基于柔性自动可调刀组的古砖切片系统的设计

丁江龙 叶畅 毕艳茹 周康乐

摘要：随着复古文化产业的爆发，市场对古砖的需求逐步扩大，在目前生产现状是没有针对性设备，生产能力低下。针对这个新兴产业的技术缺口问题，本文设计一种柔性自动可调刀组的古砖切片系统。该系统设计的切割组件，可根据产品规格的不同实现柔性切割;针对普通设备换刀难的问题，系统通过燕尾槽滑轨实现刀片的自动升降，保证了损耗的刀片更换方便。另外为了满足环保需求，系统设计了自动喷淋系统，保证系统全程无尘工作，本系统已经在企业投产，切削效率可达0.4平米/分钟，效率是原有设备的4倍，切割效率高，能最大限度的降低生产成本，节省劳动力。

关键词：柔性;可调刀组;燕尾槽滑轨;喷淋系统;效率高

0  引言

随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，建筑装饰行业迅速发展，人们开始对个性、环保和文化有所追求，越来越多的人对古砖感兴趣。“古砖”就是实心粘土砖，国家在2005年正式推行禁止使用实心粘土砖的政策，从而这些旧砖便是成为了不可复制的稀缺建筑材料。对旧砖进行整理、再加工，然后运用到旅游地产项目、商业地产的项目中，既能为建筑增添古旧文化的感觉，还是一种降低的成本的不错方式。古砖加工为冷僻行业，没有专用设备，目前企业应用的切古砖设备多是切瓷砖机改造的，多采用同步切砖法切割，切片效率很低、设备损耗严重，一般在0.1平米/分钟，无法满足生产需求。随着市场需求逐步广阔，高效全自动的古砖切片设备的设计开发，是市场急需解决的问题。本文设计基于柔性自动可调刀组的古砖切片系统，可实现地损耗高效切削，解决目前存在的难题。

1  技术路线

本设计具体的技术路线如图1所示，包括机械系统设计和控制系统设计两方面。其中机械系统设计主要从传输装置设计、切割装置设计、收尘装置设计3个主要流程设计完成;控制系统设计主要从传输控制、升降刀架控制、喷淋控制3个控制方面来完成。[1-3]

2  系统设计方案

2.1 整体机械结构设计

根据古青砖粘性高、硬度大的结构特点，对古砖切片机的整体机械结构进行设计，机械结构设计主要包括以下步骤：

2.1.1 传输装置设计

根据古青砖的受力特性，设计传送带加滚压轮配合的方式送料，滚压轮可以通过升降套的升降杆为滚压轮加力，增大送料摩擦力。

2.1.2 切割装置设计

切割装置包括：

①切割组件：采用凸轮驱动双切切砖机，在同步切砖机基础上，采用凸轮机构驱动切砖滑车，结构紧凑，控制精确。切割组件设计充分考虑不同产品的加工柔性，根据设计和计算优化切割组件的设计结构。

②自动换刀装置：为了能够方便换刀，设计自动升降台，使繁琐的换刀工作变简单。[4-6]

2.2 控制系统设计

考虑初创企业承担设备研发成本能力有限，本系统采用开环控制系统。没有使用位置、速度检测装置及反馈装置，因此具有结构简单、制造成本低等优点。

系统通过PLC控制，采用双凸轮驱动部件驱动切割部件进行切砖，可快速切割;采用双切机构切砖，可达到常规切砖速度下的双倍切砖效率;采用传送带传送砖泥条和砖坯，有效保证泥条和砖坯传送过程中不易擦毛挤压损伤。另外增加了切砖机收尘装置，包括风管、轴流风机、喇叭收尘管、喷淋装置、供水管、储水槽和排污管，所述喇叭收尘管安装在风管的输入端，风管的输出端伸入至储水槽内，所述轴流风机安装在风管上，喷淋装置位于风管内，供水管的输出端与喷淋装置的输入端连通，所述排污管安装在储水槽的输出端。（图2）

3  系统组成及工作原理

3.1 系统组成

切砖机系统，包括机架，传输带、龙门架、滚压轮、升降套、挡砖板、切割锯片、主轴、燕尾槽、升降电机、主传动电机、带传动电机等组成。如图3所示。[7]

3.2 工作原理

古砖切片系统，如图3所示，包括机架1，机架上设有用于輸送老砖的输送皮带10，上料入口处固定有若干龙门架4，龙门架横跨在输送皮带上方，龙门架上下滑动设有安装架，所述的滚压轮2固定在安装架上。安装架和龙门架之间通过升降套3连接，升降套的固定座固定在龙门架上，升降套的升降杆和安装架固定连接，升降套可调滚压轮高度;机架上安装有切割组件，所述的切割组件包括至少一个用于切割古砖的锯片11，锯片位于输送皮带的上方，机架上位于锯片的前方设有用于古砖压在输送皮带的若干个滚压轮2。切割组件包括固定在机架上的底架，底架上固定安装有滑块底座，滑块底座上下滑动设有移动座，滑块底座和移动座之间设有相互配合的燕尾槽7，移动座上固定有刀具安装座，刀具安装座上固定有主轴8，锯片11固定在主轴8上，架上固定有升降电机5，电机和移动座之间通过丝杆连接。支撑架在老砖的进料口处固定有第一挡砖板，第一挡砖板在靠近进料口处呈便于将老砖导入的开口型，支撑架在出料口处固定有第二挡砖板。机架上位于锯片的后方固定有喷淋装置12，喷淋装置包括横跨在输送皮带上方的喷淋架，喷淋架上固定有向下喷水的喷头。

待切割产品从滚压轮处上料口上料，通过传送带送至第一档砖板进料口处，在刀组部分进行切割。切割时，尾部喷淋装置进行除尘处理，完成后，由传送带传送至出料口。其中，刀组部分可以根据产品的不同规格，设置锯片的间距及数量，完成柔性切割，还可以随时根据需求通过升降电机和燕尾槽联合作用，自动更换刀片。本系统根据实际生产测试的切削效率可达0.4平米/分钟，效率是原有设备的4倍，切割效率高，能最大限度的降低生产成本，节省劳动力。投产企业生产实景如图4所示。

4  结论

①本文所设计切片系统，采用滚压轮和传送带配合送砖，切割组件实现柔性可调，可切割各种不同规格的产品，完成一次性多片切割，切割范围广、效率高，能最大限度的降低生产成本;

②通过燕尾槽滑轨实现刀片的升降，保证损耗的刀片更换方便，节省了人力;

③切割过程采用自动喷淋冲洗，无灰尘污染，实现环保工作要求;

④本系统的切削效率可达0.4平米/分钟，效率是原有设备的4倍，切割效率高，能最大限度的降低生产成本，节省劳动力。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]张曙.工业4.0和智能制造[J].机械设计与制造工程，2014，43（8）：1-5.

[3]都云飞，李文久.工业车辆流线化布局的分析与研究[J].起重运输机械，2014（1）：5-7.

[4]赵海东.高精度数控立车双平衡油缸结构刀架的研究[J].制造技术与机床，2014（2）：92-93.

[5]杨威.高速加工中心自动换刀装置的研发[D].武汉科技大学硕士论文，2012.

[6]卢晓红.动力刀架刀盘结构参数优化[J].组合机床与自动化加工技术，2011（4）：82-85.

[7]蔡宽麒.双弹簧回转式椰肉椰壳分离机的设计及仿真分析[J].食品与机械，2017，33（4）：94-100.