一、设备机械精度控制
1. 辊缝与平行度校准
确保上下刀轴辊缝在全宽范围内均匀一致(误差≤0.02mm),通过塞尺或专用检测工具逐段测量,避免因辊缝不均导致板材两侧剪切应力不一致,引发边浪或镰刀弯。例如,某冷轧钢板横剪机因中部辊缝偏大,剪切后板材出现中浪,调整辊缝后缺陷消除。
采用激光准直仪校准刀轴水平度和平行度(偏差≤0.05mm/m),防止刀具倾斜导致板材单侧受剪应力过大,产生侧弯。
2. 导向辊与支撑辊调整
确保进料导向辊与刀轴中心线垂直(偏差≤0.1mm),避免板材进入刀具时发生偏移,形成边缘波浪或扭曲。
根据板材厚度选择支撑辊间距(薄料间距≤200mm,厚料≤500mm),增强板材剪切时的刚性支撑,减少局部失稳变形。
二、工艺参数优化
1. 剪切速度与刀具间隙匹配
低速剪切(≤5m/min)适用于薄料(δ≤2mm),减少高速剪切引起的振动和应力集中;高速剪切(10~20m/min)需配合张力控制,防止板材飘移。
刀具间隙值取板材厚度的 5%~8%(如 δ=4mm 时,间隙 0.2~0.3mm),间隙过小易导致板材边缘撕裂,过大则产生毛刺和波浪边。
2. 张力控制技术
进料端张力辊提供预张力(薄料 5~10N/mm²,厚料 20~30N/mm²),出料端张力辊施加后张力,两者差值控制在 10% 以内,通过张力平衡抵消剪切过程中的横向应力。
配备张力传感器实时监测,当板材厚度波动或速度变化时,自动调整张力辊扭矩,避免因张力突变产生板形缺陷。
三、辊系设计与板形修正
1. 辊型设计(凸度 / 凹度补偿)
对于宽幅板材(宽度≥1500mm),工作辊设计 0.03~0.05mm 凸度,抵消剪切时中部应力集中,防止中浪产生。
采用液压分段支撑辊,根据板材板形检测数据,对局部区域施加额外压力(精度 ±1%),实时修正波浪变形。
2. 矫直辊后处理
在横剪机出口设置 2~3 组矫直辊,通过上下辊错位调节(错位量 1~3mm),对剪切后的板材进行二次矫平,重点消除边缘波浪和纵向弯曲。
矫直辊线速度比剪切速度高 2%~5%,形成微张力矫直,提升板形精度。
四、板形在线检测与反馈控制
1. 检测技术应用
安装激光板形仪于出料端,通过激光扫描测量板材横向各点厚度差(精度 ±0.01mm),实时生成板形曲线,识别边浪、中浪等缺陷位置及程度。
在板材表面粘贴应变片,监测剪切过程中应力分布,通过 PLC 系统自动调整刀具间隙或张力参数,实现闭环控制。
2. 智能控制系统
建立不同材料(如碳钢、不锈钢、铝合金)的板形数据库,输入板材规格后自动调用最优剪切参数(辊缝、张力、速度)。
基于检测数据,系统自动计算刀具偏移量或张力调整值(响应时间≤0.5s),动态修正板形缺陷。
五、材料特性与预处理
1. 根据材料调整工艺
对于高硬度材料(如硅钢、淬火钢板),采用阶梯式刀具(刀刃呈锯齿状),减少单次剪切力,配合低温冷却(-10℃~0℃)降低加工硬化引起的板形畸变。
对于低刚度材料(如铝板、铜板),降低剪切速度(≤3m/min),增大支撑辊密度(间距≤150mm),避免柔性材料在剪切中发生塑性变形。
2. 预热处理
对于易产生应力的材料(如厚板、合金钢板),剪切前预热至 50~80℃,降低材料脆性,减少剪切后的回弹变形。
六、常见板形缺陷与解决措施
缺陷类型:边浪
典型原因:边缘剪切应力过大,辊缝两侧不均匀
解决方法:调整两侧辊缝,增大边缘支撑辊压力
缺陷类型:中浪
典型原因:中部应力集中,刀具凸度不足
解决方法:增加工作辊凸度,降低剪切速度
缺陷类型:镰刀弯
典型原因:刀具平行度偏差,进料导向辊歪斜
解决方法:校准刀轴平行度,调整导向辊对中
缺陷类型:扭曲
典型原因:前后张力不平衡,板材刚性不足
解决方法:匹配前后张力,加密支撑辊间距