數(shù)控銅管無屑開料機(jī)拉斷夾緊模具的優(yōu)化研究

陳未峰

（中山市技師學(xué)院，廣東中山528403）

1 數(shù)控銅管無屑開料機(jī)

數(shù)控銅管無屑開料機(jī)是將銅管校直切割成指定長度的直管設(shè)備，其主要應(yīng)用于家電、航空等行業(yè)，應(yīng)用較為廣泛。該設(shè)備主要結(jié)構(gòu)有放料架、校圓校直機(jī)構(gòu)、定長送料機(jī)構(gòu)、切割拉斷機(jī)構(gòu)、集料機(jī)構(gòu)等，其中，最為核心的是切割拉斷機(jī)構(gòu)，其作用是通過送料機(jī)構(gòu)將原料送到設(shè)定的長度后，切割?yuàn)A緊機(jī)構(gòu)和拉斷機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，將原料夾緊防止其跑位、拉傷銅管，切割機(jī)構(gòu)中切割刀頭高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)切割分離的一系列連貫動(dòng)作。

2 加工中的問題

在操作開料機(jī)過程中，拉斷夾持部分經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)打滑，銅管就無法拉斷，或者即使拉斷，也會(huì)出現(xiàn)長度誤差、拉傷、夾傷銅管外表面情況，銅管不僅在外觀達(dá)不到產(chǎn)品要求，就連設(shè)定的切斷長度也無法保證，導(dǎo)致銅管報(bào)廢，造成材料浪費(fèi)，更重要的是如果操作員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，讓其流入下一道生產(chǎn)工序，被誤認(rèn)為合格產(chǎn)品使用，造成的后果就不是銅管報(bào)廢那么簡單了，而是影響整個(gè)成品質(zhì)量。對于這種問題，經(jīng)過仔細(xì)研究實(shí)踐，通過對拉料夾緊模具和切斷刀具進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)拉斷夾緊模具在無屑開料機(jī)上正常工作，有效地提高銅管拉斷質(zhì)量和加工效率。

圖1 切割刀片

3 切割刀片的改進(jìn)

數(shù)控銅管無屑開料機(jī)是所有空調(diào)生產(chǎn)廠家必備的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備之一。所開銅管用于空調(diào)換熱器中，在長度以及縮口率方面精度要求相當(dāng)高，銅管表面無明顯拉、劃、壓傷痕及滾花狀劃傷，管口無毛刺。然而，加大進(jìn)刀量雖然可以達(dá)到拉斷效果，也不會(huì)有打滑現(xiàn)象出現(xiàn)，但在縮口率的要求上造成很大影響，因?yàn)檫^度調(diào)整進(jìn)刀量來加大刀片切痕深度會(huì)使得管材的縮口率變大，對管材縮口率要求為20%以下，當(dāng)縮口率達(dá)不到要求時(shí)，和其他管路無法完成對接。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：可以通過改進(jìn)小切斷刀片的刀刃角度，盡量減少刀片在切削時(shí)與管材的接觸面積，減小刀片因切割時(shí)與管材相互之間的作用力，從而減小刀片對管材切割面的擠壓，減小形變量，來解決上述問題。在銅管開料問題上，隨著進(jìn)刀的深入，過厚的刀身也會(huì)導(dǎo)致切割口往外脹，造成外翻邊，為保證縮口率，在刀片要求上不僅要刀刃鋒利，還要減薄刀身。綜合上述內(nèi)容對刀片進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，通過對刀片刀刃的角度調(diào)整（如圖1），將原先張口為26°的刀片改為只有18°，通過安裝調(diào)試，拉斷夾緊模具出現(xiàn)打滑問題的現(xiàn)象有很大的改善，正常切削時(shí)間長了，打滑時(shí)間減少了1倍。

4 拉斷夾緊模具改進(jìn)

總結(jié)上述的改進(jìn)經(jīng)歷，整理相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)雖然通過減薄刀片厚度等方法可以讓拉斷打滑頻率降低50%，效率大大提高，卻仍未能完全解決夾模打滑所帶來的嚴(yán)重后果，所以嘗試對拉斷夾緊模具進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，仔細(xì)觀察了原來的夾緊模具，尋找可以改進(jìn)優(yōu)化的方案。在設(shè)備不斷調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)夾緊模具表面粗糙度存在問題，在設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，夾緊模具使用Cr12材料，同時(shí)出于對銅管外觀的保護(hù)，夾緊槽內(nèi)表面粗糙度要求由Ra1.6降低至Ra3.2，但是如果夾緊模具內(nèi)表面保留線割痕跡，那么夾緊模具內(nèi)槽的尺寸就會(huì)存在-0.02～-0.03 mm的公差范圍。

這樣是否會(huì)夾傷管呢？再次裝配前測試，特意做了一套只保留切割痕跡的模具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見圖2），兩套模具進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，對于通過磨砂來增大表面粗糙度的模具，即使銅管沒有經(jīng)過切割，夾緊模具在拉斷下料時(shí)也不會(huì)打滑。再觀察銅管外表面，由于夾模槽加工為負(fù)公差，上下夾模在夾緊之后與銅管外表面貼在一起，在夾模打開時(shí)會(huì)有松不開的情況，也就是除了拉斷之后有些吃管外，其余外表面沒有任何劃傷、壓痕出現(xiàn)。“吃管”可以通過修模，將上下夾模之間的邊稍去毛刺倒角，簡單修理，就可以解決了。通過改進(jìn)后的夾緊模具加工出來的銅管可以實(shí)現(xiàn)銅管外觀無夾痕、打滑和壓傷痕跡，達(dá)到對銅管完整外觀的要求。

圖2 拉斷夾緊模具

5 增加防滑槽

數(shù)控?zé)o屑銅管開料機(jī)是一款包容性很強(qiáng)的自動(dòng)化設(shè)備。對于不同的管徑加工，只需要更換夾緊模具以及刀盤就可以使用。在裝配調(diào)試過程中，不同管徑、不同壁厚的銅管，對切割刀片、夾緊模具的要求也有所不同。例如φ12.7以下的銅管，可以通過上面第3、4兩節(jié)的改進(jìn)辦法來解決。不過對于φ12.7以上的大管徑，在夾緊壓力不變的情況下，加大拉斷氣缸時(shí)，還是會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。所以，針對φ12.7以上的大管徑銅管進(jìn)行了大量的工藝調(diào)整及測試，通過測試發(fā)現(xiàn)，在保留上述3、4兩點(diǎn)的改進(jìn)外，如果在夾緊模具上增加防滑槽（見圖3），就可以增大夾緊模具在進(jìn)行夾管動(dòng)作中與銅管之間的摩擦力，避免出現(xiàn)大管徑銅管的打滑及夾痕問題。同時(shí)通過增加防滑槽，還可以實(shí)現(xiàn)管徑φ19.5以下常見銅管規(guī)格的定長開料功能，并保證銅管的完整外觀，該工藝的改進(jìn)，可使銅管的加工合格率達(dá)到98%以上。在提升設(shè)備加工適用范圍的同時(shí)，也避免了原先大管徑開料機(jī)需要增加液壓動(dòng)力夾緊機(jī)構(gòu)的繁瑣與環(huán)保要求，使得整機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)成本大大降低，效率提高，同時(shí)還方便設(shè)備的操作維護(hù)。

6結(jié)語

通過對學(xué)生實(shí)習(xí)期間使用數(shù)控?zé)o屑開料機(jī)頻繁出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從根本上找出問題發(fā)生的原因，并采用切實(shí)可行的措施對夾緊模具以及切斷刀片進(jìn)行改進(jìn)，使得開料機(jī)在裝配效率以及調(diào)試效果等方面都有了很大的提高，更使得加工產(chǎn)品的效率大幅度提高。

［1］《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［2］ 朱中平.世界常用鋼號手冊［M］.北京：中國物資出版社，2003.

［3］ 范祖堯.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊：第3卷 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

（編輯立 明）