圆盘锯机及锯片对加工质量的影响

发布时间：2011-09-09 作者：数控来源：360cnc

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在石材生产过程中，影响加工质量的因素很多，其中机械设备状况，锯片的性能，荒料的材质，加工的工艺及管理的水平等都有密切关系。下面就圆锯机械设备的有关问题加以说明。一、锯切的结构形式目前石材行业使用的锯 ...

   在石材生产过程中，影响加工质量的因素很多，其中机械设备状况，锯片的性能，荒料的材质，加工的工艺及管理的水平等都有密切关系。下面就圆锯机械设备的有关问题加以说明。
一、锯切的结构形式
    目前石材行业使用的锯机型式，大至可分为单柱悬臂式锯机，双柱龙门式锯机和四柱框架式锯机三种类型
1、单柱悬臂式锯机
    这种锯机因结构简单，价格低廉而被石板材厂广泛采用，这是单式锯机的最大优势。
    但是这种锯机因受结构型式的限制而存在如下问题。
    (1)升降行程受限
    滑轨在滑座内升降，滑轨受高度的限制升降行程一般都在800mm以内。而台车上的分片小车行程也较小，因而只能使用高度低、宽度窄的荒料。
    (2)悬臂限制
    锯切头固定于滑轨上，滑轨在滑座内作升降运动，而滑座水平外伸悬臂固定在水泥柱子上，当锯切头下锯时，下降越多，滑轨悬臂也越长，这与刀轴端悬垂的锯片共同形成三个受力的悬臂结构。悬臂的受力随着安装锯片的多少变化，锯片数量增多，悬垂重量增加，悬臂长度加大，悬臂受力件的变形量，尤其是刀轴的变形量也随之增加，这必将导致刀轴外端锯片较之里面锯片因刀轴变形而引起的偏摆幅度跟着加大，这也是单柱式锯机作为多片组合锯使用时外端锯片较易损坏的原因。
    (3)承力限制
    锯切时荒料对锯片的阻力可分解为对刀轴头部向上的顶托力和水平推力。在这个力的作用下对锯切头和滑轨则形成向上的顶托力矩和水平扭矩。这两个力矩最后都传至滑座上由滑座承受。单柱锯的滑座一般都做得较高，上推力矩的受力支点距离较大，因此承受上顶力矩的能力也大。而滑座导轨的宽度相对较窄，所以承受水平扭力的能力就差。随着台车上荒料的往复运动，这个扭力的方向也跟着不断变化。又因升降运动需要滑轨与滑座的配合存有间隙，有扭转力矩的作用下势必推动刀轴作来回摆动。同样因隙间的存在，锯切时上顶力矩将刀轴上抬，当锯片离开荒料时在锯片重荷作用下刀轴又下垂。这就是锯切过程中在锯切力作用下刀轴产生振摆的原因之一。间隙小摆动小，间隙大摆动也大，由此可见，若滑座导轨越长越宽，即对滑轨的支承面越大，锯机就越稳定。同样，滑座导轨与滑轨的间隙越小，上下运动的精度就越高，由此引起的振动也越小，反之锯机的振动就会加大。所以在使用过程中适时调整导轨镶嵌条与滑轨的间隙是保证锯机稳定运转的重要因素。
    (4)台车稳定性差
    台车两条轨道的长度一般都在6m左右，在全长范围内都要求较高的水平度和平行度以保证台车均匀稳定的运动。平整度的调整需要较长的平尺和水平仪，这个条件不是一般厂家都具备的。即使新安装时调整正确了，在使用过程中也因基础变形或不均匀磨损而影响其平整度。这时就应当予以调整校正，否则就会出现三个轮着地一个轮悬在空中的情况，影响其使用的稳定性。
    当锯完一刀需分片移位锯第二刀时，这类锯机的分片车均被置于台车之上，这样的两车重叠，也增加了台车的不稳定因素。
    锯切过程中台车在荒料的重压下，在石粉污水喷溅的条件下日夜不停的连续工作，台车轮和轴承极易损坏，如不及时调整更换，也将影响台车的正常运行。
2、双柱龙门式锯机
    这类锯机的锯切头大都固定在溜板箱下面，溜板箱在横梁上作往复锯切运动。锯切过程中台车固定不动，这样就排除了台车因机械问题而造成的不稳定因素。
    锯切过程中荒料的阻力对刀轴产生的扭力矩，如前所述，可分解为垂直向上的顶托力和水平方向的扭转力矩，两个力矩均通过刀轴，溜板作用于横梁上再传至两条立柱承受。因为溜板箱的滑轨大都设计得较长，承受水平扭力的承受力支点距离大，因此，对水平力矩的承受能力也大，横梁一般都较窄，横梁上两条轨道作为垂直上顶力矩的受力支点距离更窄，因而承受上顶力矩的能力就差。
但这类锯机锯片头和溜板箱的重量较大，一般足以承受水平力和上托力矩的作用，为防止上顶，锯机溜板箱下面设有防顶托轮。一旦上顶力过大而且大于下压重量的总和时，溜板箱的滑轨如不受到托轮的限制，将被上顶脱离与横梁导轨面的接触，这样托轮就起到了防止上顶的作用，也就保证了滑轨的正常接触，从而能实现稳定的锯切。当这类锯机装上较多的组合锯片，如锯切时上顶力超过下压的重量产生上顶现象引起溜板振动时，就必须适时调整托输，须调至与横梁下导轨接触，托轮便随溜板箱的移动而转动。但又不能将托轮上的压力调得过紧，否则将增加滑轨的阻力。因此要恰当地调整托轮的顶力，使之既能随着滑轨的移动自如转动面又顶而不紧，顶而不死。
    这种锯机的刀轴也是悬臂的，随着锯片数量的增多悬垂重量和悬臂长度的增加，刀轴的变形也随之加大，将因此引起锯片偏摆而加大振动，影响锯切效果。所以，在这类锯机上组合锯片的数量同样受到限制。
    当然，这种机型做为单片锯或数量较少的大小锯片组合使用，锯切效果还是很好的，因此被板材厂和碑石厂广泛采用，这也是石材锯切最基本的一种机型。
    单柱式锯机与龙门式锯机相比，两种机型的承载能力各有所长，但刀轴的悬臂结构都是共同的特点。因而作为组合锯机使用并向多锯片组合方向发展都一样受到结构形式的限制。
3、四柱框架式锯机
    这种结构的锯机多为组合锯机，特别是大型组合锯机几乎全都采用这种结构，因为四条立柱及其上下连接的框架形成了极为稳固的基础。而且立柱高，横梁长，纵梁宽，能放入大型荒料锯切。刀轴采用非悬臂的多支承结构，刀座纵横方向的承力点距离大，没有偏转力矩的作用，受力均匀，因而能装较多的锯片。如国外的大型组锯可装70片刀，国产机也可装置30片刀。这样大型荒料装入后即可高效率，高质量地进行多层次锯切，还可根据不同荒料规格和材质选择最佳的锯切参数。如采用变频调速能方便地改变锯片转速和走刀速度，可准确地控制进刀量和分片移位，主要的锯切参数都由电脑控制数字或屏幕显示，自动地完成锯切全部过程。
    作为组合锯机，可以说这类机型是最理想的，但昂贵的价格也是广大用户难以接受的。以30片锯为例，进口价格在150万元～200万元之间，国产机的价格也在20万元～30万元之间，所以这类机型多为外资、合资或大型出口板材厂家选用。
二、设备的要求、调整和使用
1、机器设备运行要平衡、振动要小
    金刚石锯片因振动而受到反复冲击将导致金刚石刀头的破损，脱落或非正常磨损。因此机械设备各连接部位的可*紧固以及荒料装夹的可*固定都至关重要，为此应力求减少锯切时的振动，以保证设备正常平稳地运行。
2、刀轴精度和耐磨性
    刀轴是安装锯片的基准，其精度的高低大体上决定了锯片的安装精度。锯片装上卸下时，锯片在轴上推进拉出的反复磨擦极易造成刀轴的磨损或碰刮损伤，特别是设备经过长期使用之后。因此要保证刀轴的精度不会有大的变化，除对刀轴的安装精度进行必要的检验调整外，对刀轴的选材、热处理及表面处理也很重要。我们生产的组锯刀轴采用合金钢制造，除进行调质处理以保证刀轴具备良好的刚度不易变形外，还对表面深层进行超音频淬火处理(较高频淬火硬层深)。然后外表面再进行镀硬铬处理，最后再经磨床磨削加工而成。用此法加工的刀轴表面光洁，不锈蚀，硬度高(HRC60以上)，硬层厚，不易磨损和碰刮损伤，长期使用后仍能保证刀轴具有较高的精度。
3、刀轴精度的检验调整(见图1)
    (1)慢慢转动刀轴，用百分表检测，要求符合以下指标：
    刀轴的径向跳动A≤0.04mm；
    垫板外端面跳动B≤0.05mm
    (2)用框架水平仪检测刀轴的水平度
    在全长范围内C≤0.04mm(只许上偏)，如超过比值可调整刀座支承(或锯切头)至刀轴水平度在允差范围内。
    (3)刀轴对横梁导轴或台车轨道的交*垂直度
    刀轴对横梁导轨的交*垂直度超差，即锯片相对于荒料锯切平面的偏角超差，会引起荒料上部锯缝超宽。超差较多时锯出的毛板出现上薄下厚的问题(俗称斧头板)便可断定是刀轴导轨交*垂直超差所致，须调整纠正。
    上述情况出现时，请将这层毛板下锯到要求的深度，升起锯片。然后将切过的荒料外表层去掉。在留下的竖直毛板上画出离锯缝等高的AB线，将百分表吸附于锯片下沿，旋转锯片将百分表触头转至等高线上的A、B两点，并升降锯片将A、B两检测点的距离调至1m以上，测出两点的差值应不大于0.05mm/1m，超过比值即应调整。
调整时只需将锯切头固定镙栓稍作松动，轻敲锯切头使之作轻微摆动，调至所要求的位置后再将螺栓锁紧即可，为防止松动后位置又发生变化，调整完毕最好再加上定位销。如原来已有定位销，调整时须先将销钉卸下，待调整完后再另钻孔打销。
4、垫板精度
    组合锯机装上大小锯片组合使用时，分片移位对锯缝的重合度要求高，除与移动距离有关外，还与锯片的偏摆量、刀头的宽度误差和焊接对称偏差及垫板的精度都有直接关系。
    垫板多由铸铁和铝合金制成，铝合金质轻、耐磨、易加工、不锈蚀是较理想的垫板材料，但价格较铸铁高出许多。为了提高精度，加工时应先把垫板一凹面及凹孔加工好。再以凹孔及凹面定位将其固定于专用工装上，一次装夹便捋另一凹面，两个侧面内孔及外圆加工完毕。这样加工的垫板两侧面的偏摆误差可控制在0.01～0.015mm以内，厚薄差在0.02mm以内，具有较高的精度，减少了垫板误差对锯片偏摆和锯缝重合度的影响。
    特点应注意垫板的存放，切勿乱扔造成撞刮损伤。安装时须仔细清除贴合面上的污物，确保锯片的安装精度。
三、锯片的安装调整
1、少数锯片的调整
    整组锯片中有时会出现一片、两片或几片锯片的偏摆超差，这时可将超差的锯片卸下，清除锯片和垫板的锈斑及沾着的污物后将这些锯片按卸下时的记号重新装于刀轴外端(尾座端)，旋转检查如仍超差，可将锯片和锯片间的垫板转动一定角度后再锁紧检查，经多次转动后如有的锯片偏摆仍过大无法调整时，则应将其卸下进行整形处理。
2、整组锯片的调整
    组合锯片的安装，有时会产生整组锯片同时向一方向偏摆的情况。这样的偏摆，旋转时因离心力的作用而产生循环作用的水平分力.
    水平分力的大小随偏摆量的增加而加大。严重时会引起锯机的横向摇摆振动，以致根本无法正常工作。为此我们在刀轴的外端设置了可调整整组锯片偏摆量大小的调整盘(图3)。调整时须对锯片进行预锁紧，预紧的程度以调整盘上的调整螺丝起调整作用，而锯片又不致因锁紧过松而反弹为准。调整需在百分表的监测下进行，根据百分表的检测将偏摆量最大的点通过调整螺丝往回顶，一边调整一边检测，至符合要求止。然后将所有的调整螺丝锁紧，最后再将锯片锁紧，再经复检无误方可投入使用。这一调整方法简单易学，一般操作工人均能掌握。经正确调整后整组锯片的偏摆量可控制在0.3～0.5mm范围内，有较高的使用精度。
3、锯片的安装位置
    锯片装于刀轴上，绕着刀轴的中心线旋转，刀轴的尺寸公差为100－0.036，如锯片孔的尺寸公差为100＋0.066。轴与孔的间隙在0.048～0.137范围内变化(见图5)，锯片安装时刀轴停止不动，装上锯片后因重量的作用整组锯片与刀轴的间隙都出现在刀轴下方，形成锯片绕刀轴旋转的中心与锯片中心偏离0.048～0.137mm。锯片经研磨1～2小时之后，锯片刀头中的金刚砂露出并形成以刀轴为旋转中心的刃口(俗称开刃)。锯片之间的相对位置改变后即因旋转中心的改变而改变刃口方向。因此装好锯片并经开刃之后，若需要重新拆装锯片，拆卸时请务必作好下死点记号，重装时须按记号安装，不要改变锯片的旋转方向和位置。否则，因刃口方向的改变将影响锯切的效率和锯片寿命。
四、对锯片的要求
1、对锯片片体的要求
    片体内孔应严格控制在公差范围内，如内孔过小装上刀轴时偏紧，将造成安装困难并影响锯片偏摆的调整。由于片体硬度高，用砂轮扩孔磨不均匀易引起偏心。因此不能用半圆锉刀均匀地将孔锉大。费时费力给用户增加困难。
    片体的侧面偏摆应控制在0.3mm以内。
    片体内应力(张力)应均匀，不易产生变形从而延长片体寿命。
2、对刀头的要求
    刀头的宽度应根据其尺寸误差分组，同一锯片上的刀头宽度误差应控制在0.05mm以内。
    刀头应对称地焊接于片体上，焊接后各刀头侧面相对于片体侧面的误差不大于0.08mm。
    刀头的锋利度直接影响锯切效率和使用寿命。使用时应根据荒料不同的材质选择合适的下刀量和锯切速度，锯切电流应控制在额定值80％～90％以内为妥，锯切声音应平和柔顺。有时锋利的刀头使用一段时间后也会出现下锯困难，电流增大，声音变粗的情况，这是因为金刚砂磨损脱落或刀头制造时混合不均，使这一层面金刚砂含量不足而不能有效锯切。此时须再经开刃待金刚砂外露后锯切性能便可恢复。
五、使用要求
    1、为提高出材率，减少锯片不必要的磨损，请注意荒料的摆放位置和可*固定。
    2、锯切时因刀头与石材的强力冲击磨擦而产生火花引起发热，需足量的冷却水冷却。如水量不足将造成刀头的烧损，因此必须不间断的保证充足的水量供给。
    3、按时按量加入润滑液。充分地润滑能减少磨擦，降低噪音，提高生产率，延长锯片的使用寿命。
    4、锯切不同材质的石材，根据主电机电流的变化情况，请适时调整锯切深度和锯切速度。
    5、锯切过程随时注意锯切声音的变化，电流的变化。如出现异常应及时排除。
    6、监测锯出的毛板质量，根据毛板超差的程度和数量，及时地对其影响因素进行排查处理。
    7、卸下锯片存放时，为减少变形，应悬挂垂直吊放。
六、开发适用价廉的新型组锯
    近年来我们根据国内的原料情况。使用条件和生产能力，并借鉴国外的先进技术，研制开发了供出口型企业使用的成套机械设备，如碑石加工设备及圆弧加工设备等，在这些设备中普遍采用了较先进的结构、材料和技术。如无级变速的部位采用变频技术。较易磨损的部位除选用优质钢材进行热处理外还另加涂镀硬质不锈材料处理，从而提高了主要运动部件的精度、寿命和防锈能力。控制系统采用电脑可编数字处理技术，电气系统主要元件采用进口或高质量的国产元件，因而提高了使用性能和可*性。比如我们生产的“多刀双向切石机”(即组合锯机)可装30片直径1.2m的锯片用于加工薄板，或装20片1.6m和1.2m的大小的锯片组合，用于加工20mm厚、600mm宽的中型板材。本机采用四根管形镀硬铬立柱，下部固定于基础上，上部与顶梁相联，中部通过滑套与双横梁连接形成较稳定的框架结构。整机稳定刚性好、运行平衡。滚轮滚动式导轨磨擦阻力小，轻便省力。为适当加工不同规格板材换装不同直径的锯片，而又保持锯片一定的圆周速度要求，设置了专用变速箱，可方便地进行变速。水平锯片可悬挂并中置于垂直锯片刀座上，保证了两锯片具有相同的行程和均匀的受力。水平切板时还设有自动推板卸板机构，可提高卸板效率，减轻劳动强度。本机的走刀、进刀、切深和分片移位等运动都采用变频技术和数字显示的电脑自动控制。进刀量和分片精度均要控制在0.1mm以内。主电机采用75kW四级电机，使变速箱和变频技术形成的有机结合，比同类机型可节电20％左右。由于本机具有结构简单、重量轻、运动平衡、使用可*、效率高、功能多、节能效果显著等特点，除销本省外还远销河南、四川、甘肃等省市，并将出口巴西和沙特。本机按不同的配套要求价格定在20～30万元之间。然而这个价格对广大农村个体户来说还是难以承受的。相比之下生产出口板材厂家毕竟很少，因而限制了设备的销售市场。如何面对无比广阔的石材市场，开发质优价廉而又适合广大用户需要的组合锯机新机型，对设备生产厂家无疑是个新的挑战和机遇。我们经过对比和精心设计，推出了一种既保持我们现有组锯特点，如双横梁、宽支承、非悬臂多支承刀轴，高升降行程，走刀不走车(包切时台车不动)及专用减速箱和节能，可装12～14片大小组合锯片，其性能与现有的同类机型相比近似的新切机。这个机型面世后已为多家企业采用，并已开始出口，价格仅为10～12万元／台。
七、其它问题
    以上重点谈了锯机问题，而毛板锯切只是板材生产的第一道工序，还有校平定厚、磨光抛光、切边切断、裂角磨边、检验分色、缺陷修补等工序。
    出口板材对每道工序都有严格的质量要求，内销板材质量要求虽可降低一些，但提高内销板材的质量仍是板材行业的首要任务。
1、校平定厚
    板材的平整和厚度差首先应从毛板生产抓起。做好锯机和锯片的安装调整，正确选择锯切参数，可大大减少毛板厚薄超差的机率，提高成品毛板的出材率，减少定厚毛板的数量，从而减少定厚成本。这一工作出口板材厂家一般都做得较好。
    而内销板材对厚度差的要求不严，毛板锯切的厚度控制也差，为了降低成本，几乎都未进行定厚处理。这是当前国内市场普遍存在的问题。我们生产的校平定厚机有单头和四头两种，目前多为出口板材厂采用。
2、磨光抛光
    目前板材厂家使用的手扶磨机，普遍存在磨头轴轴承和升降齿条套筒较易损坏，弹簧刚性不够等问题。针对这些问题我们进行了修改设计，取得了较好效果，现在我们生产的手扶磨机，整体刚度、弹簧压力和齿条强度都有大的提高，改进了磨头轴在轴承内升降的缺陷，提高了主轴的动转精度和轴承寿命，如一般磨机难以磨光的大花绿大理石，在我们的磨机上光泽度能达到80度以上。采用的磨机并配上移动工作台能磨锯出合格的大板这在国内尚未多见。
3、切边切断
    切边切断主要存在直角超差和蹦边缺角问题，前者主要是设备限位档板的调整和操作者的责任心问题。而后者则与锯片的锋利度和设备的性能有关，我们生产的切断机采用了变频技术和两级进刀速度。根据板材的切割性能可任意选择合适的进刀速度，并在板材将被切断时会自动减速。因而可以避免崩边缺角的发生。
4、倒角磨边
    出口的薄板大多要求四边倒角磨光，现在的倒角机因磨头轴承易进水而损坏。我们将轴和磨头的共同转动改为仅磨头转动而轴只作升运动，并将轴承罩在磨头内，提高了轴承寿命。还将原有倒角机一个磨头的型式改为两个磨头，倒角磨边的工作原要两台机两人完成，现只要一台机一个人就能完成。
八、旧机“单改双、单改多”要注意的事项
    1、拟改造的旧机在技术状况正常时，应具有较好的使用性能，如先天不足性能本来就差的旧机，改造时应谨慎进行。
    2、性能较好的旧锯机经多年使用后，一般性能都有所变化，特别是导轨和主轴箱应仔细加以检查。改造时应将修复和改造两项工作同时进行。
    3、旧锯机的功率大都在22～30kW之间，一般都可将其改为1大1小或2大2小的锯片进行锯切。如有可能将原机配置的22kW或30kW6级电机改为4级电机，电机功率与原机相同，但电机转速提高了三分之一。同时须配上减速箱，经减速后以保持所需的刀轴转速。减速箱在起到减速作用的同时，还起到了增加刀轴扭力的作用。这样就可配置更多的锯片，且电机的工作电流不会加大，一般还减小。例如，经我们改造的龙门锯机，配上22kW4级电机和减速箱后，可装4～5片1.2m锯片或2大2小的锯片，锯切电流大都在30A以内。如改为30kW4级电机和相应的减速箱后，锯机可装上8片1.2m锯片或3大3小两种锯片，锯切电流在30～40A之间。这样的改装花钱不多，但可起提高效率和节能的双重效果。
    4、锯机改为多刀后，除刀轴外端须相应加长外，还应特别注意配重的变化。因为装上多刀后，刀轴上悬垂的重量增加后，上顶的锯切反作用力也会加大，如果上顶力大于整个溜板箱的重量时，则会将溜板箱顶离导轨面而失去导向作用，严重时以致无法正常锯切。此时，如下压的重量和上顶的反作用力相关不多，则可适当调整防顶托轮，使之发挥防止顶脱的作用。如这两个上下相反的作用力相差太多时，则应增加下压的配重加以平衡了。
    5、配重的增加应根据龙门锯机横梁导轨V型槽(导向槽)的位置不同而不同，如V型导轨*近锯片，平导轨*近皮带轮(远离锯片)。这样的导轨布置对上顶力特别敏感，应以增加锯片端的配置为主，如可在刀罩内浇灌水泥等。如V型槽远离锯片端(*近皮带轮)，锯片增加后，刀轴悬垂重量产生的下压力远大于锯切的上顶力时，同样会使V型导轨的滑块(溜板箱)上翘而影响作用。这时增加的配重就应加在*皮带轮这边。我们是将溜板箱上的电机水平旋转180°，将其布置在溜板箱外面，从而能起到很好的平衡作用。如电机外移后前部重量又被变得太轻时，可根据需要在刀罩上加配重或部分浇灌水泥均可，总之锯片增加后，重量合理的重新配置是至关重要的问题。