CN112605455A - 往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了往复移动滚剪的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置及方法和方法。往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，包括安装在机座上并依次传动配合的非晶合金带材卷料、带料托板、送料滚筒、多孔陶瓷滑动吸附盘，吸附收片机构和升降式收料仓；送料滚筒与多孔陶瓷滑动吸附盘之间设有横切装置，横切装置包括上滚剪刀片盒下滚剪刀片。本发明采用滚剪方式以圆刀滚剪代替直刀横剪，进行超薄带材的横剪成型加工，得到更佳带材剪切加工质量，大幅提高剪切刀具寿命。

Description

往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置和方法

技术领域

本发明涉及非晶合金带材(包括其他超薄金属带材)剪切成型领域，特别涉及往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置及方法。

背景技术

非晶态合金又称为玻璃态合金，由于其原子排列无序、不存在晶体结构，具有高强度、高硬度和耐腐蚀性，以及优异的软磁性能、对应力不敏感、电阻率较大、涡流损耗较低没有磁晶各向异性等特点。同时，由于用非晶合金等软磁材料制成的元件具有体积小、输出功率大、效率高、温度稳定性好等优点，所以可广泛地用于高频变压器、大功率铁芯、传感器、扼流圈、互感器、滤波互感元件、霍尔电流传感器集束磁芯及各类电焊机、电源等的磁芯。据相关研究，非晶合金变压器与传统变压器相比，空载损耗和负载损耗分别降低了75％与20％左右，节能效果十分明显。利用新型节能非晶合金变压器代替普通变压器是电力规划中提高输变电设备效率的有效措施。

铁基非晶合金带材具有优异软磁性能，厚度薄、硬度高、脆性大、强度大，尤其是材料软磁性能对所受应力异常敏感，属于典型难加工硬脆材料，机械加工十分困难，极大的阻碍了非晶合金带材推广和应用。非晶合金带料制备后通常需要按行业标准和具体所需宽度要求进行裁边和分条，得到宽度一致且边缘质量良好的带材，再根据所需长度进行横剪加工用以制备变压器铁芯或其他电力电子铁芯。由于非晶合金带料厚度仅为 0.02-0.03mm左右，对剪切刀具及其剪切加工工艺要求高，并且非晶合金材料成本高，因此良好的剪切加工工艺和剪切质量对非晶带材广泛应用具有决定性意义。

铁基非晶合金带材在宏观尺度的剪切加工中，在刀刃作用下剪切面边沿区域发生少许弹性变形、随即脆性断裂形成剪切分断面，室温下非晶合金的剪切是由压应力作用下进行的非均匀形变过程，剪切变形高压应力产生的突出问题包括：材料的磁性能损伤、加工表面残留微裂纹、刀具磨损率高达电工钢的千倍级，由此导致铁基非晶合金带材剪切加工表面完整性差和刀具使用寿命短，同时，刀具磨损快性能保持性差又加剧了加工表面完整性恶化，以至恶性循环。另一方面，现有铁基非晶合金带材的剪切成型加工会在铁基非晶合金带材剪切加工面残留微观脆断裂纹、加工表面完整性和尺寸精度差，最终导致非晶合金电磁铁芯在服役期间磁致伸缩等诱因造成微观裂纹扩展、继而产生碎屑严重影响非晶合金变压器服役期间性能和寿命。对非晶合金带材来说，由于其既薄又硬，现有技术的直刃横剪成型加工，难以达到所需的剪切断面质量，同时刀具磨损异常严重，面临相比于纵剪分条更大困难。

非晶合金带材横剪成型加工如采用其他方式，诸如砂轮片切割，会产生大量灰尘且分切断面质量差，利用激光切割，不仅成本高，而且分切断面可能出现晶化现象等问题，难以达到剪切成型加工质量要求。

本发明的目的在于提供一种非晶合金带材横剪成型工艺方法及其装置，用以解决非晶合金带材横剪成型加工难题。

发明内容

本发明提供了往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置及方法，以解决非晶合金带材横剪成型加工困难、刀具磨损严重、剪切断面毛刺大、片材形状和尺寸偏差大等问题。

往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，包括安装在机座上并依次传动配合的非晶合金带材卷料、带料托板、送料滚筒、多孔陶瓷滑动吸附盘，吸附收片机构和升降式收料仓；

送料滚筒与多孔陶瓷滑动吸附盘之间设有横切装置，横切装置包括与机座固定安装的滚剪刀机组安装架、设置在滚剪刀机组安装架上的滚剪刀机组横向移动机构以及驱动滚剪刀机组横向移动机构的滚剪刀横向移动驱动电机，滚剪刀机组横向移动机构上设有其驱动横移的滚剪刀轴安装U形架，滚剪刀轴安装U形架上臂安装有上滚剪刀片，滚剪刀轴安装U形架下臂安装有下滚剪刀片。

在一些实施方式，还包括非晶合金带材放卷张力控制机构，非晶合金卷料放卷通过非晶合金带材放卷张力控制机构以控制张力拉出，并通过带料托板、送料滚筒、多孔陶瓷滑动吸附盘的协同作用实现带材纵向定尺寸移动，带材被送出确定的长度后被吸附于多孔陶瓷滑动吸附盘面处于定位夹紧状态。

在一些实施方式，还包括上橡胶圈、驱动上滚剪刀片的上滚剪刀驱动伺服电机、下橡胶圈和驱动下滚剪刀片的下滚剪刀驱动伺服电机，上滚剪刀驱动伺服电机与下滚剪刀驱动伺服电机相向旋转，上滚剪刀片和下滚剪刀片的旋转方向和旋转速度与滚剪刀横向移动驱动电机、滚剪刀横向移动机构的参数相协调，达到滚剪刀刃滚剪速度与横向移动速度的匹配。

在一些实施方式，上滚剪刀片和上橡胶圈与下滚剪刀片和下橡胶圈在轴向交叉布置形成成对滚剪刃口，上滚剪刀片和下滚剪刀片之间的侧向间隙采用螺纹机构轴向精确调整位置，满足非晶合金带材所需滚剪刀侧向间隙要求。

在一些实施方式，上滚剪刀片和上橡胶圈与下滚剪刀片和下橡胶圈在轴向交叉布置形成成对滚剪刃口，上滚剪刀片和下滚剪刀片之间的径向间隙采用螺纹机构精确调整上下滚剪刀轴之间的位置，满足非晶合金带材所需滚剪刀径向间隙要求。

在一些实施方式，带材剪切后形成横剪成型片材，横剪成型片材通过吸附收片机构运送到升降式收料仓中进行叠片收纳。

往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、将非晶合金带材通过非晶合金卷料放卷；

步骤S2、通过张力控制机构以控制张力拉出非晶合金带材并通过多孔陶瓷滑动吸附盘定位固定拉出的非晶合金带材；

步骤S3、通过上滚剪刀片和下滚剪刀片对固定的非晶合金带材进行往复横向剪切成型；

步骤S4、通过多空陶瓷滑动吸附盘将切割成型后的非晶合金带材进行叠片收纳。

在一些实施方式，上滚剪刀片和下滚剪刀片分别由上滚剪刀驱动伺服电机和下滚剪刀驱动伺服电机驱动，上滚剪刀片和下滚剪刀片轴向布置形成滚剪刃口，滚剪刃口对非晶合金带材进行横向剪切成型。

在一些实施方式，其中步骤S3中，上滚剪刀片和下滚剪刀片通过滚剪刀机组横向移动机构进行横向移动驱动，上滚剪刀片和下滚剪刀片的旋转方向和旋转速度与滚剪刀横向移动驱动电机、滚剪刀横向移动机构的参数相协调。

根据本发明目的提供的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工方法，针对超薄非晶合金带材等，采用成对滚剪刀往复移动进行横向剪切加工，实现连续剪切加工过程并保持其稳定，保证剪切加工断口质量，有效消除刀具刃口微观擦撞，大幅提高剪切刀具寿命。

根据本发明目的提供往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，将非晶带材放在送料平台上，非晶合金卷料放卷以控制张力拉出，送出确定的长度后被吸附于多孔陶瓷盘面处于固定状态，由成对滚剪刀构成的滚剪机组沿带材横向移动实现非晶合金带材的横向剪切成型加工，剪切成型的片材通过吸附机构运送到升降式收料仓进行叠片，实现了非晶合金带材高效横向剪切成型加工，滚剪机组沿带材横向可以往复移动提高剪切加工效率。

本发明具有以下优点：采用滚剪方式以圆刀滚剪代替直刀横剪，进行超薄带材的横剪成型加工，得到更佳带材剪切加工质量，大幅提高剪切刀具寿命。

附图说明

图1为本发明的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置的正面视图；

图2为本发明的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置的俯视图；

图3为本发明的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置的剪切刀具安装结构图。

附图标记说明：1-非晶合金带材料卷；2-非晶合金带材放卷张力控制机构；3-带材托板；4-送料辊筒；5-上滚剪刀驱动伺服电机；6-上滚剪刀片；7-上橡胶圈；8-多孔陶瓷吸附滑动盘；9-吸附式收片机构；10-横剪成型片材；11-升降式收料仓；12-下滚剪刀片；13-下橡胶圈；14-滚剪刀机组安装架；15-滚剪刀轴安装U形架；16-下滚剪刀驱动伺服电机；17-滚剪刀机组横向移动机构；18-滚剪刀横向移动驱动电机；19-机座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、2、3所示，本发明的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置包括非晶合金带材料卷1和非晶合金带材放卷张力控制机构2安装在机座19上；带材托板3和送料辊筒4安装在机座19上并保证相互位置关系；多孔陶瓷吸附滑动盘8安装在机座19上；上滚剪刀片6、上橡胶圈7 和上滚剪刀驱动伺服电机5安装在滚剪刀轴安装U形架15上臂；下滚剪刀片12、下橡胶圈13和下滚剪刀驱动伺服电机16安装在滚剪刀轴安装U形架15下臂；滚剪刀轴安装U形架15安装在滚剪刀机组安装架14上；滚剪刀机组安装架14安装在机座19上；吸附式收片机构9安装在机座19上可以将横剪成型片材10按位置叠放在升降式收料仓11之中。多孔陶瓷吸附滑动盘8在机座19上能够精确控制位置、沿带材纵向滑动距离实现定尺寸移动；滚剪刀轴安装U形架15在滚剪刀横向移动驱动电机18、滚剪刀机组横向移动机构17的驱动下实现沿带材横向移动并且滚剪切断带材实现定尺寸加工；上滚剪刀驱动伺服电机5与下滚剪刀驱动伺服电机16旋转方向相反；上滚剪刀片6、下滚剪刀片12的线速度方向与滚剪刀轴安装U形架 15工作进给方向相反；上滚剪刀片6、下滚剪刀片12的切削刃线速度大小与滚剪刀轴安装U形架15大小相同；上滚剪刀片6与下滚剪刀片12的侧向间隙和径向间隙通过其安装在滚剪刀轴安装U形架15上的位置调节；侧向间隙和径向间隙设置为0～1mm，非晶合金带材料卷1放料张力通过非晶合金带材放卷张力控制机构2设定。

工作状态时：

先将非晶带材料卷1安装好，带材经非晶合金带材放卷张力控制机构2 进入带材托板3与送料滚筒4之间，通过多孔陶瓷吸附移动盘8固定带材并拉出设定的长度；上滚剪刀片6在上滚剪刀驱动伺服电机5驱动下旋转并根据需要设定旋转方向，下滚剪刀片12在下滚剪刀驱动伺服电机16驱动下与上滚剪刀片6相向旋转，滚剪刀机组横向移动机构17在滚剪刀横向移动驱动电机18的驱动下带动带动上滚剪刀片6和下滚剪刀片12沿带材横向移动完成对带材的横向剪切；剪切成型的非晶合金片材为横剪成型片材10，横剪成型片材10一直被多孔陶瓷吸附移动盘8吸附，并被吸附收料机构9吸附摆放在升降式收料仓11之中，完成一个剪切成型加工周期。

实施例2

往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工方法，本实施例采用实施例1 的采用往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，加工方法具体包括如下步骤：

步骤S1、将非晶合金带材通过非晶合金卷料1放卷；

步骤S2、通过张力控制机构2以控制张力拉出非晶合金带材并通过多孔陶瓷滑动吸附盘8定位固定拉出的非晶合金带材；

步骤S3、通过上滚剪刀片6和下滚剪刀片12对固定的非晶合金带材进行往复横向剪切成型；

步骤S4、通过多空陶瓷滑动吸附盘8将切割成型后的非晶合金带材进行叠片收纳。

上滚剪刀片6和下滚剪刀片12分别由上滚剪刀驱动伺服电机5和下滚剪刀驱动伺服电机16驱动，上滚剪刀片6和下滚剪刀片12轴向布置形成滚剪刃口，滚剪刃口对非晶合金带材进行横向剪切成型。

其中步骤S3中，上滚剪刀片6和下滚剪刀片12通过滚剪刀机组横向移动机构17进行横向移动驱动，上滚剪刀片6和下滚剪刀片12的旋转方向和旋转速度与滚剪刀横向移动驱动电机18、滚剪刀横向移动机构17的参数相协调。

上滚剪刀片6和下滚剪刀片12的旋转方向和旋转速度与滚剪刀横向移动驱动电机18、滚剪刀横向移动机构17的参数根据不同非晶合金带材的厚度和硬度等进行针对设计。

同时也根据不同非晶合金带材的厚度对剪刀侧向间隙和怪向间隙的要求进行调整，通过螺纹机构进行精确调节，间隙调节为0～1mm之间。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于：包括安装在机座(19)上并依次传动配合的非晶合金带材卷料(1)、带料托板(3)、送料滚筒(4)、多孔陶瓷滑动吸附盘(8)，吸附收片机构(9)和升降式收料仓(11)；

所述送料滚筒(4)与多孔陶瓷滑动吸附盘(8)之间设有横切装置，所述横切装置包括与机座(19)固定安装的滚剪刀机组安装架(14)、设置在滚剪刀机组安装架(14)上的滚剪刀机组横向移动机构(17)以及驱动滚剪刀机组横向移动机构(17)的滚剪刀横向移动驱动电机(18)，所述滚剪刀机组横向移动机构(17)上设有其驱动横移的滚剪刀轴安装U形架(15)，所述滚剪刀轴安装U形架(15)上臂安装有上滚剪刀片(6)，所述滚剪刀轴安装U形架(15)下臂安装有下滚剪刀片(12)。

2.根据权利要求1所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于：还包括非晶合金带材放卷张力控制机构(2)，所述非晶合金卷料放卷(1)通过非晶合金带材放卷张力控制机构(2)以控制张力拉出，并通过所述带料托板(3)、送料滚筒(4)、多孔陶瓷滑动吸附盘(8)的协同作用实现带材纵向定尺寸移动，所述带材被送出确定的长度后被吸附于多孔陶瓷滑动吸附盘面(8)上并处于定位夹紧状态。

3.根据权利要求1所述的一种往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于：还包括上橡胶圈(7)、驱动上滚剪刀片(6)的上滚剪刀驱动伺服电机(5)、下橡胶圈(13)和驱动下滚剪刀片(12)的下滚剪刀驱动伺服电机(16)，所述上滚剪刀驱动伺服电机(5)与下滚剪刀驱动伺服电机(16)相向旋转，所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)的旋转方向和旋转速度与滚剪刀横向移动驱动电机(18)、滚剪刀横向移动机构(17)的参数相协调，达到滚剪刀刃滚剪速度与横向移动速度的匹配。

4.根据权利要求3所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于：所述上滚剪刀片(6)和上橡胶圈(7)与下滚剪刀片(12)和下橡胶圈(13)在轴向交叉布置形成成对滚剪刃口，所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)之间的侧向间隙采用螺纹机构轴向精确调整位置，满足非晶合金带材所需滚剪刀侧向间隙要求。

5.根据权利要求3所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于：所述上滚剪刀片(6)和上橡胶圈(7)与下滚剪刀片(12)和下橡胶圈(13)在轴向交叉布置形成滚剪刃口，所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)之间的径向间隙采用螺纹机构精确调整上下滚剪刀轴之间的位置，满足非晶合金带材所需滚剪刀径向间隙要求。

6.根据权利要求1所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于：所述带材剪切后形成横剪成型片材(10)，所述横剪成型片材(10)通过吸附收片机构(9)运送到升降式收料仓(11)中进行叠片收纳。

7.往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工方法，采用权利要求1至6任一所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工装置，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤S1、将非晶合金带材通过非晶合金卷料(1)放卷；

步骤S2、通过张力控制机构(2)以控制张力拉出非晶合金带材并通过多孔陶瓷滑动吸附盘(8)定位固定拉出的非晶合金带材；

步骤S3、通过上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)对固定的非晶合金带材进行往复横向剪切成型；

步骤S4、通过多空陶瓷滑动吸附盘(8)将切割成型后的非晶合金带材进行叠片收纳。

8.根据权利要求7所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工方法，其特征在于：所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)分别由上滚剪刀驱动伺服电机(5)和下滚剪刀驱动伺服电机(16)驱动，所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)轴向布置形成成对滚剪刃口，所述成对滚剪刃口对非晶合金带材进行横向剪切成型。

9.根据权利要求8所述的往复移动滚剪的非晶合金带材横剪加工方法，其特征在于：其中步骤S3中，所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)通过滚剪刀机组横向移动机构(17)进行横向移动驱动，所述上滚剪刀片(6)和下滚剪刀片(12)的旋转方向和旋转速度与滚剪刀横向移动驱动电机(18)、滚剪刀横向移动机构(17)的参数相协调。

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