[发明专利]恒锯切力变进给速度的锯架进给系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及卧式金属带锯床的锯架进给系统，尤其涉及一种恒锯切力变进给速度的锯架进给系统及其方法。

背景技术

相对车、铣、镗、磨、插、拉、锻等金属加工机床的全方位持续改良设计，长期以来锯床却未得到应有的重视，相反被认定只是一种简单的切断下料金属加工设备。目前，环境与资源的双重约束是发展经济时必需优先考虑解决的两大难题；精密铸造和精密锻造之所以能迅速崛起，相当程度上得益于在“两大难题”上的优异表现--资源节约与环境友好：减少了金属原材料的消耗，废料的减量化又降低了对环境的压力。同期，锯床行业的最大变化是带锯床逐步取代了传统的弓锯床、圆盘锯床，取得了锯床市场的支配地位，如美国的带锯床已达锯床总量的80~90%。锯切加工过程中，带锯床分别较弓型锯床、圆盘锯床节约材料56％、87.5％；因带锯床加工工件的锯切截面质量好于弓型锯床和圆盘锯床，从而减少了后续的加工量、提高了生产效率。随着现代制造工业朝着高效、高精度和低耗的方向发展，人们重新审视了锯床在切削加工中的定位、作用与地位：锯切定义为金属切削加工的起点，是零件加工过程中重要的组成环节；我国的锯床行业具有明显的地域特征，浙江缙云县占有全国70%以上的带锯床生产总量，2010年该县带锯床和特色机械装备实现工业产值143亿元。

国产锯床已取得长足进步，但与发达国家的同类产品相比，无论是技术指标、还是附加值均存在较大差距。三方面的原因造成我国锯床业大而不强的现状：首先，整体的科技实力尚不如人；其次，视带锯床为“简单切断设备”的陈旧理念阻碍了锯床的技术进步；最后，“宁为鸡头，不做牛尾”的传统观念作祟--基于专业化分工配套体系的高效锯床产业集群长期难产--各锯床厂家热衷主机、相互间“克隆”低价竞争。国产锯床的薄弱环节正如《机床工具行业“十二五”发展规划》指出的：在“数控系统和功能部件”。国产带锯床的主流数控系统是典型的电液控制系统，换言之，是由电气控制、液压驱动执行的系统。中低档带锯床的电气控制采用的是廉价的开关、继电器组合，液压系统限于开关量器件；国产高中档带锯床的电气控制一般采用PLC控制器，液压系统不乏模拟量器件（如比例阀）。乍一看，高中档国产带锯床的自动化水准尚可--锯切过程全自动化；但国产带锯床的锯切生产效率不及国外同行，锯条的消耗量又远高于国外同行，确是不争的事实。从做大到做强，必须改进粗放型的国产“数控系统和功能部件”；立足金属锯切的机理，开发新一代“数控系统和功能部件”，逐一补上国产带锯床的短板；幸运的是，在学术界和企业界的共同努力下，带锯床的相关理论问题取得突破并形成共识，下一步的努力可聚焦在理论研究成果的技术实现和工程应用上。

·锯条运动是水平锯切运动和垂直进给运动合成的复合运动；根据加工工件材料的硬度可确定最佳锯切速度值。

·进给运动的速度取值不仅与工件材料的硬度有关，而且应随工件的锯切宽度变化作出动态调整；恒锯切力有助于延长锯条的使用寿命、减少崩齿、断带事故率，以及锯床生产效率的最大化；现有技术条件下，尚无直接采集锯切力的可靠、实用、且价格合适的手段和方法。

·工件锯切进给（简称工进）由切入工进、锯切工进和切出工进组成，锯条切入和切出时的工况有别于锯切工进。虽然切入和切出在工进总耗时中微不足道，却是点接触过渡到充分接触（切齿数大于3~4）的动态过程或反之；锯条尤其是齿尖所受的冲击力往往过大、且呈现不可预测的随机性，是打齿、齿尖磨损的高危期；众所周知，航空业事故的80%以上发生在起飞降落阶段，这与带锯床的“打齿、齿尖磨损”事故何其相似？！因此，设计专门的应对措施是必要的；鉴于过渡过程的瞬时特性，“应对措施”的关注点是实时性和有效性（避免打齿和减缓齿尖磨损），其对锯床生产效率的影响完全不必考虑，毕竟切入工进、切出工进的耗时太小太少。

·为提高锯床的生产效率，工件锯切完成时，要求锯架在油缸的驱动下快速上升复位，准备进入下一个工作循环；锯床用户的大量报告和锯床生产厂商的测试结果表明：现有锯床的设计存在疏忽--锯架快速上升复往时，锯切料横截面会与锯条斜向分齿产生瞬间的剧烈摩擦；因此，这一疏忽亟待纠正。

迄今为止，带锯床较有代表性的知识产权成果综述如下：

·发明专利“智能锯切带锯床”（申请号201010562127.4），提出由锯条张紧液压缸压力传感器和模数AD转换单元构成锯条张紧力检测装置，由锯架进给液压缸位移传感器等构成电液伺服进给装置；使带锯条在整个锯切过程中承受的锯切功率恒定。