提高鋁型材切割精度的技術與裝置淺析

朱澤軍 朱世安 黃剛

摘 要：本文主要分析了鋁型材切割精度差、加工效率低的原因，介紹了幾種提高切割精度的技術與裝置，對提高鋁型材的切割精度、減少材料浪費、降低生產成本以及提高加工效率具有實際應用價值。

關鍵詞：鋁型材;定長精度;切割裝置

中圖分類號：TG48 文獻標識碼：A 文章編號：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

鋁型材是將鋁棒熱熔擠壓而成的具有不同截面形狀的鋁材。鋁制品作為鋁加工材料的主要品種之一，具有強度高、耐腐蝕、不生銹、質量輕以及可回收等優點，被廣泛應用于生產和生活中。工業鋁型材作為一種新型環保材料，引起了世界各國的廣泛重視。數據顯示，工業鋁型材產量增長速度快，被廣泛應用于交通運輸、建筑、電子電器、航空航天以及工業制造等領域[1-3]。鋁型材的市場容量和市場潛力巨大，前景可觀。隨著我國對基礎設施的大規模投資和工業化的快速推進，我國整個鋁型材工業的產量和消費迅速增長，已成為世界上最大的鋁型材生產基地和消費市場[4]。

隨著經濟的發展和科學技術的進步，我國鋁加工已經由傳統鋁加工轉變為現代鋁加工，鋁加工材料也發生了變化，逐步實現了向高性能、高精度、節能環保方向轉變。目前，我國許多鋁材產品質量穩步提高，成為國際著名品牌，在國內外市場中聲譽極高，產品的質量標準已經達到國際先進水平。除按國家標準生產鋁材產品外，各大鋁廠均可按國外發達國家的標準要求直接接受訂單，實現了我國鋁加工材料與國際的接軌。因此，提高鋁型材的切割精度、減少材料浪費、提高加工效率，對我國鋁加工企業進一步開拓國際市場具有重要意義。

1 現有鋁型材切割技術缺陷

一般情況下，鋁型材加工工藝流程如圖1所示。

在鋁型材加工過程中，一般先將加熱后的鋁材棒料通過擠壓成型機擠壓成所需要的形狀，然后根據需要對鋁型材進行鋸切。加工鋁型材時，需要切割許多相同規格、相同長度的鋁型材。鋸切工作一般由鋸切裝置完成，目前主要的切割方法是在切割鋁型材前手工測量和標記鋁型材，然后進行切割，或者用切割后的鋁型材作為尺子進行比較和劃線，然后逐個手工切割。這種方法不僅效率低，而且容易產生尺寸偏差，無法保證產品的一致性。此外，傳統的鋁切割機結構復雜，操作不便。

鋁切割結構一般位置固定，因此其靈活性和定位精度較差，不能有效、準確地切割鋁型材。切割機在切割時高速旋轉，致使砂輪在壓力下接觸鋁型材并產生嚴重摩擦造成局部溫升，影響砂輪的使用壽命。另外，切割時需要將管狀鋁型材置于放置板上，通過液壓桿固定待切割的管狀鋁型材。液壓桿的底部通常是一個水平壓板，壓板與管狀鋁型材接觸面積小，不易固定，往往會導致切割不均勻，造成切割鋁型材精度較差。在實際切割過程中，還需要根據實際拼接要求將切口切割成各種角度，增加了切割過程的難度。因此，本文嘗試總結幾種鋁型材切割定位裝置和技術，以提高鋁型材的切割精度，減少材料浪費，降低生產成本，提高加工效率。

2 提高切割精度的技術與裝置

2.1 激光測距

曹威等人設計了一種高精度鋁型材切割機，如圖2所示，其主要包括進料臺、出料臺、切割裝置和激光測距裝置4個部分[5]。進料臺和出料臺上有傳送帶，切割裝置位于進料傳送帶與出料傳送帶之間，且含有在垂直于進料傳送帶的傳送方向上下運動的切割組件。鋁激光測距裝置位于出料輸送帶輸出端一側，用于測量切割組件與出料輸送帶之間要切割的鋁型材的切割長度。當激光測距模塊測量到出料輸送帶上的待切割鋁型材移動到預定長度時，切割組件向下移動，切割待切割鋁型材。該切割裝置利用激光測距精度高、抗干擾能力強的特點測量鋁型材切割長度，可以有效提高鋁型材切割長度的精度。

2.2 提高短料的切割精度

為了提高定位精度和產品質量，要充分利用短料降低生產成本。商復生等人設計了一種型材鋸切裝置，如圖3所示[6]。鋸切裝置的機架上設有帶鋸片孔的臺板，鋸片孔的下方設有與其對應的鋸片機構，臺板上設有位于鋸片孔上方的鋸切夾緊機構，鋸切夾緊機構處設有短料進給機構，鋸片孔的一側設有進料導軌，進料導軌上設有沿進料導軌滑動的夾緊進料機構。短料進給機構包括滑動架，滑動架的一端位于進料導軌上且沿進料導軌滑動，該端端面與夾緊進料機構活動抵接，滑動架連接有驅動機構，滑動架的側壁設有橫向夾緊組件。該裝置的夾緊進料機構自動將長條型材輸送至鋸切夾緊機構處夾緊，利用鋸片機構進行鋸切。當鋸切至末段時，剩有短料。短料進給橫向夾緊組件將短料夾緊，夾緊進料機構推動滑動架送料至鋸切夾緊機構處鋸切。長條型材及短料的輸送均由夾緊進料機構進行定位，保證了定位的一致性，且定位精確。短料進給機構實現了短料的夾緊，使得短料能完全鋸切，減少了廢料，降低了生產成本。裝置全程自動化，無須人工參與，可保障產品品質，且工作效率高。

2.3 固定切割型材

為了防止鋁型材在切割過程中滑動，降低切割精度，高玲均設計了一種高精度鋁型材切割定位裝置[7]，如圖4所示。高精度鋁切割定位裝置的機架頂端有支架，支撐臺頂部連接電機，支撐架一側連接底座。底座底部一端通過第一液壓裝置連接支撐架一側，底座頂部一端連接夾緊裝置，夾緊裝置一側設有固定滑軌。固定滑軌頂部連接刻度標尺，一側的螺栓與定位桿連接，支撐架一側與切割架連接，切割架一側與切割輪連接。夾緊裝置一側設有水平傳感器，切割架的另一側連接有噴嘴。夾緊裝置不但能對處理和固定良好的鋁型材進行自動夾緊，防止鋁加工過程中發生滑動切割降低切割精度，而且能夠通過擴展液壓設備水平梯度控制底座，而后改變切割位置夾緊鋁型材。切割時實現了鋁切割輪的均勻切割，防止了單一定位導致切割結束時發生切割變形的情況。定位桿可在固定滑軌上自由滑動，利用標尺調整切割長度。此外，由料位傳感器自動調整長度的第一液壓設備實現了料位的合理調整，大大提高了切割精度，且除塵效果極佳，結構簡單，切割口光滑。

2.4 管狀鋁型材切割裝置

孫小國設計了管狀鋁型材切割裝置，解決了圓形管狀鋁型材接觸面小、固定不牢、切口不均勻以及精度差的問題[8]。如圖5所示，管狀鋁型材切割裝置安裝底座一側用于固定管狀鋁型材的夾緊組件，另一側用于固定將管狀鋁型材切割成不同角度切口的切割組件。切割裝置同時具有夾緊組件和切割組件，在切割過程中可以保持鋁型材的穩定性，使切口更加平滑，并且提高切割精度，減少因切割問題而產生的鋁型材廢料。切割組件上設置了帶有分割標尺的分格板，通過控制基板的旋轉角度來調整切割機的切割角度，使切割機可以根據需要在鋁型材上進行不同角度的切割，以滿足使用要求。

3 結語

本文分析了導致鋁型材切割精度差、加工效率低的原因，總結歸納了幾種提高切割精度的技術與裝置。鋁型材生產廠家可根據實際情況，結合上述方法，不斷提高鋁型材的切割精度，減少材料浪費，降低生產成本，有效提高加工效率。

參考文獻：

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[3]張積龍.鋁型材在海工領域的應用[J].硅谷，2014（17）：123.

[4]王琳.淺析我國工業鋁型材的現狀及發展[J].福建冶金，2020（2）：47-50.

[5]曹威，朱冠華.一種鋁型材切割機及其控制方法：202010656888.X[P].2020-07-09.

[6]商復生，朱世安，余琳玲.一種型材鋸切裝置：201610782723.0[P].2016-08-31.

[7]高玲均.一種高精度鋁型材切割定位裝置：201720453527.9[P].2017-04-21.

[8]孫小國.一種管狀鋁型材切割裝置：201910842853.2[P].2019-09-06.