新型滚切式双边剪结构设计

周文战

在宽厚板精整线上，双边剪用于对钢板边部进行剪切。与双边剪具有相同用途的设备还有圆盘剪。目前圆盘剪只能剪切30 mm厚以下的钢板，而双边剪可以剪切的最大厚度为50 mm。此外，双边剪在圆盘剪的钢板送进方式上也不相同，圆盘剪为连续式，而双边剪为步进式。本文主要对宽厚板轧机精整线上一种新型滚切式双边剪的结构特点进行介绍（见图1）。

1 工作原理

该双边剪由固定剪和移动剪对应布置在运送钢板辊道的两侧，其传动形式为三轴三偏心结构（见图2）。双边剪主传动为两主电机经总速比为35.77三级齿轮减速，带动三个曲轴工作。双边剪曲轴转向相同，而位于出口侧的碎边剪曲轴转向相反。

装有弧形剪刃的上剪切机构在两根曲轴带动下进行剪切。由于两根曲轴转向相同，但相位不同，使弧形剪刃的左端首先下降，直到与下剪刃左端相切，然后上剪刃沿下剪刃滚动，一直滚动到下剪刃右端，即剪切结束位置，最后上剪刃逐渐抬升至起始位置，完成一次剪切。该双边剪弧形剪刃的半径为9500 mm，剪刃重叠量为5～7 mm，滚切角为2°。

图1 双边剪结构图

由于在整个剪切过程中上剪刃在平直的下剪刃上进行滚动剪切，上剪刃相对钢板的滑动量小，钢板滑伤小。而且上下剪刃的重叠量能根据被剪切钢板的厚度和性能调整，可以保证钢板平直度，切下的碎边弯曲也较小。

2 机构特点

2.1 平衡机构

在以往多数双边剪剪切机构中均缺少平衡机构，当双边剪剪切钢板时，球铰与上剪切机构以及曲柄与连杆之间的间隙位于上侧，不剪切时又转移到下侧，而由间隙的突然变化产生的冲击和振动将会影响剪切质量。经过长期磨损间隙变得越来越大，冲击和振动也会越来越严重，剪切质量将无法保证。该双边剪在上剪切机构增加了液压平衡机构，负责承载上剪切机构和拉紧装置运动部件的重量，消除球铰与上剪切机构以及曲柄与连杆之间的间隙，消除工作过程中由于间隙变化造成的冲击和振动，大大提高了连杆轴承和球铰的使用寿命，钢板剪切质量也得到保证。液压平衡机构由与上横梁铰接的液压缸拉动一个平衡连杆，由平衡连杆另一端联接的拉杆拉动上剪切机构。随着上剪切机构的循环动作，液压缸随动伸缩，并轻微摆动 (见图3)。平衡液压缸的平衡力为整个上剪切机构和拉紧装置所有运动部件的重量再乘以一个系数值1.1～1.2。

2.2 剪刃间隙调整装置

为适应剪切钢种和剪切钢板厚度变化，剪刃间隙要在一定范围内进行调整。因此，在双边剪中都设有剪刃间隙调整装置。在最初的双边剪中，剪刃间隙调整机构采用单或双斜楔式，调整过程比较复杂。而本双边剪设有偏心式剪刃间隙自动调整装置是由电机经减速机驱动偏心轴转动使剪切导向装置接近或远离固定的下剪刃。由于上剪切机构通过拉紧装置贴合在剪切导向装置上，所以当剪切导向装置接近或远离下剪刃时，上剪刃也会随着接近或远离下剪刃，通过读取偏心轴上编码器的反馈信息就可以实现剪刃间隙的自动调整。拉紧装置的结构为一端与机架铰接的拉紧缸将另一端通过拉杆将上剪切机构拉紧，并贴合在剪切导向装置的滑板上。由于存在拉紧装置，当两曲轴带动上剪切机构滚动时就能保证其始终贴合在剪切导向装置上（见图4）。

2.3 退刀装置

每次当剪刃运动到最低点后，为避免切边后的钢板在剪刃上升时与上剪刃摩擦，同时也为了带动切断的碎边脱落而需要退刀。由分别固定在两主剪切曲轴上非偏心处的两退刀凸轮与主曲轴同步旋转，通过凸轮下方一杠杆带动退刀偏心轴，退刀偏心轴通过退刀连杆与剪切导向装置联接。当上剪刃从最低点上升时，与曲轴同轴的一凸轮下缘线也上升，通过退刀偏心轴和退刀连杆带动剪切导向装置向远离下剪刃的方向移动，上剪刃也随着远离下剪刃。当曲轴从上剪刃最低点转动180°后，凸轮带动上述机构反向动作，上下剪刃间隙减小，对钢板进行剪切，剪切后上剪刃又回到最低点，退刀装置完成一次工作循环。

2.4 压板装置

当剪切钢板时，为防止钢板移动，在与两下剪刃平行的钢板上方，均设有2组压板。本双边剪压板装置是由液压缸带动连杆机构，通过两弹簧缸与压板体相连。当液压缸活塞杆缩短时，压板体压在钢板上，当上剪刃抬起后，液压缸活塞杆伸长，压板体抬起（见图5）。

2.5 剪切宽度调整装置

固定剪和移动剪分别装在剪切线两侧，移动剪可以根据钢板宽度不同改变位置。早期双边剪为滚珠丝杠结构，这种结构对于重量很大的移动侧双边剪来说不是很合适。该新型双边剪移动结构改为在机架下面设齿条和静压板，通过减速机传动，在静压系统的作用下，移动剪机架与导轨间形成静压油膜，摩擦阻力大大降低。

2.6 过载保护装置

当钢板厚度或品种发生变化时，双边剪容易发生过载现象。为保护剪切装置和主传动减速机，在双边剪主电机和主减速机之间均需设置安全联轴器。在以前的多数双边剪中此联轴器为刚性联轴器或液压安全联轴器。普通刚性联轴器没有过载保护功能。液压安全联轴器是通过液压油环中的油压将左右两个半联轴器联接在一起，其传递的扭矩随油压不同而变化。当传递的扭矩大于设定扭矩时，两半联轴器之间发生相对转动，和左半联轴器固联的剪切环将和右半联轴器固联的剪切管剪断，液压油环内的液压油喷出，左右两联轴器脱开。但联轴器泄油后双边剪不能迅速恢复工作，需要维护人员更换剪切管并重新在液压油环内打入液压油至设定压力。而该双边剪使用的机械式安全联轴器既可以消除过载，过载后也不用更换零件，只需简单调整后就可以恢复工作。其内圈与主减速机端半联轴器固联，外圈与电机端半联轴器固联，安装在外圈上的安全销通过碟簧压紧在内圈座上传递双边剪剪切的扭矩。通过调整螺套，改变X值，即可设定安全保护扭矩。当双边剪过载时，安全销被从内圈的座内挤出，联轴器内外圈打滑，从而实现过载保护（见图 6）。

另外，在主电机安全联轴器输出端的制动盘上还设有在失电和停车时起保护作用的弹簧锁紧液压打开钳盘式制动器。

3 结语

本文所述新型滚切式双边剪因具有切口规整、钢板变形小、剪切钢板厚、剪切频率及自动化水平高等优点，将成为宽厚板生产线上的主要双边剪切设备。但该双边剪结构复杂，圆弧剪刃和球铰加工困难，操作和维护要求较高；购买或制造双边剪设备的投资比斜刃剪和圆盘剪要大很多，用户应根据生产线实际情况全面衡量，具体分析。但如果剪切厚度在30 mm以上，且剪切质量和速度要求较高时，推荐使用该滚切式双边剪。