棒材自动倒角机的研制与应用
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1s
夹具 1 夹紧倒角机 1 快进
2s
工进, 棒材 A 端倒角
4s
夹具 1 松开 倒角机 1 快退
2s
棒材拨出
棒材 B 端齐头
图1
倒角机系统工艺流程
2 3
系统组成 棒材自动倒角 机系统由 机械装置、液压系
统、电气控制系统三部分组成。机械装置包括 :
图2
自动倒角机部分装配示意图
1- 底座 ; 2- 可调弹簧式限位机构; 3- 切削传动装置 ; 4- 刀具; 5- 夹紧定位机构 ; 6- 缓冲机构 ; 7- 拨钢装置 ; 8- 输送辊道 ; 9- 浮动支撑机构 ; 10- 棒材
作者简介 : 曹务勋 ( 1964- ) , 男 ( 汉族 ) , 山东莱芜人 , 工程师 , 机动科科长 。
62
轧
钢
2006 年 10 月出版
( 4) 设计合理限位控制装置 , 完成切削装置 的初始、工作、退回等动作的连续切换 , 同时根 据生产要求, 可连续调整倒角量的大小。 ( 5) 倒角机系统自动化、流程化作业, 可与 整个棒材生产工序匹配 , 达到工作效率最优。 ( 6) 该系统适用于多规格、多品种、多定尺 长度的棒材两端部倒角。 2 2 系统工艺流程 棒材自动倒角机系统采用 P LC 控制系统和
Abstract: An auto matic radiusing machine was developed to eliminate the burr or edge fin of bar end T he construc tion composition and functions of this machine were introduced T he pract ical production shows that this machine has stable performace and easy operation metho d, and can improve the product quality Key words: bar; finishing; radiusing machine; automatic control
济效益和社会效益。
参考文献 :
[ 1] 汪 恺 机械设计标准应用手册 [ M ] 北京 : 机械工业出
2 3 2 辅助设备 为保证棒材整个倒角过程顺利、自动完成 , 倒角机系统配备了一些必要的辅助设备 , 主要包 括: 自动上钢机构、输送辊道、拨钢装置、收集 槽、齐头装置、抱紧装置等。
版社, 1997 [ 2] 濮良贵 机构设计 [ M ] [ 3] 邹家祥 轧钢机械 [ M ] 北京 : 高等教育出版社 , 1991 北京 : 冶金工业出版社 , 1992
3
3 1
生产效率及产能
倒角效率
根据方案设计和设备配置, 倒角工序实现全 程自动化 , 实际工作效率为棒材一端倒角影响时 间 ( 见图 1) , 此时间分别为: 棒材拨入工作位 1 用时 1s; 夹具 1 夹紧 及倒角机 1 快进 ( 同时动 作) 用时 2s; 工进、棒材 A 端倒 角用时 4s; 夹 具 1 松开及倒角机 1 快退用时 2s; 棒材拨出用时 1s。总计一根棒材完成倒角用时为 10s。 3 2 产能计算 倒角工序产能计算公式为: Q = ( D 2 / 4) 钢材密 度, 支数。 = 7 8 L
2006 年 10 月 第 23 卷 第 5 期 O ct. 2006 V ol 23 No 5
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钢
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ST EEL ROL LI NG
棒材自动倒角机的研制与应用
曹务勋, 马国栋, 李兴才, 王海岩
( 莱芜钢铁股份有限 公司 , 山 东 摘 莱芜 271105)
要 : 为了清除棒材在生产过程中产生的端部毛 刺、飞边等缺 陷 , 研制开发了 棒材自动 倒角机。介 绍了
4
结束语
棒材自动倒角机的成功研制和应用, 很好地
解决了棒材精整工序的难题, 该系统性能稳定 , 自动化程度高 , 操作简单, 工作可靠 , 降低了操 作人员的劳动强度 , 并改善了作业环境, 有效地 提高了产品表面质量和包装质量 , 具有显著的经
图3 金属特制多齿碗型刀具
[ 3]
1- 合金刀片 ; 2- 碗形刀盘
3
n 为
3
式中 , D 为棒材直径; L 为棒材定尺长度;
10 kg/ m ; n 为 精整棒材
以精 整 一 根 棒 材 时 间 为 10s、 每 班 工 作 7 5h、每天 3 班、每年 300 个工作日计算 , 精整 80m m 、定尺长度 6m 的 棒材时 , 每年 产量为 57 13 万 t。
倒角机本 体、辅 助设备 ; 液压系 统包 括: 液压 站、控制阀组、液压管路和执行机构 ; 电气控制 系统包括 : 电控箱和 PL C 控制模块, 可对液压 系统压力、液位、油温、压差等进行控制, 并可 对所有执行机构动作程序、时间延时、信号反馈 等进行手动、自动或远程控制 ; 可对工作状态、 仪表等信号进行 显示。该 系统采用 CAD 设计 , 可实现计算机模拟、监控、统计 , 人机界面设置 友好。 2 3 1 倒角机本体 倒角机本体设备由切削装置 ( 动力头 ) 、可 调弹簧式限位机构、夹紧定位机构、浮动支撑机 构和缓冲机构组成 , 见图 2。所有机构的动作均 通过液压系统和 PL C 控制系统自动完成。 ( 1) 切削装置 ( 动力头 ) 切削装置分为旋转机构和移动机构。刀具和 刀片安装在旋转机构上实现棒材的倒角; 移动机 构保证旋转机构完成快进、工进、快退整个倒角 过程 , 而且移动机构在专用导轨上运动, 很好地 保证了旋转机构在移动过程中中心线的准确性。 ( 2) 可调弹簧式限位机构 倒角机本体的 一个工作 循环分为 快进、工 进、快退 3 个阶段 , 各阶段动作的完成由设在动 力头上的可调弹簧式限位机构进行控制并切换实 现 。可调弹簧式限 位机构安装在 切削装置传 动机构上 , 随传动机构一 起移动, 并 且压力可 调、倒角工进量可调。可调弹簧式限位机构可保 证同一种规格棒材倒角的大小一致, 且可保证倒 角机快进、工进、快退之间的顺利、可靠切换。
程中 , 受定 尺分段锯切、冷床收集等 工序的影 响, 在棒材端部易产生飞边、毛刺及肿头现象 , 严重制约着产品表面质量的提高。而且 , 随着市 场经济的发展 , 棒材深加工单位及使用单位对棒 材产品提出了更高、更严的表面质量和包装质量 要求。 为此 , 众多企业在棒材的精整工序采取了多 种措施, 如: 人工手提砂轮机修磨方式、固定式 砂轮机修磨方式、机加工车床切削方式等, 但效 果均不理想, 主要存在的问题有 : ( 1) 作业率低, 不能与生产节奏有效匹配 , 易造成棒材积压, 物流不畅。 ( 2) 精整质量无法保证 , 尤其人工、砂轮修 磨方式, 棒材端部的肿头很难彻底去除。 ( 3) 精整工序劳动强度大, 作业环境恶劣。 ( 4) 采用固定式砂轮机修磨方式及机加工车
自控系统完成倒角机的手动及自动控制、人 机界面显示等任务, 包括 PL C 系统和上位机系 统。P LC 系统包括 1 块电源模块, 提供 PL C 工 作电源, 1 块 CPU 模块完成信号处理及通讯, 3 块数入模块和 3 块数出模块完成 数字信号的采 集、输出, 1 块模 出模块完成模拟信号的输出 , 控制切削装置的移动方向及速度。上位机系统提 供良好的人机界面, 包括控制界面、报警界面、 过程数据界面、工作状态实时监控。
( 3) 夹紧定位机构 夹紧定位机构可保证棒材端部在倒角过程中
的全定位及棒材中心线与动力头的同心度, 从而 保证倒角的均匀性。夹紧定位机构安装在切削装
源自文库
第 23 卷 第 5 期
轧
钢
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置前端, 由上夹块和下夹块组成 , 上夹块为上下 滑动式, 由液压系统控制动作, 下夹块根据棒材 规格不同可进行更换, 并且结构为自动定位快换 方式 , 以便于操作。 ( 4) 浮动支撑机构和缓冲机构 为实现 倒角机对多种 规格棒材倒 角的通用 性, 保证倒角时不同规格棒材轴线与动力头中线 的同轴度。在工作 轴线上设计浮 动可调支撑机 构[ 2] , 倒角不同 规格棒材时 , 调整支 撑机构至 相应高度。浮动可调支撑机构的设置避免了棒材 翘头 , 同时减小了夹紧定位机构的工作压力 , 进 一步保证了倒角的均匀度。 在夹紧定位机构前端设置缓冲机构 , 棒材进 入工作位之前先滑入缓冲机构, 在夹紧定位机构 夹紧的同时, 缓冲机构落下 , 倒角完毕后, 夹紧 机构松开 ; 棒材拨出工作位的同时, 缓冲机构自 动升起 , 进 入下一个工作 循环。缓冲 机构的设 置, 使棒材进入工作位时对夹具和切削装置的冲 击明显减小, 这不仅减少了设备损坏, 而且有效 地提高了倒角系统的稳定性和可靠性。 ( 5) 刀具设计 由于棒材在分段热锯切和上冷床冷却过程中 端部经常出现不规则形状, 为保证倒角质量 , 并 为避免端部不规则棒材对刀具的撞击, 倒角机刀 具设计为特制多齿碗型金属刀具 , 见图 3。该刀 具具有良好的通用性和耐冲击性 , 方便切屑的清 理和吐屑 , 能实现多种规格棒材的倒角切削 , 可 操作性强 , 并可减少换刀频率。
Development and Application of Automatic Radiusing Machine for Bar
CAO Wu xun, M A G uo dong, LI Xing cai, WA NG Hai yan ( Laiw u Iron & St eel Co , Ltd , Laiw u 271105, China)
收稿日期 : 2006- 07- 10
2
2 1
自动倒角机的研制
研制方案 经过多种方案的比较、优化 , 最终确定了如
下研制方案及内容 : ( 1) 利用金属切削原理 , 将棒材定位, 通过 切削装置移动 , 刀具旋转完成棒材端部倒角。 ( 2) 棒材步进式定位, 端部固定 , 解决倒角 过程中的棒材摆动问题。 ( 3) 设计特制多齿碗形合金刀具 , 以减少冲 击。
[ 1]
液压执行系统 , 整个工艺流程实现了标准化、自 动化、连续化作业。整个工艺流程见图 1。
棒材吊运至台架 台架自动上料 棒材 A 端齐头 棒材拨入工作位 1
1s
成品吊运 成捆抱紧 打捆包装 棒材拨出 , 收集 夹具 2 松开 倒角机 2 快退 工进 , 棒材 B 端倒角 夹具 2 夹紧 倒角机 2 快进 棒材拨入工作位 2
1
引言
目前国内钢铁企业在生产大圆钢棒材产品过
床切削方式时 , 棒材在生产过程中产生的不平直 度, 会导致棒材精整时整支旋转进给困难, 棒材 端部周期性摆动, 对砂轮片、切削刀片造成较大 冲击 , 易导致砂轮片、刀片崩裂 , 存在较大的安 全隐患。 针对以上问题 , 莱芜钢铁股份有限公司特殊 钢厂成立了攻关组 , 成功研制出棒材自动倒角机 系统 , 并投入使用 , 取得了理想效果。
自动倒角机的系统组成、主要设备 及功能。该 机使用 证明 , 系 统性能 稳定 , 操作简 便 , 改善 了作 业环境 , 并有效地提高了产品的表面质量和包装质量。 关键词 : 棒材 ; 精整 ; 倒角机 ; 自动控制 中图分类号 : T G333 4 文 献标识码 : B 文章编号 : 1003- 9996 ( 2006) 05- 0061- 03
夹具 1 夹紧倒角机 1 快进
2s
工进, 棒材 A 端倒角
4s
夹具 1 松开 倒角机 1 快退
2s
棒材拨出
棒材 B 端齐头
图1
倒角机系统工艺流程
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系统组成 棒材自动倒角 机系统由 机械装置、液压系
统、电气控制系统三部分组成。机械装置包括 :
图2
自动倒角机部分装配示意图
1- 底座 ; 2- 可调弹簧式限位机构; 3- 切削传动装置 ; 4- 刀具; 5- 夹紧定位机构 ; 6- 缓冲机构 ; 7- 拨钢装置 ; 8- 输送辊道 ; 9- 浮动支撑机构 ; 10- 棒材
作者简介 : 曹务勋 ( 1964- ) , 男 ( 汉族 ) , 山东莱芜人 , 工程师 , 机动科科长 。
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轧
钢
2006 年 10 月出版
( 4) 设计合理限位控制装置 , 完成切削装置 的初始、工作、退回等动作的连续切换 , 同时根 据生产要求, 可连续调整倒角量的大小。 ( 5) 倒角机系统自动化、流程化作业, 可与 整个棒材生产工序匹配 , 达到工作效率最优。 ( 6) 该系统适用于多规格、多品种、多定尺 长度的棒材两端部倒角。 2 2 系统工艺流程 棒材自动倒角机系统采用 P LC 控制系统和
Abstract: An auto matic radiusing machine was developed to eliminate the burr or edge fin of bar end T he construc tion composition and functions of this machine were introduced T he pract ical production shows that this machine has stable performace and easy operation metho d, and can improve the product quality Key words: bar; finishing; radiusing machine; automatic control
济效益和社会效益。
参考文献 :
[ 1] 汪 恺 机械设计标准应用手册 [ M ] 北京 : 机械工业出
2 3 2 辅助设备 为保证棒材整个倒角过程顺利、自动完成 , 倒角机系统配备了一些必要的辅助设备 , 主要包 括: 自动上钢机构、输送辊道、拨钢装置、收集 槽、齐头装置、抱紧装置等。
版社, 1997 [ 2] 濮良贵 机构设计 [ M ] [ 3] 邹家祥 轧钢机械 [ M ] 北京 : 高等教育出版社 , 1991 北京 : 冶金工业出版社 , 1992
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生产效率及产能
倒角效率
根据方案设计和设备配置, 倒角工序实现全 程自动化 , 实际工作效率为棒材一端倒角影响时 间 ( 见图 1) , 此时间分别为: 棒材拨入工作位 1 用时 1s; 夹具 1 夹紧 及倒角机 1 快进 ( 同时动 作) 用时 2s; 工进、棒材 A 端倒 角用时 4s; 夹 具 1 松开及倒角机 1 快退用时 2s; 棒材拨出用时 1s。总计一根棒材完成倒角用时为 10s。 3 2 产能计算 倒角工序产能计算公式为: Q = ( D 2 / 4) 钢材密 度, 支数。 = 7 8 L
2006 年 10 月 第 23 卷 第 5 期 O ct. 2006 V ol 23 No 5
轧
钢
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ST EEL ROL LI NG
棒材自动倒角机的研制与应用
曹务勋, 马国栋, 李兴才, 王海岩
( 莱芜钢铁股份有限 公司 , 山 东 摘 莱芜 271105)
要 : 为了清除棒材在生产过程中产生的端部毛 刺、飞边等缺 陷 , 研制开发了 棒材自动 倒角机。介 绍了
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结束语
棒材自动倒角机的成功研制和应用, 很好地
解决了棒材精整工序的难题, 该系统性能稳定 , 自动化程度高 , 操作简单, 工作可靠 , 降低了操 作人员的劳动强度 , 并改善了作业环境, 有效地 提高了产品表面质量和包装质量 , 具有显著的经
图3 金属特制多齿碗型刀具
[ 3]
1- 合金刀片 ; 2- 碗形刀盘
3
n 为
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式中 , D 为棒材直径; L 为棒材定尺长度;
10 kg/ m ; n 为 精整棒材
以精 整 一 根 棒 材 时 间 为 10s、 每 班 工 作 7 5h、每天 3 班、每年 300 个工作日计算 , 精整 80m m 、定尺长度 6m 的 棒材时 , 每年 产量为 57 13 万 t。
倒角机本 体、辅 助设备 ; 液压系 统包 括: 液压 站、控制阀组、液压管路和执行机构 ; 电气控制 系统包括 : 电控箱和 PL C 控制模块, 可对液压 系统压力、液位、油温、压差等进行控制, 并可 对所有执行机构动作程序、时间延时、信号反馈 等进行手动、自动或远程控制 ; 可对工作状态、 仪表等信号进行 显示。该 系统采用 CAD 设计 , 可实现计算机模拟、监控、统计 , 人机界面设置 友好。 2 3 1 倒角机本体 倒角机本体设备由切削装置 ( 动力头 ) 、可 调弹簧式限位机构、夹紧定位机构、浮动支撑机 构和缓冲机构组成 , 见图 2。所有机构的动作均 通过液压系统和 PL C 控制系统自动完成。 ( 1) 切削装置 ( 动力头 ) 切削装置分为旋转机构和移动机构。刀具和 刀片安装在旋转机构上实现棒材的倒角; 移动机 构保证旋转机构完成快进、工进、快退整个倒角 过程 , 而且移动机构在专用导轨上运动, 很好地 保证了旋转机构在移动过程中中心线的准确性。 ( 2) 可调弹簧式限位机构 倒角机本体的 一个工作 循环分为 快进、工 进、快退 3 个阶段 , 各阶段动作的完成由设在动 力头上的可调弹簧式限位机构进行控制并切换实 现 。可调弹簧式限 位机构安装在 切削装置传 动机构上 , 随传动机构一 起移动, 并 且压力可 调、倒角工进量可调。可调弹簧式限位机构可保 证同一种规格棒材倒角的大小一致, 且可保证倒 角机快进、工进、快退之间的顺利、可靠切换。
程中 , 受定 尺分段锯切、冷床收集等 工序的影 响, 在棒材端部易产生飞边、毛刺及肿头现象 , 严重制约着产品表面质量的提高。而且 , 随着市 场经济的发展 , 棒材深加工单位及使用单位对棒 材产品提出了更高、更严的表面质量和包装质量 要求。 为此 , 众多企业在棒材的精整工序采取了多 种措施, 如: 人工手提砂轮机修磨方式、固定式 砂轮机修磨方式、机加工车床切削方式等, 但效 果均不理想, 主要存在的问题有 : ( 1) 作业率低, 不能与生产节奏有效匹配 , 易造成棒材积压, 物流不畅。 ( 2) 精整质量无法保证 , 尤其人工、砂轮修 磨方式, 棒材端部的肿头很难彻底去除。 ( 3) 精整工序劳动强度大, 作业环境恶劣。 ( 4) 采用固定式砂轮机修磨方式及机加工车
自控系统完成倒角机的手动及自动控制、人 机界面显示等任务, 包括 PL C 系统和上位机系 统。P LC 系统包括 1 块电源模块, 提供 PL C 工 作电源, 1 块 CPU 模块完成信号处理及通讯, 3 块数入模块和 3 块数出模块完成 数字信号的采 集、输出, 1 块模 出模块完成模拟信号的输出 , 控制切削装置的移动方向及速度。上位机系统提 供良好的人机界面, 包括控制界面、报警界面、 过程数据界面、工作状态实时监控。
( 3) 夹紧定位机构 夹紧定位机构可保证棒材端部在倒角过程中
的全定位及棒材中心线与动力头的同心度, 从而 保证倒角的均匀性。夹紧定位机构安装在切削装
源自文库
第 23 卷 第 5 期
轧
钢
2 3 3 自控系统
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置前端, 由上夹块和下夹块组成 , 上夹块为上下 滑动式, 由液压系统控制动作, 下夹块根据棒材 规格不同可进行更换, 并且结构为自动定位快换 方式 , 以便于操作。 ( 4) 浮动支撑机构和缓冲机构 为实现 倒角机对多种 规格棒材倒 角的通用 性, 保证倒角时不同规格棒材轴线与动力头中线 的同轴度。在工作 轴线上设计浮 动可调支撑机 构[ 2] , 倒角不同 规格棒材时 , 调整支 撑机构至 相应高度。浮动可调支撑机构的设置避免了棒材 翘头 , 同时减小了夹紧定位机构的工作压力 , 进 一步保证了倒角的均匀度。 在夹紧定位机构前端设置缓冲机构 , 棒材进 入工作位之前先滑入缓冲机构, 在夹紧定位机构 夹紧的同时, 缓冲机构落下 , 倒角完毕后, 夹紧 机构松开 ; 棒材拨出工作位的同时, 缓冲机构自 动升起 , 进 入下一个工作 循环。缓冲 机构的设 置, 使棒材进入工作位时对夹具和切削装置的冲 击明显减小, 这不仅减少了设备损坏, 而且有效 地提高了倒角系统的稳定性和可靠性。 ( 5) 刀具设计 由于棒材在分段热锯切和上冷床冷却过程中 端部经常出现不规则形状, 为保证倒角质量 , 并 为避免端部不规则棒材对刀具的撞击, 倒角机刀 具设计为特制多齿碗型金属刀具 , 见图 3。该刀 具具有良好的通用性和耐冲击性 , 方便切屑的清 理和吐屑 , 能实现多种规格棒材的倒角切削 , 可 操作性强 , 并可减少换刀频率。
Development and Application of Automatic Radiusing Machine for Bar
CAO Wu xun, M A G uo dong, LI Xing cai, WA NG Hai yan ( Laiw u Iron & St eel Co , Ltd , Laiw u 271105, China)
收稿日期 : 2006- 07- 10
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自动倒角机的研制
研制方案 经过多种方案的比较、优化 , 最终确定了如
下研制方案及内容 : ( 1) 利用金属切削原理 , 将棒材定位, 通过 切削装置移动 , 刀具旋转完成棒材端部倒角。 ( 2) 棒材步进式定位, 端部固定 , 解决倒角 过程中的棒材摆动问题。 ( 3) 设计特制多齿碗形合金刀具 , 以减少冲 击。
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液压执行系统 , 整个工艺流程实现了标准化、自 动化、连续化作业。整个工艺流程见图 1。
棒材吊运至台架 台架自动上料 棒材 A 端齐头 棒材拨入工作位 1
1s
成品吊运 成捆抱紧 打捆包装 棒材拨出 , 收集 夹具 2 松开 倒角机 2 快退 工进 , 棒材 B 端倒角 夹具 2 夹紧 倒角机 2 快进 棒材拨入工作位 2
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引言
目前国内钢铁企业在生产大圆钢棒材产品过
床切削方式时 , 棒材在生产过程中产生的不平直 度, 会导致棒材精整时整支旋转进给困难, 棒材 端部周期性摆动, 对砂轮片、切削刀片造成较大 冲击 , 易导致砂轮片、刀片崩裂 , 存在较大的安 全隐患。 针对以上问题 , 莱芜钢铁股份有限公司特殊 钢厂成立了攻关组 , 成功研制出棒材自动倒角机 系统 , 并投入使用 , 取得了理想效果。
自动倒角机的系统组成、主要设备 及功能。该 机使用 证明 , 系 统性能 稳定 , 操作简 便 , 改善 了作 业环境 , 并有效地提高了产品的表面质量和包装质量。 关键词 : 棒材 ; 精整 ; 倒角机 ; 自动控制 中图分类号 : T G333 4 文 献标识码 : B 文章编号 : 1003- 9996 ( 2006) 05- 0061- 03