型材金属双头锯切机的设计与应用

寇立峰，韩振宇，刘东海，韩刚，安巧联

(凌云工业股份有限公司研发中心，河北涿州 072761)

目前用于加工汽车车门框类产品的普通圆锯机一次只能锯切一件产品，严重影响了整体生产线的节奏。就该问题作者成功开发出一种型材金属双头锯切机，该设备集电气、液压、气动、机械于一体，根据人机学原理设计，能够同时锯切两种产品。该设备使用范围广，已经在生产中得到应用与推广。

1 机械结构及其功能

图1所示为型材金属双头锯切机的整体机械结构，它是由机架、夹紧机构、左右各一套锯切运动机构、锯切限位机构、锯罩运动机构及其液压系统、气动系统组成。

(1)机架为整体焊接结构，其功能是用来安装夹紧机构和锯切运动机构，是其他运动机构的安装基础。

(2)夹紧机构分为左、右两套夹紧机构，可同时夹持两个产品。该机构由夹紧油缸，滑块，夹紧油缸安装支架，动、静夹块安装座等组成。推拉油缸安装到推拉油缸安装支架上，滑块位置被推拉油缸安装支架限制。当推拉油缸的活塞杆伸缩时，带动滑块及其动夹块安装座运动，从而实现动、静夹块安装座上所安装的动、静夹块夹紧或松开所需要锯切的产品。

(3)锯切运动机构分为左右对称的两套锯切机构，可同时锯切两个产品，由焊接支架、减速机、升降油缸、直线导轨、皮带及其皮带轮、传动机构、锯片、带轮罩等组成。该机构由焊接支架安装到机架上。由减速机输出转矩，由皮带及其皮带轮通过传动机构输出到锯片，使锯片产生旋转运动，升降油缸安装到焊接支架上固定。带动与直线导轨相连的减速机、皮带及其皮带轮、传动机构、锯片作上升或下降运动，从而实现锯片能够一边作上升或下切运动、一边作锯切旋转运动。

(4)锯切限位机构共两套，被同时安装到锯切运动机构中的左右对称的两套锯切机构上，由接近开关、接近开关安装支架、检测安装座组成。其作用主要是用来检测锯切运动机构运动的下切或上升位置，从而反馈到PLC，实现切换快进和工进。

(5)锯罩运动机构分为左右对称的两套机构，被同时安装到锯切运动机构中左右对称的两套锯切机构上。由气缸、滑动单元、锯罩等组成，由气缸带动与滑动单元相连的锯罩作上升或下降运动。该机构的作用是罩住锯片，起安全保护的作用。

图1 型材金属双头锯切机机械结构图

2 型材金属双头锯切机的工作过程

将需要锯切的产品放入夹紧机构中的静夹块中，按动启动按钮后，夹紧机构的推拉油缸活塞杆缩回，动、静夹块将产品夹牢。锯切运动机构中的气缸活塞杆伸出，使锯罩产生下降运动，罩住需要锯切的产品，然后锯切运动机构中的减速机带动锯片产生旋转运动，由升降油缸带动锯片产生下切运动，当锯切运动机构接触到中限位接近快关(LS1)后，锯片快要接触到需要锯切的产品时，下切运动由快进改为工进，速度由快变慢。当锯切运动机构接触到下限位接近开关(LS2)后，锯切动作完成，由升降油缸带动锯片上升，回到初始位置。气缸带动锯罩上升到初始位置，夹紧机构中的推拉油缸活塞杆伸出，动、静夹块松开，卸料，整个工作过程完成。该机构的左右两套机构可同时加工两件产品。

3 液压系统的设计

如图2所示，在设计过程中由于考虑到各油路的稳定性，系统采用双联变量叶片泵对左、右、夹紧油缸和升降油缸分开供油。系统压力通过直动式溢流阀设置，由压力表来显示压力。左夹紧油缸和升降油缸与右夹紧油缸和升降油缸的油路一致。夹紧油缸20、21活塞杆的伸缩是由电磁换向阀12、5来控制。升降油缸18、19活塞杆的伸缩是通过电磁换向阀13、4来控制。在升降油缸这一路采用了平衡阀15、7，用于平衡锯切运动机构的重力，以避免在设备刚启动时，由于锯切运动机构本身的重力作用而发生突然向下的抖动。同时该油路还设有液控单向阀，当电磁换向阀13、4处于中位时，液控单向阀锁紧，升降油缸无法向下运动。由于液控单向阀的密封性好，液压缸锁紧可靠。电磁换向阀16、8是用来控制锯切运动机构的快进和工进状态。

图2 液压系统原理图

4 液压系统的工作原理

当按下工作按钮时，电磁换向阀12、5右位工作，液压油流入夹紧油缸20、21的有杆腔。然后电磁换向阀13、4的右位工作，液控单向阀14、6被打开，电磁换向阀16、8同时于左位工作，液压油不通过流量控制阀快速流回油箱。当升降油缸在下切的过程中接触到中限位接近快关(LS1)时，电磁换向阀16、8断电，液压油通过调定的流量控制阀17、9，以规定的速度流回油箱，当升降油缸在下切的过程中接触到下限位接近快关(LS2)时，电磁换向阀13、4左位工作，同时电磁换向阀16、8左位工作，液压油通过液控单向阀14、6，平衡阀15、7快速流回升降油缸18、19的有杆腔，从无杆腔流回油箱。当升降油缸接触到上限位接近开关后，电磁换向阀12、5左位工作，液压油流入夹紧油缸20、21的无杆腔，从夹紧油缸有杆腔流回油箱。整个工作顺序完成。

5 总结

该型材金属双头锯切机适用于所有汽车车门框类产品的切角工序，由液压、气动控制，可同时锯切两件产品，相对圆锯机加工效率提高一倍，并具有稳定性和安全性较好等优势。目前该设备在某汽车零部件企业中已经得到充分推广，已经有近百台该设备投入实际生产中，具有一定的推广价值。

［1］雷天觉．液压工程手册［M］．北京:机械工业出版社，1990．

［2］成大先．机械设计手册［M］．5版．北京:化学工业出版社，2007．