而且，这种剪切机的机架不承受剪切力。由于这两个特点，下切式平行刀片剪切机一般用来剪切中型和大型的板坯和钢坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。这种剪切机的剪切机构较为复杂，往往由多杆机构组成。这种剪切机有结构简单、紧凑、重量轻、剪切平稳、能自动防止过载等优点，但生产率低，要求电机功率大。......
2023-06-23
锯切机的分类、结构特点和用途
【摘要】：图5-12四连杆式热锯机示意1—横移减速机2—夹轨器3—送进减速机4—铜架5—铜座6—摇杆7—锯片罩8—防护罩9—辊道10—曲柄11—轨道2.4管排锯机结构特点和用途管排锯属于圆盘冷锯机。管材经步进冷床冷却、收集成排后，由辊道送至4台圆盘冷锯机进行切头、切尾和切定尺。
2.1 锯切机分类
按锯片的送进方式的不同，热锯机可以分为：固定式热锯机，其特点是无送进机构和横移机构，靠气动小车将轧件送往锯片；摆式热锯机，特点是靠自身重力摆动来锯切轧件；杠杆式热锯机，特点是靠液压或曲柄连杆机构移动热锯，实现锯切；滑座式热锯机，锯机整体在滑座上横移，齿轮齿条送进完成锯切；四连杆式热锯机，靠四连杆机构送进完成锯切。还有一种是飞锯机，锯片不但要横切管材，纵向移动速度要与管材前进速度保持一致，在线连续地完成锯切头尾和定尺。
如果按锯片形式分有圆盘锯机、带锯机、砂轮片锯机、刀具切管机和水射流切割机等。另外把锯切高温管材的叫热锯机；锯切常温管材的叫冷锯机。下面重点介绍几种典型的管材锯切设备。
2.2 金属带锯床结构特点和用途
根据结构分为卧式金属带锯床、立式金属带锯床；卧式又分为剪刀式、双立柱、单立柱式带锯床；根据使用情况分为手动型、自动型；根据使用控制器的自动化程序可分为手动型（半自动手动送料）和全自动型（自动送料自动切割）；根据切割角度要求分为角度锯床（能锯切角度90°/45°）和无角度即90°垂直切割。
锯床主要部件有底坐；床身、立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及冷却系统。如图5-11所示。带锯机一般用来切断钢坯、大口径钢管、厚壁钢管和取样管，由于带锯机速度较慢，一般不用于小管切割。双立柱结构GB4228金属数控带锯床主要技术参数见表5-4，锯切速度见表5-5。
图5-11 GB4228双立柱金属数控带锯床
表5-4 GB4228金属数控带锯床主要技术参数表
表5-5 锯切速度表
2.3 钢管取样热锯机结构特点和用途
热锯机是用于锯切管棒材、管坯和各种型材的专用设备，一般被安装在轧机后面。它的主要作用是轧管中间取样管，也能切头、切尾或切定尺，锯切温度大于750℃；结构形式有杠杆式、滑座式和四连杆式，传动方式有伞齿轮传动和皮带传动。四连杆式锯机是一种新型热锯机，它的特点是保证锯片基本上是水平送进，锯机具有行程大、摩擦小、平稳可靠等优点，较滑座式锯机重量轻，且便于维修。目前应用日渐增多。热锯机的主要机构有传动机构、锯片送进机构等，如图5-12所示。几种取样锯的主要技术参数见表5-6。
图5-12 四连杆式热锯机示意
1—横移减速机 2—夹轨器 3—送进减速机 4—铜架 5—铜座6—摇杆 7—锯片罩 8—防护罩 9—辊道 10—曲柄 11—轨道
2.4 管排锯机结构特点和用途
管排锯属于圆盘冷锯机。管材经步进冷床冷却、收集成排后，由辊道送至4台圆盘冷锯机进行切头、切尾和切定尺。热轧后的管材较长（可达100m），需要切成6～15m定尺长的钢管，并切除钢管的头尾，以满足用户的需要。一般1号、2号锯切头和切倍尺，3号、4号锯切定尺、切尾（可视生产情况进行调整）。在锯床入口和出口安装了可移动挡板，能够将切头移送到输出辊道台架区域。它们的最大切头长度为2 500mm。管排锯主机由锯床底座、管排夹紧装置、锯传动装置、锯片减振装置、锯屑刷扫装置、锯片喷雾润滑装置、锯片冷却装置和中心润滑系统等组成，如图5-13所示。
表5-6 取样热锯机主要技术参数表
图5-13 轧管车间管排锯机
（1）锯床底座
锯床底座设计成整体无张力退火的焊接结构。锯床边上锯传动装置的主导向由预应力导轨组成，锯传动装置的进给驱动，安装在锯床底座顶部。锯床底座前边安装管排夹紧装置。在锯床竖直方向设有用于调整锯机高度的部件。
（2）管排夹紧装置
为了管排的夹紧，在管排锯入口和出口都配置有一套水平和垂直夹紧装置。水平夹紧装置制成中央对中机构，有一个集成测量系统，使确定管排宽度和钢管外径成为可能，这些数据为控制服务，且绘出图形，以确定锯切过程的开始和结束。水平夹紧装置使钢管在大约120mm长度上得到压力，这种方式使薄壁管也能理想的夹紧，不会变形。垂直夹紧装置有导向系统，可以由液压缸调节。主导向由一个预应力导轨完成，附加的滑道只在锯切过程中起作用，是附加的导向，传递切削力。水平和垂直的夹紧压力已预调整，控制系统根据管材尺寸的指示值（外径—壁厚）通过压力调整伺服阀自动提供适当的压力。
（3）锯传动装置
锯传动装置设计成带有齿轮的焊接结构，由三相电机和齿轮驱动。其导向是预夹紧的，没有间隙，附加的主导向滑道（减振）只在锯切期间起作用，在快速返回期间不起作用，以确保高的使用寿命。导向元件由中心润滑系统提供润滑，锯传动装置的进给驱动，通过无间隙行星齿轮由交流伺服电机驱动。
（4）锯片减振装置
锯片减振由3个固定在锯传动装置上的减振轮组成，可避免锯片轴向的摆动。减振动作没有接触，减振轮和锯片间可见间隙，前面的减振元件导向有可移动的推杆。更换锯片时，减振器摆到前面，一个双面的闭锁装置固定现存的状态。
（5）锯屑刷扫装置
在锯片的底部安装有一个驱动刷装置，此刷扫装置确保锯齿间的切屑的清扫，且不会损坏锯齿。
（6）锯片喷雾润滑装置
为了提高锯片的寿命，采用喷雾润滑，润滑剂液体由空气雾化，少量附着在锯齿上。
（7）锯片冷却装置
锯片的冷却是通过一个特殊的喷嘴喷出冷却空气，冷却空气大约-5℃。此冷空气由扇形喷嘴浇注到锯片上。
（8）中心润滑系统
用来给导向和特殊轴承杆的螺母提供润滑，根据设备设定参数给润滑点提供润滑。
（9）长度测量挡料器（定尺挡板）
每台锯设有一个长度测量挡料器，用来调整钢管的定尺长度。
（10）管头收集装置
设有管头坑，比地面低1m，内放管头收集箱。锯床切完管头后，由挡板将管头移送到输出辊道台架区域，输出辊道台架区域有一个由液压缸控制的管头清除翻板，翻板倾斜使管头沿滑道进入管头收集箱。管头收集箱装满后，由吊车将装满管头的收集箱吊出切削技术管头坑。
（11）锯片更换装置
锯片更换装置包括一台悬臂吊（悬臂吊上装有两个电葫芦）、固定在主机顶部的滑道及可在滑道上移动的一个可悬挂锯片法兰盘的电葫芦组成。
某轧管车间管排锯锯切参数见表5-7。
表5-7 管排锯切削技术参数
排管锯工艺参数：
2.5 飞锯机结构特点和用途
按钢材表面温度分，有热飞锯机和冷飞锯机，一般都使用高效的圆盘锯片。对飞锯机基本的工艺要求是：①飞锯机必须和运行着的钢管同步，亦即在锯切过程中，锯片既要绕锯轴转动，又要与钢管以相同的速度移动；②根据用户要求，飞锯机应能锯切不同的定尺长度；③要保证锯切的切口平整。在整个锯切过程中，锯片都应和钢管轴线垂直，并且要使切头部分不弯不扁，以免钢管弯曲。
为了满足上述工艺要求，飞锯机应有以下机构：①锯切机构：飞锯的锯切机构多为直接传动方式；②同步机构：这是区别飞锯机与其他锯机的重要标志；③定尺机构：为冷锯机配置的由专门的送进机构和空切机构组成。
（1）热飞锯
热飞锯用于高温钢管的锯头、锯尾和锯定尺。为了节省场地，热飞锯安装在紧靠张减机的后面，就是钢管的尾部可能还在轧制中，管材的前部分就已经被锯断。由于热飞锯技术难度高，目前国内只有少数单位的焊管再加热张减径生产，采用了飞锯技术。采用飞锯的最大优点是大大缩短锯切时间，减少了设备占地面积。具有行星轮系式回转运动同步机构的飞锯机如图5-14所示。
图5-14所示的行星轮系式飞锯机，可以冷热通用。这种结构的飞锯机由于惯性作用影响较小，因此所锯切的钢管速度可达到10m/s以上。其结构特点是：测速装置①将钢管的速度通过测速发电机测量，并将信号送给回转机构电动机②再经过减速机和行星轮系使回转台3以相应于钢管的速度回转。装在立轴上的太阳轮固定不动，中间轮和回转台3一起回转，在回转台③转动过程中，托架保持其原始位置方向不变。因此，只要安装时使锯片垂直钢管轴线，则回转台④不论转到何位置，锯片始终保持垂直钢管轴线，从而保持切口平整。这种飞锯机构的优点是：锯片在全部锯切过程中都和钢管的轴线垂直；回转台3两端都有锯切机构，动平衡较好，并且，如果一台锯片损坏，可以用另一台锯片继续进行锯切；结构简单、使用可靠。
图5-14 具有行星轮系式回转机构的飞锯机
1—测速装置 2—回转机构电动机 3—回转台4—锯片电动机 5—锯片 6—电源滑环装置 7—叉型装置
热飞锯机主要技术参数：
（2）冷切飞锯
冷切飞锯机主要装设在连续焊管机组后面，将正在运行的焊管切成定尺长度，如5-15所示。
图5-15 高频焊管冷切飞锯机
冷飞锯具有简单的直线往复运动同步机构，特点是使运行中的钢管带着锯切机构一起前进。锯切完毕，松开夹在钢管上的夹紧装置，锯切机构返回原位，钢管继续向前移送。此种方式虽然严格保持往复运动同步，但只用于钢管运行速度较低（一般不超过2m/s）的生产流程中。这种飞锯虽有不少优点，如结构紧凑、设备较轻，在一定范围内可以锯切任意定尺管材等。但由于往复运动时受惯性作用的影响，因此不适用于以较高速度运行的管材锯切。
可选择如下的114冷切飞锯，其技术参数：
2.6 刀具切管机结构特点和用途
刀具切管机用车刀切断管材的端头，也可与辅机配套，对管材进行定尺切断，还能做管端坡口。车刀有两种运动方式：一种是管材转动，车刀不动；另一种是管材不动车刀转动。前者类似于车床切削，但速度不能快，以防管材弯曲时引起强烈的振动；后者设备较复杂，一台切管机所切管径范围不能太大，切削速度也不可能太大，如图5-16所示。
图5-16 刀具切管机
该刀具切管机技术参数：
2.7 砂轮片切管机
砂轮切割机如图5-17所示，适用于建筑、五金、石油化工、机械冶金及水电安装等部门，可对管棒材、型材等金属材料进行切割。砂轮切割机由于重量轻价格便宜且移动方便，用途广泛。但是，砂轮切割机的缺点有：砂轮片消耗较大，噪音大、生产效率低，金属消耗大和劳动强度大等。
图5-17 砂轮切割机
砂轮切割机主要技术参数：
2.8 全自动精密切管机
全自动精密切管机属于冷锯切，专为高精度定长切割需求而设计，更换锯片可定长裁切各种管材。适宜于无缝管、焊管、不锈钢管、有色金属管材等的高效、精密切断加工，能够满足石油、冶金、化工、机械轴承等行业大批量生产的场合。同时，可降低电能消耗，节约钢材。这种金属切管机目前是中国金属管材切割设备市场最新型切管机，它完全不需要大量传统人工操作，更高的机电一体化，乃至一人可操作多台，减少操作人员，提高工作效率，如图5-18所示。自动切管机采用高可靠伺服电机控制系统完成牵引机的功能，切管线速度每分钟1-150m范围内无级调节。进管长度测定采用高精度旋转编码嚣，测量精度可达0.05mm。控制系统采用西门子PLC可编程控制嚣，配合触摸屏可显示、设定各种信息。可方便地完成切管机运行速度、切管长度、切管数量等多项功能设定和执行工作。
图5-18 全自动精密切管机
全自动精密切管机的锯切参数见表5-8。
表5-8 全自动精密切管机锯切参数
全自动精密切管机技术参数：
2.9 超高压水射流切割机
超高压水射流切割系统是在20世纪70年代才投入工业应用的，我国在20世纪80年代末才开始进行高压水射流切割技术的试验研究和应用开发。
由于水射流切割过程中几乎不产生热作用，不会改变被加工材料的材质，切割精度也较高，因此可用于切割几乎所有的材料。在热切割法无法加工，切割后需要修磨割边，以及需采用昂贵的设备进行加工的场合，更适合水射流切割技术的应用。
但在众多的切割手段中，只有水切割属于冷态切割，它是直接利用加磨料水射流的动能来对金属进行切削而达到切割目的，切割过程中无化学变化，具有对切割材质理化性能无影响、无热变形、切缝窄、精度高、切面光洁、清洁无污染等优点，可加工传统加工及其他加工方法无法加工或难于加工的材料，如金属、玻璃、陶瓷、复合材料、反光材料、化纤、热敏感材料等。
水射流切割主要优点如下：切割金属的粗糙度达1.6μm，切割精度达±0.10mm，可用于精密成形切割；在有色金属和不锈钢的切割中无反光影响和边缘损失；特殊的场地和环境下切割，如水下、有可燃气体的环境；容易实现数控仿形切割等。水射流切割系统主要由五部分组成：水刀、高压水泵（产生高压水的核心设备）、CNC运动控制平台（简称加工平台，相当于一大型的三轴立铣，只是其放工件的台面是一水箱，水箱中装满水，以缓解高压水射出的冲力）、磨料存放器及传输系统、开关水控制系统，图5-19所示。
图5-19 超高压水射流切割机
1—CNC运动控制平台 2—水刀 3—水流管道 4—宝石 5—切割板材 6—切割管材
普通水经过一个超高压加压器，将水加压至400 MPa（4 000 bar），然后通过一个细小的喷嘴，喷嘴直径为0.101 6～0.406 4mm（0.004～0.016in），可产生一道每秒达915m（约音速的3倍）的水箭，再将砂料与水箭混流以增强其切割能力。要做到这点，对水、管道、喷口都有比较高的需求。管道必须能承受极高的压力，这个压力远远大于700MPa，因为钢材本身就能承受700 MPa的压力。水刀的喷嘴是用硬质合金、蓝宝石等材料做成的，喷口直径仅0.05mm，而且孔内壁光滑平整，能承受1 700MPa的压力，所以喷出来的高压水能像刀一样切割材料。
它的加工精度高，切割宽度只有0.1～0.8mm，可以加工型面复杂的零部件。加工后的零部件切口光滑整齐，无须修整，尤其对易热变形材料的加工，水刀更具独特优越性。水刀切割速度见表5-9。
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