臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)文獻(xiàn)綜述

帶鋸床液壓系統(tǒng)一前言一般傳統(tǒng)意義上的金屬鋸切常被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的切斷下料工序，隨著現(xiàn)在制造業(yè)朝著高效、高精度和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，鋸切作為鋸切加工的起點(diǎn)，已經(jīng)成為零件加工中的重要組成環(huán)節(jié)。鋸切可以節(jié)約材料、減少二次加工量和提高生產(chǎn)效率，因此鋸床特別是自動(dòng)化鋸床已廣泛應(yīng)用與鋼鐵、機(jī)械、汽車、造船、石油、礦山和航天航天等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域1。弓鋸床、圓盤鋸床和帶鋸床是三種主要鋸床形式，其中帶鋸床正在逐步代替弓鋸床和圓盤鋸床，開始占據(jù)主導(dǎo)地位2。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，弓鋸床已基本被淘汰，帶鋸床迅速普及，這一優(yōu)勢(shì)在德國(guó)尤為明顯3。在材料利用率方面，帶鋸床有著明顯的優(yōu)勢(shì)，有切割速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點(diǎn)。此外，帶鋸床生產(chǎn)適應(yīng)廣、動(dòng)力消耗低、操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)并可進(jìn)行角度切割，因而得到了越來越廣泛的應(yīng)用4。目前幾乎所有的帶鋸床全是液壓系統(tǒng)控制，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由泵、閥、油缸、油箱、管路等元輔件組成的液壓回路，在電氣控制下完成鋸梁的升降，工件的夾緊、送料架送料。通過調(diào)速閥可實(shí)行進(jìn)給速度的無級(jí)調(diào)速，達(dá)到對(duì)不同材質(zhì)工件的鋸切需要。整個(gè)液壓系統(tǒng)又可分為進(jìn)給系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和張緊系統(tǒng)，其中進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)帶鋸床液壓系統(tǒng)的核心部分。雖然帶鋸床相比弓鋸床和圓盤鋸床有很大優(yōu)勢(shì)，但當(dāng)前帶鋸床在實(shí)際使用過程中尚存在一些問題，如易崩齒、斷帶；切近和切出時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊引起打刀；切削時(shí)切削速度難以隨著工件的尺寸或形狀變化而變化;成批下料時(shí)，鋸切精度不高等問題。這些問題都和液壓系統(tǒng)有著密切聯(lián)系，而切削時(shí)切削速度的調(diào)整最為嚴(yán)重，也是最難有效解決的問題之一。因此一直以來各研究部門和生產(chǎn)廠家都致力于有效解決切削時(shí)切削速度隨切削工件形狀或尺寸的變化而變化的問題二、主題在金屬下料工藝中，采用鋸切工藝下料比較普遍，其中帶鋸鋸切下料作為一種先進(jìn)的鋸切工藝，已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛推廣應(yīng)用5。帶鋸下料工藝代表了當(dāng)代鋸切工藝的先進(jìn)水平，用戶從技術(shù)簡(jiǎn)易的弓、圓鋸鋸切工藝轉(zhuǎn)移到比較先進(jìn)的帶鋸鋸切工藝，由于它突出的節(jié)材、節(jié)能和高效的優(yōu)越性，已愈來愈為廣大用戶所接受。可以預(yù)計(jì)，帶鋸鋸切工藝將逐步取代傳統(tǒng)的圓鋸和弓鋸下料工藝，將成為我國(guó)鋸切設(shè)備和工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)6。雖然帶鋸床開發(fā)、普及的歷史較短，但技術(shù)進(jìn)步顯著。上世紀(jì)60年代切斷150mm的45鋼需要1520min，現(xiàn)在僅需1.52min，30多年間效率提高了10倍。在材料的利用率方面帶鋸床也具有明顯優(yōu)勢(shì)，帶鋸床與弓鋸床相比可節(jié)約原材料56%，與圓盤鋸床相比節(jié)約原材料高達(dá)87.5%。由此可見，帶鋸床具有鋸切速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點(diǎn)7。因?yàn)閹т彺蹭徢胁牧系亩鄻有院吞厥庑?，它的鋸切力隨機(jī)變化幅度大，經(jīng)常導(dǎo)致崩齒和斷帶，另外普遍存在切削效率低的問題和鋸切成批量材料時(shí)加工精度不高等問題這些問題。導(dǎo)致切削效率低的問題究其原因在進(jìn)給切削時(shí)，一旦開始切削則進(jìn)給油缸的壓力或進(jìn)給速度就已經(jīng)確定，當(dāng)被切工件的截面尺寸和形狀發(fā)生變化時(shí)，壓力或進(jìn)給速度就已經(jīng)確定，使得鋸床功率不能充分利用或過載。都和液壓系統(tǒng)有著密切聯(lián)系。而鋸切成批量材料時(shí)，往往被切材料較長(zhǎng)，在裝運(yùn)、卸料或者搬運(yùn)過程中可能由于碰撞、擠壓等使材料一定的形變，從而在鋸切送料過程中可能與夾鉗發(fā)生擠壓，從而使材料卡住或者運(yùn)送距離未達(dá)到要求值，導(dǎo)致此次鋸切的材料長(zhǎng)度與要求不符。 為了解決切削效率低的問題，提出使用流量反饋系統(tǒng)（見圖1）。1 三位四通電磁閥 2 單向節(jié)流閥 3 溢流閥 4 兩位兩通閥 5 液控單向閥 6 兩位兩通電磁閥 7 調(diào)速閥 8 單向閥 9 溢流閥 10 壓力傳感器圖1 流量反饋進(jìn)給系統(tǒng)原理圖通過流量反饋來調(diào)定進(jìn)給力。并對(duì)流量反饋系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，得出該方案確實(shí)可行。造成大批量鋸切時(shí)鋸切精度的原因在于：在鋸床采用自動(dòng)模式時(shí)，通常用于鋸切形狀規(guī)則的材料，但是在材料裝運(yùn)、卸料或者搬運(yùn)過程中可能由于碰撞、擠壓等使材料一定的形變，從而在鋸切送料過程中可能與夾鉗發(fā)生擠壓。如圖2所示，送料夾鉗3、4往前運(yùn)動(dòng)，由于材料的形變，a區(qū)域?qū)⒂趭A鉗1發(fā)生擠壓，從而使材料卡住或者運(yùn)送距離未達(dá)到要求值，導(dǎo)致此次鋸切的材料長(zhǎng)度與要求不符。同樣在退料時(shí)，夾鉗3可能與下部分材料發(fā)生擠壓，使材料向后運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致在送料時(shí)實(shí)際送料距離與要求尺寸有巨大的差距。1 前夾緊左夾鉗 2 前夾緊右夾鉗 3 后夾緊左夾鉗4 后夾緊右夾緊 a 擠壓區(qū)圖2 送料時(shí)變形材料與夾鉗的擠壓示意圖為了解決鋸切成批量材料，鋸切精度不高的問題，提出在夾鉗1和3上分別增加一個(gè)微動(dòng)油缸，使該系統(tǒng)中夾鉗1和3不固定。經(jīng)過試驗(yàn)，證明增加微動(dòng)油缸的方案確實(shí)可行。在流量反饋系統(tǒng)和微動(dòng)油缸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)原有帶鋸床液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)，得出了一套全新的臥式帶鋸床液壓系統(tǒng)。三、總結(jié)由于帶鋸床具有鋸切速度快、尺寸精度高、材料損失小等特點(diǎn)，除此之外，這種鋸床適應(yīng)性廣、動(dòng)力消耗低、操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)并可進(jìn)行角度鋸切，因而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用8。 隨著科技的日新月異，帶鋸床發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面： 1、加工精度、加工范圍的提高 金屬鋸切的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)高精度的鋸切力控制一直是鋸床技術(shù)研究的重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)恒定鋸切力控制，保證鋸切不規(guī)則截面型材的鋸功率（鋸切面/分鐘）恒定，鋸床的加工精度也將得到提高9。2、加工高效化、范圍擴(kuò)大化 提高鋸切效率，尤其是提高厚材及硬金屬鋸切效率，避免鋸切成為整條生產(chǎn)線的瓶頸，一直是鋸切及鋸切床技術(shù)領(lǐng)域多年關(guān)注的焦點(diǎn)10。隨著被切材料尺寸越來越大，鋸切范圍擴(kuò)大化已是趨勢(shì)。3、鋸床全數(shù)控化、網(wǎng)絡(luò)化 大型工件的鋸切過程往往持續(xù)數(shù)小時(shí)，為保證一人多機(jī)的生產(chǎn)條件、提高鋸切加工的精度和效率，鋸切過程的全數(shù)控化勢(shì)在必行。目前的鋸床，其控制機(jī)能范圍從可編程邏輯控制器（PLC）至全CNC系統(tǒng)。從PC上的遙控編程和將鋸切程序下載到裝在車間的設(shè)備上，代表了鋸床的顯著變化。11網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)、遠(yuǎn)程診斷及維護(hù)是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)控鋸床也不例外。隨著許多關(guān)鍵技術(shù)得到解決，例如有效減少崩齒、斷帶現(xiàn)象，提高切削效率，提高切削精度等問題，金屬帶鋸床必將代替弓鋸床、圓盤鋸床，使得帶鋸床得到了大范圍的普及。四參考文獻(xiàn)1 徐飛淺談金屬帶鋸床的采購(gòu)和使用J機(jī)床數(shù)控市場(chǎng)，2004（06）：38-402 雨凡數(shù)控化、高效化金屬鋸切鋸床的未來發(fā)展方向J機(jī)電信息，2004（03）：213 周堅(jiān)明使用金屬帶鋸床遇到的問題和我們的對(duì)策J機(jī)床，1990（4）：44-454 范衛(wèi)列，陳熔海帶鋸鋸切工藝J機(jī)械制造，1998（1）：255 吳新紅臥式帶鋸床雙金屬鋸條的選用J工藝裝備，2000（10）：44-456 郭北濤國(guó)內(nèi)外金屬鋸切鋸床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J制造技術(shù)與機(jī)床，2004（2）：32-337 AMADA帶鋸床、帶鋸條技術(shù)介紹PART(I) J機(jī)械制造，1998（1）：258 么永強(qiáng)立式金屬帶鋸床的機(jī)械設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)的研究D河北：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，20049 Jung Seung-Bae，Kim Sung-WooImprovement of Scanning Accuracy of PZT Piezoelectric Actuators by Feed-forward