飞剪机刀座锁紧及液压解锁机构的改进

张 月

（北京京诚瑞信长材工程技术有限公司，北京 100176）

大型飞剪是大型棒材及型钢轧制生产线上的重要设备，用于对轧件进行切头、切尾及事故碎断。在使用过程中，飞剪机的刀片磨损很快，刀片是飞剪机上更换最频繁的零件。对于小型飞剪，其刀片具有重量轻、更换方便的特点，人工手动即可更换。大型飞剪的刀片尺寸大、重量重，且更换刀片的操作空间小，人工更换起来非常困难。因此，如何快速有效的更换刀片，成为了影响飞剪机乃至整个生产线的生产效率的重要因素。

目前常见的大型飞剪机刀座锁紧及解锁机构如图1所示，刀片1通过螺栓和刀座2连接，刀座2安装在刀架3的燕尾槽内，楔块4安装在刀座2及刀架3中间的V型槽内；碟簧6穿在碟簧压紧轴5上，通过螺栓安装在刀架3内，端部顶住楔块4；活塞7及密封圈8安装在刀架3的活塞孔内，刀架3上开有油孔，与活塞孔相连。当需要更换刀片时，向刀架3的油孔内注入高压油，使活塞7运动，克服摩擦力及碟簧压紧力，推动楔块4沿V型槽滑动，从而增大刀座2及楔块4的间隙，使刀座2得以抽出。更换好刀片后，撤去液压油，使楔块4在碟簧6的推力下回位，从而锁紧刀座2。此种结构在刀架3上集成了弹簧锁紧和液压打开机构，可以实现刀座2及刀片1的快速更换，缩短了换刀时间，提高了生产效率，减轻了工人劳动强度。

在实际生产中，大型飞剪机通常布置在开坯机之后，轧件到达飞剪处的温度约为900～1000℃，由于活塞7及密封圈8在生产过程中始终安装在刀架3内，轧件的热量辐射到刀架3再传递到密封圈8上的温度超出了密封圈的耐受温度，使其在较短时间内就发生碳化损坏，从而造成液压油泄露，活塞7无法正常动作去推动楔块4，因此在实际使用过程中，该种结构的故障率较高。为了克服上述缺陷，通过对现有结构进行优化及提炼，设计出一种新型的刀座锁紧及解锁机构，其特点是能够快速解锁旧刀座、锁紧新刀座，并且操作方便、结构简单、使用可靠有效。（其结构如图2所示，图3为液压拉拔组件6的细节图）

图1

图2

图3 液压拉拔组件

1 结构及液压打开原理

刀片通过螺栓安装在刀座2上，刀座2安装在刀架1的燕尾槽内，楔块3安装在刀座2及刀架1中间的V型槽内，并在大端开有螺纹孔；拉拔螺栓4一端通过螺纹和楔块3连接，另一端穿过刀架1的孔槽，并用盖形螺母保护螺纹。碟簧5穿在拉拔螺栓4上，一端镶在刀架1的孔槽内，另一端顶住楔块3。

当需要换刀时，拧下盖形螺母，安装上液压拉拔组件6。先将螺母7拧紧在拉拔螺栓4上，再将开有径向孔的内六角套10套在螺母7外面，放好支撑套11，支撑套11的高度要高于螺母7及内六角套10。将缸体12及活塞13置于支撑套11上，再将螺纹套9拧在拉拔螺栓4上。缸体12上开有油孔，缸体12及活塞13间有密封油腔，向油孔内注入高压油，克服楔面摩擦力及碟簧压紧力，推动活塞13带动螺纹套9上升，从而通过拉拔螺栓4带动楔块3沿V型槽滑动，当楔块3大端面和刀架1贴合时，刀座2及楔块3之间产生一定的间隙，使刀座2得以抽出。停止加压，通过内六角套的径向孔将螺母拧紧，可卸除液压拉拔组件6，对另一个刀座进行解锁。更换好新刀座后，重复上述步骤，拧下螺母7，使楔块3在碟簧5的推力下回位，从而锁紧新刀座。在露出头的拉拔螺栓4上拧盖形螺母以保护螺纹，至此，新刀座更换完毕。

2 锁紧原理

理想情况下，剪切机上的棒材在剪切过程中是平直通过飞剪（即通过刀座传导到楔块的力是垂直于楔块侧面的），飞剪机工作时，楔块3的两侧面与刀架1和刀座2的侧面贴合，由于楔块3存在一个较小的θ角度（约为5°），使得楔块在刀座2的挤压力作用下始终处于自锁状态，即在剪切过程中，即使没有碟簧的推力，楔块3也不会从刀架1中脱出。

然而，实际情况是，剪切时棒材很可能不是完全平直的通过飞剪，而是有一个很小的倾角，从而形成一个平行于楔块侧面的分力，即使这个分力不大，也有可能造成楔块与刀座贴合面的瞬间脱离；此外，高温造成的蠕变、由于油脂污染造成楔块两侧面的摩擦系数变小、或者机械振动或其他冲击产生的力，都有可能造成楔块3与刀座2贴合面的瞬间脱离，以致刀座松动造成剪切故障，因此需要碟簧5在剪切过程中对楔块3有一个附加推力。同时，碟簧5还可以推动楔块3在更换刀片后快速归位，压紧刀座2。

3 结语

在该结构中，由于液压拉拔组件并非始终安装在刀架上，只有在需要更换刀片时才连接到飞剪上，且在此时飞剪处于停机状态，没有高温轧件通过，密封圈不会因为热辐射而发生碳化损坏，因此该结构能保证活塞腔机构的正常工作，可靠有效，故障率低。与此同时，由于液压拉拔组件为外置机构，刀架结构简单，易于加工，便于检修。

大型飞剪机刀座锁紧及解锁机构的设立，大大简化了换刀难度，缩短了换刀时间，对提高生产效率有积极意义。