简单，但效率很低。
为了切透轧件，新锯片下缘比辊道面标高低△２＝１００～ １５０ｍｍ，当锯片用旧时，锯片下缘也应比辊道面低 ４０～８０ｍｍ。 由此可见，锯片中心至辊道面的距离 Ｈ＝０．５ｄ＋ｈｍａｘ
考虑上述诸因素，磨损后的锯片最小直径：
８２ 机械工程师 ２００７ 年第 ２ 期
设计计算 Ｄ
ＤＥＳ ＩＧＮ ＡＮＤ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮ
回行程为空载运行，要求以最快的速度返回。
（３）锯切力和锯切功率
在锯切过程中，被锯切轧件作用在锯片上的有正压
力和圆周力，并且该作用力亦可以分解成进锯阻力和对
锯片的上抬力。
①锯切时的圆周力 Ｔ＝Ｐ·!·１０ｕ·００ｈ·ｖ
式中：δ－ 锯口宽度，即锯片厚度，ｍｍ；ｕ－ 进锯速度，ｍｍ／ｓ；
ｈ－ 被锯切轧件断面的高度，ｍｍ；ｖ－ 锯片的圆周速度，ｍ／ｓ； ｐ－ 锯切轧件时的单位锯切力，Ｎ／ｍｍ２。