CN1042677A - 剪切板料的剪切机 - Google Patents

Abstract

一种剪切板料的剪切机，它具有固定在机架(1)上的不动的下刀片(5)，固定在剪切梁(2)上的移动的上刀片(6)，剪切梁装配于安装在机架(1)上的偏心轴(3)的偏心轴颈上，还有传动装置驱动，该剪切机还有摇臂(4)，它的一端用铰接头与机架(1)联接，另一端用铰接头与剪切梁联结。

Description

本发明涉及到金属压力加工，即涉及到剪切板料的剪切机，它可以用于轧制车间的剪切生产线，也可以用于机械制造工厂的备料车间。

“捷克重工业”杂志1971年第八期，（布拉格）第13～16页，图7与图8中的用于剪切板材的剪切机是公知的，该剪切机包括机架和剪切梁，机架上固定着不动的下刀片。剪切梁与具有两根偏心轴的连杆联结。为了保证带移动刀片的剪切梁有所要求的位移量，在梁的一端装有与固定在机架上的滚柱互相配合的滑槽。剪切梁的另一端与动力汽缸协同动作。

上述剪切机的缺点是结构复杂，材量的用量大，这是因为它的运动链数量多，而且切入材料时的力量大。

苏联专利SU，A，742051中的剪切板料用的剪切机也是公知的，它也具有安装在机架上的不动的下刀片，以及固定在剪切梁上的移动的上刀片。在机架上还装有两根偏心轴，这两根轴在运动学上是互相联结的，并且与传动机构联结。“ ”形的剪切梁一端装在第一偏心轴的偏心轴颈上，而另一端通过连杆用铰接头和第二根偏心轴的偏心轴颈相连。

这种剪切机比前面的所说的那种稍微简单一些，因为只有剪切梁的一端直接装在偏心轴上。但是SU，A，742051中剪切机的结构也还相当复杂，它也有许多运动链，其中包括两根偏心轴，连接剪切梁和其中一个偏心轴的连杆，以及在轴之间传递运动的齿轮。此外，按着SU，A，742051的剪切机，在切入材料时也需要相当大的剪切力。和前面说过的结构一样，这是因为，偏心轴之间的运动链限制了剪切梁的转动，结果切入时的剪切角比正常的剪切过程的剪切角小，因而切入时的剪切力就比较大。这样，就使转动系统的功率增加，并且也使要使要承受这样大的剪切力的剪切机的机架的重量增加，也就是说，剪切机的金属消耗量增大了。

本发明的基本任务就是创造一种剪切板料的剪切机，在这种剪切机中，剪切梁和机架的联结方式，首先，是能简化剪切机结构，其次，能保证剪切梁的转角大，结果，就减小了切入板料时的剪切力，并且相应地减少了剪切机的传动功率和金属消耗量。

所提出的任务是这样解决的，即剪切板料的剪切机有固定在机架上的不动的下刀片和固定在剪切梁上的移动的上刀片，剪切梁装在带有传动装置的偏心轴的轴颈上，偏心轴则装在机架上，按着本发明，该剪切机另外还有一根摇臂，其一端用铰接头与机架联接，另一端与剪切梁联接。

剪切梁通过摇臂再和机架相连就可以只有一根偏心轴带动带有上刀片的剪切梁转动。和SU，A，742051中的剪切机相比，这样的结构更简单，而且运动链的数量较少，因为取消了第二根偏心轴、连杆和齿轮、以及传动这根偏心轴的传动齿轮。新的另件摇臂作为运动链承受的载荷比连杆小，所以相应的重量也轻。所有这些都简化了剪切机的结构，减少了它的金属消耗量。

所提出的结构所以能减少切入时的剪切力，是因为剪切梁只安装在一根偏心轴上，同时，实现剪切梁与机架的辅助连接的摇杆使剪切梁有可能配置成在上刀片切入材料之前与被剪切的板料之间有一个大的角度。减小切入时的剪切力就能降低剪切机传动装置的功率，以及减轻承受剪切力作用的所有另件的重量。

如果联接摇臂和剪切梁的铰接头的轴线与上刀片剪切刃线相交，而且，当上刀片在上极限位置和下极限位置时，该铰接头轴线所处的点位于一条垂线上，而联结摇臂和机架的铰接头的轴线则位于通过这条线中点的垂直线上，那就最好了。

这时就达到了上刀片在剪切动作的时间内剪切刃的水平位移最小，这对于被剪切的板料的质量有良好的影响。

根据实现本发明的一个实施例，在一台上刀片的剪切刃做成园弧状的剪切机中，装有剪切梁的偏心轴的传动机构是可以反向的，并且装备有限制偏心轮转角的装置，而且上述转角不大于300°。

由于偏心轴的反向运动限制转角，就达到了剪切机的传动装置功率进一步降低。这是因为，当传递给偏心轴的扭矩值是一定的，并且剪切速度也是一定的时，如果偏心轴不能满一周，则偏心轴每分钟的转数就可以减少。

根据实现本发明的另一个实施例，在一台上刀片的剪切刃做成园弧形的剪切机中，偏心轴的主轴颈的轴线与一条线的垂直线相交，这一条线是与下刀片的剪切刃成10′～1°30′角的并且通过剪切刃远离摇臂的那个端点的直线，以及从上述垂直线到上述下刀片剪切刃的端点的距离为刀片长度的0.3～0.7。

这种剪切机的结构可以进一步降低上刀片切入板料时的剪切力。

在上刀片的剪切刃呈直线的剪切机中，如果把联结摇臂和机架的铰接头做成装有传动装置的辅助偏心轴，就更好了。

这样就可能改变剪切角，特别是减小剪切薄板时的剪切角，其结果是薄板的剪切质量改善了。

下面参照附图，用详细描述的实现本发明的例子进一步说明本发明，附图中：

图1是按照本发明的剪切板料的剪切机，它的移动的上刀片有直线状剪切刃;

图2是图1的俯视图;

图3是按照本发明的剪切板料的剪切机，它的移动的上刀片具有弧形剪切刃;

图4是在图1和图3中所示的剪切机中，联接摇臂和机架的铰接头在上刀片处于极限位置时的位置;

图5是图3中所表示的剪切机实施例的俯视图;

图6是图3中所表示的剪切机的另一个实施例;

图7是图1中所表示的剪切机的实施例中的一个;

图8是图7中沿箭头A的视图;

图9a～9f表示用图1中所表示的剪切机剪切板料时的各个阶段;

图10a～10f表示用图3中所表示的剪切机剪切板料时的各个阶段;

图11a～11f表示用图5中所表示的当偏心轴向一个方向旋转的剪切机;

图12a～12f表示用图5中所表示的剪切机，当偏心轴向另一个方向旋转时剪切板料的各个阶段;

图13a～13c是图7和图8中所表示的剪切机中剪切角的变化。

按着本发明，剪切板料的剪切机包括机架Ⅰ（图1）、剪切梁2、偏心轴3和摇臂4。在机架1的下部固定有不动的下刀片5，下刀片水平地布置并且有直线剪切刃。移动的上刀片6固定在剪切梁2的下部。偏心轴3装在机架1上部的轴承上，并与电动驱动的传动装置联结，传动装置包括两个电动机7（图2）和装在机架内部的减速器8。之所以用两个电动机来传动偏心轴3，是为了减小传到减速器8齿轮的齿口的力量，这样能使齿轮模数和直径都做得小一些。原则上传动偏心轴3可以只有一个电动机。剪切梁2的上部用铰接头安装在偏心轴3的偏心轴颈上，并且偏心轴颈的轴线9（图1）和轴3的主轴颈的轴线10与剪切梁2的平面垂直。剪切梁2借助于铰接头11与摇臂的一端联结，摇臂的另一端则借助于铰接头12与机架1相联结。

在图1示出剪切机实施例中，移动的刀片6具有直线形的剪切刃，此时联接剪切梁2和摇臂4的铰接头11的轴线与移动刀片6的剪切刃所在的平面相交。这样就可以在剪切机工作时把移动刀片6的水平位移缩小到最小，而刀片的水平位移会使所剪切的板料错位。把移动刀片6的剪切刃做成直线形状对于剪切宽度比较窄的板料，一般是不超过2.5米最为有利。偏心轴3的尺寸决定于所剪切板料的厚度和宽度，还有剪切角，而剪切角要根据剪切材料所要求的质量来选择。

图3表示了一台剪切机，这台剪切机与图1中的剪切机的区别在于它的移动刀片6的剪切刃是呈园弧形的。这样的剪切机能保证所剪切的板材有更高的剪切质量，特别是在剪切比较厚的板材时。移动刀片6的剪切刃上所做成的园弧线的半径根据剪切角、所剪切的板料的厚度和刀片5和6的重叠量来决定。联结剪切梁2和摇臂4的铰接头11的轴线与上刀片6的剪切刃所在的园弧线相交。偏心轴3的电机驱动的传动装置和图2中所示的相似。

偏心轴3主轴颈10的轴线的位置和它的偏心量根据下列各种因素来选择。为了获得所剪切板材的高剪切质量（从板材的平整性和高质量的切口两点来看），必须保证上刀片6是这样移动的，即它好象是在有一定重叠量下沿着下刀片5滚动。为了在偏心轴3旋转时在下刀片5的全长上完成这样的滚动，偏心轴3的偏心轴颈9的轴线就要沿着一段摆线运动，这段摆线和一段以半径等于轴3的偏心距的园弧线的形状相当接近。由此可以知道，轴3的偏心距的值应该等于上述这段摆线的曲率半径。曲率半径通常算出摆线个别点的座标半利用渐近法而利用计算方法来确定。根据偏心距的数值可求出偏心轴3的主轴颈10的轴线位置。这时，从减小由传动装置传到偏心轴3的扭矩的观点出发，采用小的偏心距数值是有利的。把偏心轴3主轴颈10轴线的位置布置得离下刀片越近，偏心距的数值就可以越小。

在剪切机中，无论上刀片6的剪切刃是直线还是弧线，联结摇臂4和机架1的铰接头12轴线的最佳位置是这样确定的，即使得剪切过程中上刀片6剪切刃的水平位置最小。从这一目的出发，联接摇臂4和剪切梁2的铰接头11轴线的位置在相应于上刀片6处于上极限位置和下极限位置时的两个点，应当位于同一条垂直线14上，而联接摇臂4和机架1的铰接头12的轴线则应位于通过这条垂直线14的中点的水平线15上。带有上刀片6的剪切梁2的下极限位置在图4用虚线表示。如上所述，使上刀片6的剪切刃的水平位移最小，可以减少剪切刃的磨损，并改善所剪切的板料的质量。

图5是上刀片6具有弧线形剪切刃的剪切机的俯视图，它与图3中所示的剪切机的不同在于，偏心轴3的电机传动的传动装置是可以反向的，并且除了电动机7和减速器8之外，还有限制偏心轴3转角的装置，以及接受电动机7的控制系统16。限制偏心轴3转角的装置可以采用，例如控制器17。控制系统16用于按照控制器17发出的信号使电动机接受反向运转。类似的控制系统可见于A.B.BowapuHa等所著的“电力传动装置的控制”一书，能源出版社，（列宁格勒），1982年，第50页。因为控制器17和控制系统16是广为人知的装置，所以在图5中用示意方法表示。控制器17的轴和偏心轴3机械联结，而在电气上则控制器17通过控制系统16与电动机7相连，以便当偏心轴3转到规定角度时断电，并保证其反向运转。

由控制器17所规定的偏心轴3的转角不超过300°。转角的具体值要根据剪切机的最小开启高度来选择，这一高度等于被剪切的板料的厚度加上必要的间隙量，间隙量则决定于被剪切的板料的不平度。例如，当剪切宽度4800毫米、厚50毫米的板料时，偏心轴3的最佳转角为190°。如果偏心轴3所限定的转角超过300°是不适当的，因为这时电动机7的功率减小得不多。

图6表示另一种上刀片具有弧线形剪切刃的剪切机的实施例，按着这个实施例，带有上刀片6的剪切梁2、偏心轴3主轴颈10的轴线和摇臂4的两个铰接头11和12的两个轴线，相对于下刀片5的剪切刃转动一个角β，角β的大小在10′～1°30′范围内。此时偏心轴3主轴颈的轴线10的位置在垂直于线19的垂直线上，线19通过下刀片5还离摇臂10的那个端点并与下刀片的剪切刃成β角。线条19的垂直线18的位置在离开下刀片5远离摇臂4的那一端的距离为下刀片长度的0.3～0.7处的铰接头11和12相对于上刀片6剪切刃的位置和上面已经说过的并在图3和图4中所表示的一样。

当按上面所说的方法选择偏心轴3的偏心量时，这样的结构能保证上刀片6沿着这条斜线19滚动。在这种情形下，刀片5和6的重叠量将是变化的，它随着上刀片按图6中顺时针方向转动而增大。

将距离1减小到小于刀片5长度的0.3，或者超过刀片5长度的0.7，将明显增大传动装置的扭矩和功率，因而是不适宜的。

角β的值在上述范围内选择，以便一方面降低切入材料时的力量，从而减小传动偏心轴3的电动机7的功率，另一方面又保证板料在剪切后具有合格的质量。β角越大，切入时的力量越小，然而所剪切的板料的质量越差。

图7中给出了上刀片6具有直线剪切刃的剪床结构的又一个实施例。按照本发明，联结摇臂4和机架1的铰接头是一根偏心轴20，而摇臂4安装在这根轴20的偏心轴颈上。偏心轴20有一个传动装置，它是由电动机21（图5）和减速器22组成。偏心轴20的转动，使得有可能改变带着移动刀片6的剪切梁2的位置，从而能根据被剪切板料的厚度调整最佳剪切角。由于下述原因，最佳剪切角最好能调整。

上刀片6施加在板料13上的剪切力与所剪切的板料的最大厚度有关。剪切厚度小的板料时所需要的剪切力较小，而使用剪切机时不可能总是使用它的全部剪切力。如所周知，剪切力与板料厚度的平方成正比，而与剪切角的正切成反比。因此，剪切厚度等于板料最大厚度的0.7的板料，所需要的剪切力要比剪切最大厚度的板小一倍（0.7²＝0.49≌0.5），或者，如果使用这样大的剪切力，那么就可以把剪切角减小一倍（对于小角度而言，角的正切和角的大小成正比），这样就能提高剪切后所得到的板料的质量。

剪切机按下述方式工作。

当偏心轴3（图1）旋转时，它的偏心轴颈的轴线9作园周运动，即，既有垂直方向的位移，又有水平方向的位移。偏心轴3的偏心轴颈轴线9的垂直位移使联结剪切梁2和摇臂4的铰接头11的垂直移动，而偏心轴颈的轴线9的水平位移则使剪切梁2相对于铰接头11摆动。

带有上刀片6的剪切梁2是这样进行滚动的，即使得板料13的剪切是在最佳剪切角范围内进行。剪切角一方面是根据剪切所要求的质量来选择，另一方面，则要根据可以接受的剪切力来选择。在铰接头11的轴线与上刀片6的剪切刃这条线相交时，并且摇臂4的长度超过铰接头11轴线的垂直位移的10倍以上，那么剪切时刀片6的剪切刃的水平位移就不太大，实际上对剪切质量是没有影响。这一点在图4中表示得很清楚，从图4可见，由铰接头11所画出的园弧线与线条14之间的距离很小。

用上刀片的剪切刃呈直线形的剪切机剪切时，它的各个阶段用示意图示于图9a～9f。

在图9a所示的开始位置，偏心轴偏心轴颈的轴线9处于上极限位置，上刀片6在被剪切的板料13的上方处于水平位置。

当偏心轴相对于开始位置大约转了70°（图9f）时，偏心轴颈的轴线9产生的主要是水平位移，摇臂4这时向反时针方向转动。这时剪切梁2发生摆动-它的左端向下落，直到上刀片6和板料13接触并切入板料13的左上角。

当偏心轴续继转动，大约从70°转到135°的范围内（图9c）偏心轴颈9的轴线基本上进行垂直位移，带有刀片6的剪切梁向下落，真正实现板料13的剪切。

当偏心轴大约转到135°～225°的角度时（图9d），偏心轴颈的轴线9基本上是作水平位移，剪切梁2摆动，它的右角下落，剪切完板料13，并结束剪切。

当偏心轴续继转动（图9e与9f）时，带上刀片6的剪切梁2上升，回复到开始位置。

图3中所示的剪切机中，带上刀片6的剪切梁2的位移情形用图10a～10f来说明。

在开始位置（图10a），偏心轴颈的轴线9处于上极限位置，移动刀片6在板料13上方。

当偏心轴转动，例如向反时针方向转动时，上刀片6的右端倾斜，直至与板料13接触（图10b）。

偏心轴续继转动（图10c），当上刀片的右端切入板料13，并且在完全切入板料13的右半部分之后，上刀片6开始在有一定重叠量的情形下沿着下刀片5滚动。此时，沿板料13的全宽续继剪切。上刀片6滚动的情形示于图10c、10d和10c。这时偏心轴颈的轴线9沿着一段截断的摆线运动，这段摆线的曲率中心位于偏心轴轴颈的轴线10上。这样一段摆线和偏心轴颈的轴线9在轴3旋转时所画出来的那条园弧线重合的精确程度相当高。

剪切结束后（图10f）带有刀片6的剪切梁又回到开始位置。

图6中所示的剪切机的工作方式大致相同，不同的是上刀片6的滚动是沿着一条与下刀片5的剪切刃成β角的直线19进行的。这时，由于上刀片6相对于板料13的倾斜角度大，切入时的剪切角增大了，向剪切力则相应地减小了。

用图5中所示的剪切机剪切板料的过程用图11a～11f和图12a～12f来说明。

在图11a所示的剪切机的第一开始位置，偏心轴偏心轴颈的轴线9处在通过偏心轴主轴颈的轴线10的水平线附近的位置，例如在这条水平线的右边。开始电动机7（图5），偏心轴3开始向着顺时针方向旋转，上刀片6的右侧部分的剪切刃向下落并切入板料13（图11b）。随着偏心的转动，上刀片6剪切刃口右端更深地切入到板料13的全部厚度（图11c），然后自右向左完成剪切板料13的过程（图11d）。在完全剪切好板料13后，上刀片6从其右端开始向上提升（图11e）。当偏心轴的转角达到了控制器17（图5）所规定的值时，控制器即通过控制系统16关闭电动7，于是偏心轴就停止转动。此时，轴3的偏心轴颈的轴线9位于轴3的主轴颈轴线10的左边，近于通过轴线10的水平线（图115）。因此，剪切板料的全部过程在偏心轴3转了180°左右之后就完成了。

图11f所示出位置是在剪切机剪过一次之后，在刀片5和6之间送进被剪切的板料13，以便进行下一次剪切工序时的剪床时的剪床的第二开始位置。控制系统16（图5）开动电动机7反向旋转，此时偏心轴3向逆时针方向转动，于是就象上面描述的那样自左向右剪切板料13，如图12a～12f所示。

在剪切机的这一实施例中，传动装置的功率所以能减小，是由于完成一次剪切工序偏心轴不需要转360°角，而只要转过小于300°角就可以了。如所周知，电动机的功率N按N= (M_Th)/975 来确定，式中M_T-传递到偏心轴3（图5）的扭矩，h-轴3的每分钟转数。从所列出的关系中可知，当由所需要的剪切力决定的扭矩值一定时，偏心轴3的转速减低，电动机7所需要的功率就减小。因为在图5所示的剪切机中，偏心轴3每次转过小于360。的角度即完成一个剪切循环，所以在同样的剪切生产能力下，它的偏心轴的每分钟转数就只是偏心轴转一整圈才完成一次剪切循环的剪切机的 (α)/360 倍。剪切机的传动功率也相应减小了。从另一方面看，当图5中所示的剪切机的传动功率一定时，和偏心轴转360°完成一次剪切的剪切机相比，它就可以大大提高生产能力。

图7和图8中所示的剪切机的工作方式和图1中所示的剪切机相似，不同的是在剪切开始前要根据所剪切板料的厚度调整最佳剪切角。改变剪切角使之调整到最佳值是用电动机21的转动通过减速器22使轴20从规定的位置转过一个相应的角度。当轴20转动时，摇臂4的位置就移动，从而带动装在轴3上的剪切梁2也转动。图13a～13c中表示了剪切不同厚度的板材时，带有上刀片6的剪切梁的三种位置，即图13c表示剪切梁2的开始位置，图13a表示开始剪切最大厚度S的板料13之前上刀片6的位置。在此位置上，偏心轴20偏心轴颈的轴线转向剪切梁2的方面。剪切角达到最大值γ。图13c表示开始剪切厚度为最大厚度S的0.7或更小的板料13之前上刀片6的位置。偏心轴20偏心轴颈的轴线转向离开剪切梁2的方面，处于与剪切梁距离最大的位置。剪切角等于γ/2，即此图13f中的剪切角小一倍。这样就能提高薄板的剪切质量。

当偏心轴20的偏心轴颈处在中间位置时（与图13f和图13c中所示的位置相比）如果偏心轴20的位置保持不动，则剪切角的值在0.5γ-γ的范围内。切割板料的实际情形和图9a～9f所示的一样。

Claims (5)

1、一种剪切板料的剪切机，它有固定在机架(1)上的不动的下刀片(5)和固定在剪切梁(2)上的移动的上刀片(6)，剪切梁装配于安装在机架(1)的偏心轴(3)的偏心轴颈上，并且有传动装置(7、8)，其特征在于，它还附有一端用铰接头与机架(1)、另一端用铰接头与剪切梁(2)联结的摇臂(4)。

2、如权利要求1所述的剪切机，其特征在于，联结摇臂（4）与剪切梁（2）的铰接头（11）的轴线与上刀片（6）的剪切刃的那条线相交，并且，当上刀片（6）在上极限位置和下极限位置时，铰接头（11）轴线所在的那一点位于一条垂直线（14）上，而联结摇臂（4）和机架（1）的铰接头（12）的轴线则在通过线条（14）的中点的垂直线（15）上。

3、如权利要求1或2所述的剪切机，其上刀片的剪切刃呈园弧形，其特征在于，上面装有剪切梁（2）的偏心轴（3）的传动装置（7，8）做成可以反向的，并且配备有限制该偏心轴（3）的转角的装置（17），而且上述转角不大于300°。

4、如权利要求1或2所述的剪切机，其上刀片（6）的剪切刃呈园弧形，其特征在于，偏心轴（3）主轴颈的轴线（10）与线条（19）的垂直线（18）相交，线条（19）与下刀片（5）的剪切刃相交的角度范围在10′～1°30′之内，并且通过下刀片剪切刃远离摇臂（4）的那一个端点，而且，从上述垂直线（18）到上述下刀片（5）剪切刃的端点的距离是剪切刃长度的0.3～0.7倍。

5、如权利要求1或2所述的剪切机，其上刀片（6）的剪切刃呈直线形，其特征在于，联结摇臂（4）和机架（1）的铰接头做成配备有传动装置（21，22）的偏心轴（20）的形式。

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