橋式圓盤鋸石機的結構設計要點

圓盤鋸石機是石材行業(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(nèi)市場現(xiàn)有的圓盤鋸石機從結構上劃分主要有三大類。第一類是單臂圓盤鋸石機，其主機的主要結構為棟梁通過拖板安裝在立柱上，由于其橫梁和主軸箱為一體式結構，當拖板帶動橫梁上下運行時便能帶動鋸片上下運動切割石材了，這類產(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。第二類是龍門式圓盤鋸石機，它的主要結構是由左右兩立柱、橫梁、滑箱等部件組成，采用橫梁上下運動的方法來帶動鋸片切割石材，此類產(chǎn)品剛性好，但結構復雜，造價較高。第三類是橋式圓盤鋸石機，它的主要結構由橫梁和縱使滑箱組成，彩滑板上下運行的方法帶動鋸片來石材，產(chǎn)品結構簡單、造價低，適用范圍廣。因此，市場的占有率很高。國內(nèi)的很多石材設備生產(chǎn)商都生產(chǎn)此種產(chǎn)品。雖然各個廠家生產(chǎn)的橋式圓盤鋸石機外形基本類似，但其結構設計上仍有不少差別，筆者以此類產(chǎn)品為例，粗淺地闡述對其結構設計的幾點看法。

一、橫梁及其相配拖板的設計

橫梁和拖板是鋸石機的關鍵零件，它們的結構設計和制造精度直接影響到設備的加工精度，在設計是應注意以下幾點：

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(nèi)廠商出道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型軌旋轉在鋸片的后端一側，將平軌旋轉在鋸片上方一側。因為當鋸片切割石材時將產(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型旋轉鋸片一側勢必會影響到鋸片的運行精度，繼而影響到石材產(chǎn)品的質量。若采用雙V型軌導向這咱影響便不必考慮了。其次應該注意拖板的長度應大于兩導軌中心距的2.5～3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)過磨削的橫梁比不磨削的橫梁其壽命要長二到三年。

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

4.耐磨材料的使用：拖板在棟橫梁上滑動時摩擦力較大，因此不少廠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，也不會對導軌造成大的損害，從而延長了設備的使用壽命。由于摩擦系數(shù)變小了，拖板運行時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，其位置也隨之發(fā)生改變。實驗證明減速機帶動拖板勻速運行時此其靜止的位置約高了0.15～0.2mm。鋸大型機切割石材時進出鋸的速度較慢而前進時的速度較快，加之切削抗力的變化對此種摩擦狀態(tài)的影響加劇，從而造成鋸片位置的變化，這種變化易造成鋸片進出石料時發(fā)生“掃道子”現(xiàn)象。因此設計時應綜合考慮以上問題。

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兩導向所隨的正壓力不同，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，在鋸片相對于原位置發(fā)生了偏擺，這種現(xiàn)象會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)將導致金剛石的過早脫落和鋸片基體的過早疲勞破壞。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公位置。

二、齒輪、齒條的結構設計

鋸片的往復街是由減速機帶動齒輪，通過齒輪和齒條的嚙合來實現(xiàn)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(shù)盡量取小值。實踐小模數(shù)齒條比大模數(shù)齒條的嚙合平穩(wěn)性要好。齒條的模數(shù)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(shù)及模數(shù)的選擇除依據(jù)齒條外也可參考鋸石機工作時的切割速度，目前各個廠家大多采用變頻率為工頻或稍高為宜，使齒輪、齒條的嚙合產(chǎn)生振動，工作時易導致金剛石切頭的過速磨損，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小也會因受力不均引起嚙合振動，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

前后滑板也是格式鋸石機的關鍵零件之一。前后滑板的長寬之比可達1：4，屬于細長件之列，除了應合理設計其形狀，合理排布肋筋的位置外，還應對其毛坯實行時效處理，從而使加工后的零件長時間保持良好的精度。前后滑板的材質最好采用HT200（材質一定要達標）。因為石材加工屬于斷續(xù)切削）振動很大，而灰口鑄鐵具有良好的吸震性能，可以吸收振動提高石材產(chǎn)品的質量。有的廠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，但吸震性太差，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，在設計時應注意以下幾點。

1.結構型式的選?。含F(xiàn)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最好彩整體式結構，因為分體式結構勢必會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的方式。目前主軸前端的軸承大多采用輕窄系列圓錐小辮子軸承，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(nèi)夾盤結構形式的選擇：安裝鋸片的內(nèi)夾盤和主軸的聯(lián)接應設計為可拆卸聯(lián)接。實踐證明內(nèi)夾盤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很大的便利。因為夾盤經(jīng)常裝卸鋸片，主軸箱中的油封損壞頻繁，如果夾盤和主軸為一體，那么維修夾盤或更換油封均要拆下主軸箱卸下主軸后方能進行費工費時而分體式結構就方便多。

4.齒輪形式的選擇：主軸箱內(nèi)的減速齒輪，最好采用斜齒齒輪，因為斜齒輪重合系數(shù)大，承載能力強，不易發(fā)生崩齒、打齒的現(xiàn)象，且運行平衡、無雜音。設計時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。實踐證明斜齒齒輪的壽命比直齒齒輪要長1～2年。

五、結構設計上的其他問題

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，其前后絲母采用大小組合的方式來設計。因為鋸石機工作時屬于切削對前端絲母有微動磨損的情況，加之前端絲母要也隨大部分的切削力，因此磨損較后側絲母要快。設計絲母時前端絲母應比后側絲母稍長，再者在絲母的上端應留儲油槽，便于儲存潤滑油從而延長絲杠絲母的壽命。

2.帶輪中心距的調(diào)節(jié)方法：由于不少石材廠設備較少，因此很多廠商均希望設備能一機多用，希望鋸石機既能安裝直徑1.6m的鋸片，還能安裝直徑2.2m甚至直徑2.5m的鋸片。由于鋸片直徑相關較大，為保證鋸片在工作時有合適的線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(diào)節(jié)兩帶輪之間的距離，現(xiàn)有鋸石機采用的是直接調(diào)式電機支柱的辦法，這樣的方法因受電機結構的限制調(diào)節(jié)范圍小，有時往往需要更換三角帶后才可以滿足工作要求。不如將電機安裝到輔板的辦法來改變兩帶輪的中心距，這種方法調(diào)節(jié)范圍大，一種型號的三角帶便可配合多個大小不等的帶輪，而且操作方便，快捷。

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