淺談縱剪機的改進設(shè)計與創(chuàng)新效用

朱良軍

摘要：隨著全球經(jīng)濟一體化的加快，我國裝備技術(shù)有了進一步的提升，縱剪機越來越成為縱剪卷板精度要求較高的主要加工設(shè)備。筆者通過對縱剪機的使用現(xiàn)狀提出個性化的改進與設(shè)計方案，使之達到創(chuàng)新帶來的應(yīng)用效果與經(jīng)濟效益，這對于解決行業(yè)共性技術(shù)難題具有積極的貢獻和推廣意義。

Abstract： With the acceleration of global economic integration， China's equipment technology has been further improved， and the slitting machine has increasingly become the main processing equipment with higher precision requirements for slitting coils. Through the current situation of the use of slitting machine， the author proposes individualized improvement and design schemes to achieve the application effect and economic benefit brought by innovation， which has positive contribution and promotion significance for solving common technical problems in the industry.

關(guān)鍵詞：縱剪機；簡化刀片組裝；提高效率

Key words： slitting machine；simplified blade assembly；to improve efficiency

中圖分類號：TG333.2+1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0109-02

1 縱剪機的應(yīng)用領(lǐng)域

縱剪機，又稱縱切機、分條機，是金屬帶卷，尤其是熱軋帶卷的一種金屬分切設(shè)備。用來剪切普通冷軋?zhí)妓劁搸АⅠR口鐵、硅鋼片、鋁帶、銅、不銹鋼板及卷板等金屬材料。特別適合于起重裝備制造企業(yè)，按起重機主梁跨度等設(shè)計參數(shù)切取卷板尺寸，不僅能有效實現(xiàn)主梁全跨度無對接焊縫的工藝要求，確保了起重機設(shè)計強度與安全性能，而且作業(yè)效率高，充分展示了整機美觀度。

縱剪機在廣泛應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，具有操作方便、切割質(zhì)量高、材料利用率高等特點。

2 技術(shù)發(fā)展研究分析

縱剪機，作為機械制造與加工設(shè)備，能將卷板展開后并對其連續(xù)送進的帶材縱向剪切成若干條窄帶，從而取得符合設(shè)計要求的制作粗加工技術(shù)參數(shù)。隨著裝備技術(shù)的不斷改進，縱剪機的綜合性能得到了良好的完善。16世紀末期的歐洲，先在德國，后來在比利時和英國，出現(xiàn)了人力驅(qū)動，用軋輥軋制軟金屬板材的軋機；17世紀，出現(xiàn)了用水力驅(qū)動的軋制薄鋼板的軋機；1578年，布爾默在英國取得了縱剪機最早的專利，采用兩根刀軸上的圓盤刀片，將軟金屬扁坯縱向剪成帶材；1590年，德·博世在英國達特福特市制成了第一臺這種型式的縱剪機。經(jīng)歷了幾百年的技術(shù)沿革，目前最常見的縱剪機外形基本上由底座、活動機架、上下刀軸、固定機架及傳動裝置組成，完成金屬分切的材料加工。

據(jù)有關(guān)報道，目前我國權(quán)威機構(gòu)對縱剪機領(lǐng)域進行了最專業(yè)、系統(tǒng)的市場深度研究。《2016年全球及中國縱剪機行業(yè)現(xiàn)狀研究分析與發(fā)展趨勢預(yù)測報告》，不僅對國際國內(nèi)市場做出了動態(tài)分析，包括宏觀經(jīng)濟環(huán)境分析及經(jīng)濟形勢對縱剪機行業(yè)的影響，縱剪機行業(yè)國家政策及規(guī)劃分析，還統(tǒng)計了中國主要企業(yè)縱剪機產(chǎn)能、產(chǎn)量，以及這些企業(yè)縱剪機產(chǎn)品的應(yīng)用與市場地位，對縱剪機產(chǎn)業(yè)上下游客戶需求、產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進行了充分的調(diào)查分析。結(jié)論是，縱剪機產(chǎn)品市場前景良好，要根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢及投資策略，開發(fā)符合不同用戶需要的新型機種，已成技術(shù)發(fā)展關(guān)注的焦點。

3 現(xiàn)有技術(shù)存在問題

眾所周知，縱觀現(xiàn)有技術(shù)的縱剪機，機架、電機、傳動裝置這些關(guān)鍵部件的技術(shù)研究，已成為制造商及應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注的焦點，以此作為重點研究內(nèi)容優(yōu)化原有技術(shù)性能與使用要求。從機架的設(shè)計結(jié)構(gòu)來看，上刀軸和下刀軸一上一下相互平行設(shè)置。電機，則通過傳動裝置與上刀軸和下刀軸連接。上刀軸的兩端和下刀軸的兩端均設(shè)有外螺紋，上刀軸中段和下刀軸中段均為光軸。上刀軸和下刀軸上均周向限位套合有刀片和隔圈，上刀軸兩端的外螺紋上和下刀軸兩端的外螺紋上均旋合有螺帽。

因此，現(xiàn)有這種設(shè)計結(jié)構(gòu)的縱剪機存在以下技術(shù)缺陷：

第一，組裝難度較大，而且上刀軸和下刀軸均只有兩端設(shè)有外螺紋，為了對刀片軸向限位，需要在刀片與刀片之間、刀片與螺帽之間均安裝隔圈，組裝較費力也較費時間。

第二，此種結(jié)構(gòu)，如所分切的板材的裁剪寬度改變時需要改變刀片與刀片之間的距離，只能將螺帽、隔圈及刀片拆卸后重新組裝，使操作非常麻煩，影響工作效率。

4 縱剪機的改進設(shè)計技術(shù)

近年來，由于縱剪線的速度越來越快， 人們更加重視設(shè)備本身具備的安全、可靠和高效性。如果不能快速換刀，縱剪機的高效率就不能完全體現(xiàn)，成為設(shè)計缺陷和技術(shù)瓶頸。盡管有多種技術(shù)途徑得以改變使用效果，但不盡人意。如“可吊裝式刀軸”法，雖然縱剪機的上下刀軸可以用吊車快速裝卸，因其單次裝卸成本過高，只能用于大量生產(chǎn)、單一寬度的卷板加工，平時不拆卸刀片，只在刀片刃磨時才予拆解。這種方法，不僅使用場合有其較大的局限性，而且在吊裝刀軸時，容易損壞刀片和刀軸，導(dǎo)致成本再次增加。

筆者在廣泛的實踐中，于2010年研究并提出了一種能夠簡化刀片組裝過程和可使刀片隨意在刀軸上沿刀軸軸向移動位置的縱剪機。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本技術(shù)已獲國家發(fā)明專利。具有以下幾個創(chuàng)新點：

①縱剪機位于機架兩立柱之間的上刀軸全段和下刀軸全段的外壁上均設(shè)有外螺紋，在上刀軸上的每個刀片和下刀軸上的每個刀片，采用螺接在刀軸上的軸向限位裝置進行軸向限位，與現(xiàn)有技術(shù)相比，省去了隔圈，而且軸向限位裝置又是螺接在刀軸上，因此，組裝刀片較輕松，省時又省力，且無需將刀軸與立柱拆卸就可裝刀、對刀片進行定位。

②當?shù)镀枰诘遁S上沿刀軸軸向改變位置時，由于軸向限位裝置螺接在刀軸上、刀片套合在刀軸上，只要左右旋轉(zhuǎn)軸向限位裝置，刀片就會跟著軸向限位裝置一起左右移動，從而可以在無需重新拆卸并組裝的情況下來改變刀片在刀軸上的位置，操作相當方便，可提高工作效率。

③在刀軸上采用梯形螺紋，可防止軸向限位裝置在刀軸上打滑。

④在刀軸上的梯形螺紋，由于螺距較大，可使軸向限位裝置裝配拆卸方便、快速。

⑤軸向限位裝置與上刀軸或下刀軸螺紋連接，且分別夾持在刀片左右兩側(cè)的鎖緊螺桿套，每個鎖緊螺桿套上均設(shè)有將鎖緊螺桿套鎖緊在刀軸上的鎖緊裝置。此種結(jié)構(gòu)的軸向限位裝置通過刀片左右兩側(cè)的鎖緊螺桿套將刀片夾持住，每個鎖緊螺桿套又通過一個鎖緊裝置鎖緊在刀軸上，從而可將刀片軸向限位在刀軸上，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，既能保證鎖緊力強，又能防止螺帽松脫。

圖1是對縱剪機核心部件進行改進設(shè)計后的結(jié)構(gòu)示意圖。

5 縱剪機的創(chuàng)新效用

5.1 技術(shù)創(chuàng)新水平

采用該創(chuàng)新點進行技術(shù)改造后，提升了現(xiàn)有縱剪機的技術(shù)水平。其關(guān)鍵技術(shù)已獲國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的發(fā)明專利（ZL 201010518304.9）。經(jīng)過多年來的實施，本技術(shù)能更好地為各類起重機主梁（尤其是跨度尺寸）制造帶來成本效應(yīng)，無需通過鋼廠定尺，也無需增加對接焊縫達到跨度定制要求。在大量采用冷軋卷板中，可以按設(shè)計要求進行任意分條、切條，大大縮短了操作時間，保證了主梁無對接焊縫的強度要求，同時也提高了生產(chǎn)效率。

5.2 經(jīng)濟社會效益

①該技術(shù)自應(yīng)用實施后，2011～2017年，年平均加工鋼板厚度δ5.75～13.75起重機主梁條板約3700噸，價值1669萬元，每年可節(jié)約因定制條板而增加的成本600多萬元；按年產(chǎn)值1.5億元計算，預(yù)計耗用條板6900噸，則可節(jié)約因定制條板而增加的成本1000多萬元。

②采用本技術(shù)，在無需起重設(shè)備（吊機）支持的情況下，只需1名員工獨立操作10分鐘時間完成條板切割寬度調(diào)整，替代了原2名員工配合操作、費時150分鐘才能完成的作業(yè)，年節(jié)約用工成本5萬元以上；縮短工時90%以上，且作業(yè)環(huán)境更具人性化，降低了操作風(fēng)險。

圖2為改造后的設(shè)備實樣。

5.3 行業(yè)地位與影響

①采用本技術(shù)，率先為縱剪機整機行業(yè)帶來了技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)升級，可在國內(nèi)起重機等鋼結(jié)構(gòu)制造同行中進行全面推廣與應(yīng)用，具有良好的技術(shù)促進作用；

②采用本技術(shù)，可對現(xiàn)有縱剪機進行改進設(shè)計，使它能更好地滿足行業(yè)需求，發(fā)揮國產(chǎn)化先進裝備的技術(shù)優(yōu)勢；

③采用本技術(shù)，直接將卷板分條切割為設(shè)計尺寸的板材，解決了生產(chǎn)場地占用、物流成本高、周期時間過長等問題；在確保起重機主梁無對接焊縫的同時，提高了裝備技術(shù)的穩(wěn)定性、安全性，強化了產(chǎn)品的競爭力。

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