圆盘式金属热锯机夹锯功率实验分析

胡立友 田立权

摘要：圆盘式金属热锯机是利用热能进行切割的一种高科技切断设备，具备重量轻效率高的优点，切割工作进行时能够保证高精度的轧件切口，被广泛应用于异型断面型钢轧制生产线。当前，圆盘式金属热锯机在市场需求的增加以及国内外发展形势的影响下逐渐走向规模化智能化，通过对其进行夹锯功率实验分析，对提高工作效率、促进热锯机行业的发展有着积极的作用。

关键词：圆盘式金属热锯机  夹锯功率

前言

圆盘式金属热锯机拥有较高的技术含量，综合了金属加工以及机械加工的各道技术，是热轧车间不可或缺的辅助设备。圆盘式金属热锯机的生产性能生产能力直接决定着车间的生产量，通过对圆盘式金属热锯机进行夹锯功率实验分析，可以明确其锯片在受到径向的荷载力以及轴向的荷载力作用时产生的轴向变形关系，以进一步提高生产率。

一、热锯机的工艺参数

一般而言，热锯机的工作过程中锯片是主力，不过送进速度u 的掌握需要根据被切轧件断面的横截面积的大小来进行调整，调整的过程中也要和圆周速度v体现一定的适应性，因为在整个的锯切过程中锯片始终处于一种高速的旋转状态，想要实现生产率的提高，进锯速度越快效果越为明显，不过随着进锯速度的加快，相应的磨损速度自然也就越快。

若圆周的速度 v 过低而送进的速度 u 过高，不但使得切屑的厚度就会随之增加，锯切的阻力也就会随之增加，反之若圆周的速度 v 过高而送进的速度 u 也就变薄，则会直接造成切屑的厚度变薄，锯屑也就会在这种作用力之下崩碎为粉末，这样一来严重地影响了锯齿的寿命。

通常的情况下，采用圆盘式金属热锯片的主要规格分别应该是 φ800mm 和 φ2200mm，想要有效地降低和减缓各种锯齿之间的磨损，需要尽量地减少各种锯切剪屑的厚度从而大大降低了每一个锯齿的承重量，如果每一个锯齿所需要承担的载荷一定会因此需要增加各种锯片的圆周转动速度 v，并且是为了提高锯片送进速率 u 创造条件。

二、圆盘式金属热锯机夹锯功率实验

1、锯片直径D的选择大小同锯片的进锯速度一样，皆是由被锯切轧件的横截断面的尺寸来决定的，本实验锯切试件为φ150mm的方钢，选取锯片直径D=1800mm，既能够保证锯片在对轧件切割时能够锯切通过其最大高度，又能够保证锯轴、夹盘以及上滑台等辅助部件能在轧件上自由通过;以φ1800mm的圆盘式金属热锯机为例进行试验（图1），该锯机锯片齿数Z为300，齿距t′=18.8mm。锯片厚度W=7.5mm和W=8.5mm，锯片分别用直径φ750mm和900mm的夹盘使之固定在

锯轴上。两组相邻锯齿之间所对应的圆心角度为： ，

锯切工作进行时的整个锯片内受力锯齿数Z′为18，驱动锯片电机N。= 3 5 0 k w，n。=1475r/min。进锯速度u= 20 ～ 200m m /s，退锯速度u=300m m/ s。

2、径向力Fr主要是指作用于直径方向的力，圆周力Ft是圆盘式金属热锯机常见的作用力，其作用点为圆周，是一种作用线与圆相切的线性作用力。圆盘式金属热锯机的锯片在进行正常锯切工作时，一般只受到二者的影响，但高速锯切时径向力Fr与圆周力Ft的比值会达到15～ 18甚至会更大，这说明此时锯片受到的径向荷载力较为明显。但在圆盘式金属热锯机实际的工作过程中，锯片会有一定的动载振幅产生，相应的锯切生产率也是不同的，而众多实验数据表明锯片在进行锯切工作时，夹锯功率以及径向载荷力都会随着生产率的增加而增加。所以找出径向载荷与受载点以及加载点之间的轴向变形关系，才能够进一步的对受到生产率影响的夹锯功率的计算方法进行推算。

另外，整个锯切过程中整个圆盘式锯片处于一个高速运转的状态，所以在进入锯槽工作时能真正接触到锯切轧件并在接触时充分发挥锯切作用力的锯齿实际上只有几个，而在高速运转的状态下瞬间的作用力较为明显，所以处于锯切状态的锯齿之间所承受的圆周力没有明显差别，径向力也几近相同。计算过程如公式：

F′t= （N）

F′r= （15～ 18） F′t （N）

F′t代表的是单个锯齿所受圆周力，N

F′r代表的是单个锯齿所受径向力，N

Mt代表的是锯轴扭矩，Nm

D代表的是锯片直径，m

此时处于锯切状态的锯齿所受径向力的合力大小约等于每个手径向力的锯齿的代数和。即F合≈ Z′F′r≈ Z′ （15～ 18） F′t=Z′ （15～ 18）2MtDZ

三、圆盘式金属热锯机夹锯功率结果

整个工作过程当中，为了保证锯口的质量，无论进行锯的力度还是速度都必须保持一个平稳的状态，且一定要注意确保锯切轨迹的直线纯平。在实际生产加工过程中径向载荷的作用力下会直接使得锯片产生一定的轴向变形，且在这个过程当中，锯片的轴向变形机理会直接受到被切割金属的锯槽的约束，随之二者之间会产生一定的摩擦，摩擦力 f 和摩擦力臂 l 的相互乘積称为摩擦力矩 m，该摩擦力矩同锯片的角速度之积也就是被切割金属的锯槽所在同锯片之间会形成一定的摩擦力而消耗掉的功率，这就是所谓的夹锯功率。因此得出夹锯功率N夹与摩擦力矩Mm、轴向力Fa锯齿圆周速度v的关系：

N夹=Mm×k×10-3=_Fav× 10-3 （kW）

N夹=_vf （Fr）×10-3（kW）

结论

在圆盘式金属热锯机的工作过程当中想要实现生产率的提高并保证锯片的寿命，不仅需要合理的结构设计和超强的稳定性能，更应该以夹锯功率为参考，在施工的过程当中，有效的调整相关工艺参数，真正地推进热锯机在我国的发展脚步。

参考文献

[1]王德斌，刘培锷，徐泽宁，张卓，张恒毅.圆盘式金属热锯机夹锯功率实验研究[J].重型机械，1999（02）：15-17.

[2]邓志刚.冷轧机组飞锯机的设计分析[J].重型机械科技，2006（04）：9-11.