提高铝型材切割精度的技术与装置浅析

朱泽军 朱世安 黄刚

摘 要：本文主要分析了铝型材切割精度差、加工效率低的原因，介绍了几种提高切割精度的技术与装置，对提高铝型材的切割精度、减少材料浪费、降低生产成本以及提高加工效率具有实际应用价值。

关键词：铝型材;定长精度;切割装置

中图分类号：TG48 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）18-0055-03

Abstract： This paper introduces several reasons for poor cutting accuracy and low processing efficiency of aluminum profile， and summarizes several technologies and devices to improve cutting accuracy， which has practical application value for improving cutting accuracy of aluminum profile， reducing waste， reducing production cost and improving processing efficiency.

Keywords： aluminum profile;fixed length accuracy;cut-off unit

铝型材是将铝棒热熔挤压而成的具有不同截面形状的铝材。铝制品作为铝加工材料的主要品种之一，具有强度高、耐腐蚀、不生锈、质量轻以及可回收等优点，被广泛应用于生产和生活中。工业铝型材作为一种新型环保材料，引起了世界各国的广泛重视。数据显示，工业铝型材产量增长速度快，被广泛应用于交通运输、建筑、电子电器、航空航天以及工业制造等领域[1-3]。铝型材的市场容量和市场潜力巨大，前景可观。随着我国对基础设施的大规模投资和工业化的快速推进，我国整个铝型材工业的产量和消费迅速增长，已成为世界上最大的铝型材生产基地和消费市场[4]。

随着经济的发展和科学技术的进步，我国铝加工已经由传统铝加工转变为现代铝加工，铝加工材料也发生了变化，逐步实现了向高性能、高精度、节能环保方向转变。目前，我国许多铝材产品质量稳步提高，成为国际著名品牌，在国内外市场中声誉极高，产品的质量标准已经达到国际先进水平。除按国家标准生产铝材产品外，各大铝厂均可按国外发达国家的标准要求直接接受订单，实现了我国铝加工材料与国际的接轨。因此，提高铝型材的切割精度、减少材料浪费、提高加工效率，对我国铝加工企业进一步开拓国际市场具有重要意义。

1 现有铝型材切割技术缺陷

一般情况下，铝型材加工工艺流程如图1所示。

在铝型材加工过程中，一般先将加热后的铝材棒料通过挤压成型机挤压成所需要的形状，然后根据需要对铝型材进行锯切。加工铝型材时，需要切割许多相同规格、相同长度的铝型材。锯切工作一般由锯切装置完成，目前主要的切割方法是在切割铝型材前手工测量和标记铝型材，然后进行切割，或者用切割后的铝型材作为尺子进行比较和划线，然后逐个手工切割。这种方法不仅效率低，而且容易产生尺寸偏差，无法保证产品的一致性。此外，传统的铝切割机结构复杂，操作不便。

铝切割结构一般位置固定，因此其灵活性和定位精度较差，不能有效、准确地切割铝型材。切割机在切割时高速旋转，致使砂轮在压力下接触铝型材并产生严重摩擦造成局部温升，影响砂轮的使用寿命。另外，切割时需要将管状铝型材置于放置板上，通过液压杆固定待切割的管状铝型材。液压杆的底部通常是一个水平压板，压板与管状铝型材接触面积小，不易固定，往往会导致切割不均匀，造成切割铝型材精度较差。在实际切割过程中，还需要根据实际拼接要求将切口切割成各种角度，增加了切割过程的难度。因此，本文尝试总结几种铝型材切割定位装置和技术，以提高铝型材的切割精度，减少材料浪费，降低生产成本，提高加工效率。

2 提高切割精度的技术与装置

2.1 激光测距

曹威等人设计了一种高精度铝型材切割机，如图2所示，其主要包括进料台、出料台、切割装置和激光测距装置4个部分[5]。进料台和出料台上有传送带，切割装置位于进料传送带与出料传送带之间，且含有在垂直于进料传送带的传送方向上下运动的切割组件。铝激光测距装置位于出料输送带输出端一侧，用于测量切割组件与出料输送带之间要切割的铝型材的切割长度。当激光测距模块测量到出料输送带上的待切割铝型材移动到预定长度时，切割组件向下移动，切割待切割铝型材。该切割装置利用激光测距精度高、抗干扰能力强的特点测量铝型材切割长度，可以有效提高铝型材切割长度的精度。

2.2 提高短料的切割精度

为了提高定位精度和产品质量，要充分利用短料降低生产成本。商复生等人设计了一种型材锯切装置，如图3所示[6]。锯切装置的机架上设有带锯片孔的台板，锯片孔的下方设有与其对应的锯片机构，台板上设有位于锯片孔上方的锯切夹紧机构，锯切夹紧机构处设有短料进给机构，锯片孔的一侧设有进料导轨，进料导轨上设有沿进料导轨滑动的夹紧进料机构。短料进给机构包括滑动架，滑动架的一端位于进料导轨上且沿进料导轨滑动，该端端面与夹紧进料机构活动抵接，滑动架连接有驱动机构，滑动架的侧壁设有横向夹紧组件。该装置的夾紧进料机构自动将长条型材输送至锯切夹紧机构处夹紧，利用锯片机构进行锯切。当锯切至末段时，剩有短料。短料进给横向夹紧组件将短料夹紧，夹紧进料机构推动滑动架送料至锯切夹紧机构处锯切。长条型材及短料的输送均由夹紧进料机构进行定位，保证了定位的一致性，且定位精确。短料进给机构实现了短料的夹紧，使得短料能完全锯切，减少了废料，降低了生产成本。装置全程自动化，无须人工参与，可保障产品品质，且工作效率高。

2.3 固定切割型材

为了防止铝型材在切割过程中滑动，降低切割精度，高玲均设计了一种高精度铝型材切割定位装置[7]，如图4所示。高精度铝切割定位装置的机架顶端有支架，支撑台顶部连接电机，支撑架一侧连接底座。底座底部一端通过第一液压装置连接支撑架一侧，底座顶部一端连接夹紧装置，夹紧装置一侧设有固定滑轨。固定滑轨顶部连接刻度标尺，一侧的螺栓与定位杆连接，支撑架一侧与切割架连接，切割架一侧与切割轮连接。夹紧装置一侧设有水平传感器，切割架的另一侧连接有喷嘴。夹紧装置不但能对处理和固定良好的铝型材进行自动夹紧，防止铝加工过程中发生滑动切割降低切割精度，而且能够通过扩展液压设备水平梯度控制底座，而后改变切割位置夹紧铝型材。切割时实现了铝切割轮的均匀切割，防止了单一定位导致切割结束时发生切割变形的情况。定位杆可在固定滑轨上自由滑动，利用标尺调整切割长度。此外，由料位传感器自动调整长度的第一液压设备实现了料位的合理调整，大大提高了切割精度，且除尘效果极佳，结构简单，切割口光滑。

2.4 管状铝型材切割装置

孙小国设计了管状铝型材切割装置，解决了圆形管状铝型材接触面小、固定不牢、切口不均匀以及精度差的问题[8]。如图5所示，管状铝型材切割装置安装底座一侧用于固定管状铝型材的夹紧组件，另一侧用于固定将管状铝型材切割成不同角度切口的切割组件。切割装置同时具有夹紧组件和切割组件，在切割过程中可以保持铝型材的稳定性，使切口更加平滑，并且提高切割精度，减少因切割问题而产生的铝型材废料。切割组件上设置了带有分割标尺的分格板，通过控制基板的旋转角度来调整切割机的切割角度，使切割机可以根据需要在铝型材上进行不同角度的切割，以满足使用要求。

3 结语

本文分析了导致铝型材切割精度差、加工效率低的原因，总结归纳了几种提高切割精度的技术与装置。铝型材生产厂家可根据实际情况，结合上述方法，不断提高铝型材的切割精度，减少材料浪费，降低生产成本，有效提高加工效率。

参考文献：

[1]李晓敏.中国铝型材市场及未来发展趋势[J].四川有色金属，2010（4）：1-5.

[2]曹伟.我国工业铝型材生产的现状及发展趋势[J].世界有色金属，2021（3）：1-2.

[3]张积龙.铝型材在海工领域的应用[J].硅谷，2014（17）：123.

[4]王琳.浅析我国工业铝型材的现状及发展[J].福建冶金，2020（2）：47-50.

[5]曹威，朱冠华.一种铝型材切割机及其控制方法：202010656888.X[P].2020-07-09.

[6]商复生，朱世安，余琳玲.一种型材锯切装置：201610782723.0[P].2016-08-31.

[7]高玲均.一種高精度铝型材切割定位装置：201720453527.9[P].2017-04-21.

[8]孙小国.一种管状铝型材切割装置：201910842853.2[P].2019-09-06.