對橋式圓盤(pán)鋸結構設計的幾點(diǎn)看法

圓盤(pán)鋸石機是石材行業(yè)主要的加工設備之一，主要用于石材產(chǎn)品的粗加工。如切割板材、加工毛坯塊料等。目前國內市場(chǎng)現有的圓盤(pán)鋸石機從結構上劃分主要有三大類(lèi)。第一類(lèi)是單臂圓盤(pán)鋸石機，其主機的主要結構為橫梁通過(guò)拖板安裝在立柱上，由于其橫梁和主軸箱為一體式結構，當拖板帶動(dòng)橫梁上下運行時(shí)便能帶動(dòng)鋸片上下運動(dòng)切割石材了，這類(lèi)產(chǎn)品剛性差、精度低，主要用于加工石材坯料、路邊石、臺階石等石材制品。第二類(lèi)是龍門(mén)式圓盤(pán)鋸石機，它的主要結構是由左右兩立柱、橫梁、滑箱等部件組成，采用橫梁上下運動(dòng)的方法來(lái)帶動(dòng)鋸片切割石材，此類(lèi)產(chǎn)品剛性好，但結構復雜，造價(jià)較高。第三類(lèi)是橋式圓盤(pán)鋸石機，它的主要結構由橫梁和組合滑箱組成，采用滑板上下運行的方法帶動(dòng)鋸片來(lái)切割石材，此類(lèi)產(chǎn)品結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低，適用范圍廣。因此，市場(chǎng)的占有率很高。國內的很多石材設備生產(chǎn)商都生產(chǎn)此種產(chǎn)品。雖然各個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的橋式圓盤(pán)鋸石機外形基本類(lèi)似，但其結構設計上仍有不少差別，筆者以此類(lèi)產(chǎn)品為例，粗淺地闡述對其結構設計的幾點(diǎn)看法。

　　一、橫梁及其相配拖板的設計

　　橫梁和拖板是鋸石機的關(guān)鍵零件，它們的結構設計和制造精度將直接影響到設備的加工精度，在設計時(shí)應注意以下幾點(diǎn):

　　1.導向方式的選擇:橫梁和拖板的主要結構之一是其導向方式。目前國內廠(chǎng)商出產(chǎn)的鋸石機所采用的導向方式有兩種，一種為單v型槽和平軌相配合的導向方式;另一種為雙v型槽的導向方式。前者加工簡(jiǎn)便、定位精度一般，后者加工復雜，但定位精度較高。我建議采用雙v型槽的導向方式較好。即便采用第一種方式也應將V型軌放置在鋸片的后端一側，將平軌放置在鋸片上方一側。因為當鋸片切割石材時(shí)將產(chǎn)生很大的切削抗力，其向上的切削抗力將托起靠近鋸片一側的導軌。若將V型軌放置鋸片一側勢必會(huì )影響到鋸片的運行精度，繼而影響到石材產(chǎn)品的質(zhì)t。若采用雙V型軌導向這種影響便不必考慮了。其次應該注意拖板的長(cháng)度應大于兩導軌中心距的2.5一3倍方能有良好的導向精度。

　　2.加工方法的選擇:目前鋸石機橫梁導軌最終的加工方法也有兩種:一種為精刨;一種為精磨。磨削的橫梁導軌經(jīng)過(guò)了表面的加工強化，因而硬度有了一定的提高，在不經(jīng)熱處理的條件下經(jīng)過(guò)磨削的橫梁比不磨削的橫梁其壽命要長(cháng)二至三年。

　　3.潤滑結構的設計:在設計橫梁的結構形狀時(shí)，應注意其擋油槽的高度應足夠，應做到使導向軌全部浸人油中而在拖板運行時(shí)油還不會(huì )滋出。有些廠(chǎng)家出產(chǎn)的設備其擋油槽高度較低，其V型軌沒(méi)有全部浸人油中，當冬季天氣較冷時(shí)油的豁度變大，油的流動(dòng)速度遠遠小于拖板的運行速度，造成拖板在運行時(shí)有很大一段距離沒(méi)有潤滑油潤滑，不但會(huì )加速橫梁的磨損，還會(huì )因潤滑不良引起組合滑箱的運行振動(dòng)，從而影響所加工石材的質(zhì)量。

　　4.耐磨材料的使用:拖板在橫梁上滑動(dòng)時(shí)摩擦力較大，因此不少廠(chǎng)家采用了在拖拉機板的導軌上粘貼聚四氟乙烯耐磨膠帶的方法來(lái)減小摩擦力。這樣不但可以減小摩擦力在潤滑不良的條件下工作，也不會(huì )對導軌造成大的損害，從而延長(cháng)了設備的使用壽命。由于摩擦系數變小了，拖板運行時(shí)潤滑油易于形成較厚的油膜，從而將拖板浮起。當拖運行速度發(fā)生變化時(shí)，其位置也隨之發(fā)生改變。實(shí)驗證明減速機帶動(dòng)拖板勻速運行時(shí)此其靜止的位置約高了0.15-0.2mmo鋸石機切割石材時(shí)進(jìn)出鋸的速度較慢而前進(jìn)時(shí)的速度較快，加之切削抗力的變化對此種摩擦狀態(tài)的影響加劇，從而造成鋸片位!的變化，這種變化易造成鋸片進(jìn)出石料時(shí)發(fā)生“掃道子”現象。因此設計時(shí)應綜合考慮以上問(wèn)題。

　　5.齒輪、齒條在橫梁上嚙合位置的確定:鋸石機在切割石材時(shí)兩導向所承受的正壓力不同，因而其摩擦力的大小也不一致，當兩摩擦力相對于齒條的嚙合位置不平衡時(shí)，在鋸片換向時(shí)摩擦力的方向也隨之發(fā)生變化，從而使鋸片相對于原位置發(fā)生了偏擺，這種現象會(huì )使所加工石材鋸路變寬，鋸片產(chǎn)生微量的扭曲變形，這樣的狀態(tài)將導致金剛石的過(guò)早脫落和鋸片基體的過(guò)早疲勞破壞。這種情況雙V型軌比單V型軌加平軌的導向方式要好得多，這也是我為什么推薦采用雙V型軌導向的原因。在設計時(shí)應大致估算出兩摩擦面所產(chǎn)生的摩擦力的大小從而正確確定齒輪、齒條在橫梁上的嚙合位置。

　　二、齒輪、齒條的結構設計

　　鋸片的往復行走是由減速機帶動(dòng)齒輪，通過(guò)齒輪和齒條的嚙合來(lái)實(shí)現的。齒輪、齒條的設計除了以上提到的嚙合位置要正確外，還應注意的齒條強度足夠的條件下模數盡量取小值。實(shí)踐證明小模數齒條比大模數齒條的嚙合平穩性要好。齒條的模數一般可在3}4之間選取，鋼制齒條取下限，球墨鑄鐵齒條取上限。齒輪的齒數及模數的選擇除依據齒條外也可參考鋸石機工作時(shí)的切割速度，目前各個(gè)廠(chǎng)家大多采用變頻率為工頻或稍高為宜，因為電機頻率過(guò)高或過(guò)低均會(huì )引起變頻器輸出不穩定，使齒輪、齒條的嚙合產(chǎn)生振動(dòng)，工作時(shí)易導致金剛石切頭的過(guò)速磨損，影響刀具的耐用度。此外齒輪和齒條的接觸精度也應保持良好接觸面積過(guò)小也會(huì )因受力不均引起嚙合振動(dòng)，因此齒輪、齒條的制造精度應比普通零件高一級。

　　三、前后滑板的結構設計

　　前后滑板也是橋式鋸石機的關(guān)鍵零件之一。前后滑板的長(cháng)寬之比可達1:4，屬于細長(cháng)件之列，除了應合理設計其形狀，合理排布肋筋的位置外，還應對其毛坯實(shí)行時(shí)效處理，從而使加工后的零件長(cháng)時(shí)間保持良好的精度。前后滑板的材質(zhì)采用HT200(材質(zhì)一定要達標)。因為石材加工屬于斷續切削)振動(dòng)很大，而灰口鑄鐵具有良好的吸展性能，可以吸收振動(dòng)提高石材產(chǎn)品的質(zhì)t。有的廠(chǎng)家采用球墨鑄鐵生產(chǎn)前后滑板，筆者認為不可取，雖然提高了強度，但吸展性太差，而且制造成本也大大增加了。

　　四、主軸箱的設計

　　主軸箱是鋸石機的核心部件，它的精度和耐用度將直接影響到設備的精度，在設計時(shí)應注意以下幾點(diǎn)。

　　1.結構型式的選取:現有鋸石機主軸箱的結構有兩種，一種為分體式，一種為整體式。我認為主軸箱的結構采用整體式結構，因為分體式結構勢必會(huì )存在間接誤差的累積，從而影響主軸箱的裝配精度。

　　2.軸承的選擇:主軸箱中軸承的組合方式應采用前端固定后端游動(dòng)的方式。目前主軸前端的軸承大多采用輕窄系列圓錐滾子軸承，我建議采用輕寬系列的圓錐滾子軸承，經(jīng)多年的使用證明輕寬系列軸承不易損壞，且主軸的精度可長(cháng)期保持較好的狀態(tài)，雖然成本高了，但使用壽命也大大提高。

　　3.內夾盤(pán)結構型式的選擇:安裝鋸片的內夾盤(pán)和主軸的聯(lián)接應設計為可拆卸聯(lián)接。實(shí)踐證明內夾盤(pán)和主軸的制造精度達標的情況下，采用可拆卸聯(lián)接不僅不影響設備的性能，且對設備的維修有著(zhù)很大的便利。因為夾盤(pán)經(jīng)常裝卸鋸片，長(cháng)期使用易發(fā)生變形，加上鋸石機的工作條件惡劣，主軸箱中的油封損壞繃繁，如果夾盤(pán)和主軸為一體，那么維修夾盤(pán)或更換油封均要拆下主軸箱卸下主軸后方能進(jìn)行費工費時(shí)而分體式結構就方便多。4.齒輪型式的選擇:主軸箱內的減速齒輪，采用斜齒齒輪，因為斜齒輪重合系數大，承載能力強，不易發(fā)生崩齒、打齒的現象，且運行平穩、無(wú)雜音。設計時(shí)應注意使兩斜齒輪的軸向力分別指向主軸和副軸的后端，這樣不僅消除了軸向力，還預緊了軸承。實(shí)踐證明斜齒齒輪的壽命比直齒齒輪要長(cháng)1-2年。

　　五、結構設計上的其他問(wèn)題

　　1.絲母的設計:鋸石機的升降的絲母一般采用ZQSn6-6-3的材質(zhì)，其前后絲母采用大小組合的方式來(lái)設計。因為鋸石機工作時(shí)屬于斷續切削對前端絲母有微動(dòng)磨損的情況，加之前端絲母要隨大部分的切削力，因此磨損較后側絲母要快。設計絲母時(shí)前端絲母應比后側絲母稍長(cháng)，其比例約為1:1.2為宜，這樣可使前后絲母同步磨損，再者在絲母的上端應留儲油槽，便于儲存潤滑油從而延長(cháng)絲杠絲母的壽命。

　　2.帶輪中心距的調節方法:由于不少石材廠(chǎng)設備較少，因此很多廠(chǎng)商均希望設備能一機多用，希望鋸石機既能安裝?1.6m的鋸片，還能安裝?2.2m甚至? 2.5m的鋸片。由于鋸片直徑相差較大，為保證鋸片在工作時(shí)有合適的線(xiàn)速度就應相應改變主軸的轉速而改變主軸轉速的辦法目前一般是采用更換主電機帶輪的辦法。更換帶輪后需重新調節兩帶輪之間的距離，現有鋸石機采用的是直接調工電機支柱的辦法，這樣的方法因受電機結構的限制調節范圍小，有時(shí)往往需要更換三角帶后才可以滿(mǎn)足工作要求。不如將電機安裝到輔板上采用調節輔板的辦法來(lái)改變兩帶輪的中心距，這種方法調節范圍大，一種型號的三角帶便可配合多個(gè)大小不等的帶輪，而且操作方便，快捷。

　　3.潤滑系統的改進(jìn):目前市場(chǎng)上的鋸石機其潤滑系統很不完善，有的則根本未配有潤滑裝t，這樣容易造成設備的潤滑不及時(shí)和潤滑不良的現象。筆者認為應在設備上增加一套自動(dòng)潤滑系統，在設備運行前和設備有較大行程的升降時(shí)(如鋸切完一張板材升鋸時(shí))油泵便自動(dòng)向各潤滑部位定時(shí)供油，從而避免了潤滑的不及時(shí)和潤滑不良的現象，從而能限度的延長(cháng)設備的使用壽命。