高健

【摘 要】隨著市場競爭的越來越激烈，對產(chǎn)品的質(zhì)量、精度、包裝質(zhì)量的要求越來越嚴格。本文分析了影響倍尺飛剪剪切長度準確性（即剪切精度）的因素，認為通過對飛剪剪切時間、飛剪剪切初始位角度和飛剪測量長度方法等采取相應(yīng)的控制方式或方法能夠顯著改善倍尺飛剪的剪切精度，并在生產(chǎn)實踐中提取剪切成品長度數(shù)據(jù)加以了證明。

【關(guān)鍵詞】倍尺飛剪 飛剪剪切時間 剪切初始位角度 測量長度方法

倍尺飛剪是大棒生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，它將軋制后的成品大棒進行分段，剪切長度的準確性（即剪切精度）影響到熱鋸鋸切出定尺成品的根數(shù)，即影響成材率。 經(jīng)過長時間的分析、研究，本人認為影響倍尺飛剪剪切長度準確性的因素有：飛剪剪切時間；飛剪剪切初始位角度；飛剪測量長度方法。下面結(jié)合某特鋼廠大棒項目倍尺飛剪的設(shè)計、調(diào)試及實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行說明。

1 飛剪剪切時間

飛剪的運動過程為：從原始位開始運動，加速到設(shè)定的剪切速度，并以剪切速度經(jīng)過剪刃相交的剪切位置，此后飛剪以設(shè)定的減速速度經(jīng)過剪切原始位，此時飛剪剪軸運行已超過360度進入反爬區(qū)域，飛剪以設(shè)定的較小的反向速度運行至原始位停止。飛剪的剪切時間指的是剪刃從原始位開始運動至剪刃接觸到軋件的位置。此時從飛剪速度、電流曲線上看，速度曲線有缺口，電流出現(xiàn)波峰。

飛剪剪切后停在原始位的角度影響剪切時間，角度不同，則飛剪運動的路程不同，剪切時間也就不同。由剪切長度計算公式（a）、（b）、（c）如下：

（a）倍尺剪切長度=倍尺長度-軋件速度*剪切時間；（b）切頭時軋件過熱檢距離=熱檢距飛剪距離+切頭長度-軋件速度*剪切時間；（c）切尾時軋件離開熱檢距離=熱檢距飛剪距離-切尾長度-軋件速度*剪切時間。所以，如能保證剪切時間一定，則剪切長度一定。

實際生產(chǎn)過程中，飛剪剪切速度隨成品規(guī)格不同而不同，由此造成飛剪剪切時間也不相同，據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，飛剪剪切時間內(nèi)的運動過程為加速運動過程及勻速運動過程，不同規(guī)格對應(yīng)不同的設(shè)定速度因而對應(yīng)不同的加速度，因此無法由公式推導(dǎo)計算出準確的時間。在本系統(tǒng)中，經(jīng)過實驗，不同剪切速度對應(yīng)得剪切時間范圍為：0.7-1.2s，我們將剪切時間固定設(shè)為1s，生產(chǎn)每個規(guī)格產(chǎn)品時，根據(jù)現(xiàn)場測量幾根成品的數(shù)據(jù)再手動修正設(shè)定剪切長度來彌補剪切時間計算不準造成的剪切長度誤差，即可保證得到需要長度的剪切成品。

2 飛剪剪切初始位的角度

一般飛剪控制系統(tǒng)確定零位均采用在剪刃減速機軸上安裝擋鐵，配合接近開關(guān)進行絕對零位標定，并將飛剪的初始位角度定為0度。如圖1所示，但由于接近開關(guān)的靈敏度造成位置檢測不精確，因而造成每次零位標定的位置不一致，從而使飛剪每次停在原位角度都存在一定的誤差。本套控制系統(tǒng)中采用編碼器零脈沖標定零位的方法，編碼器零脈沖位的位置固定，以此位置為絕對零度位置，再去確定飛剪的初始位角度數(shù)值，從而使飛剪的停在原位角度誤差為零，多次剪切后測得初始角最大誤差2--3度，最小誤差0.01度。本套飛剪控制系統(tǒng)由剪切停止位角度偏差造成的成品棒材長度誤差在允許范圍內(nèi)，因此未做剪切停止位定位程序，如果誤差較大，可在控制程序引入剪切后停止位自動定位程序。以下進行數(shù)據(jù)說明。

在兩次剪切間原始位誤差為2度以上的時候，剪切時間曲線如下圖2、3所示：第一次切頭剪切前原始位角度86.66，剪切完成后原始位角度89.65，再次倍尺剪切后原始角89.65；剪切時間分別為：1.03s、1.00s。此時末機架為第6架軋機，出口速度0.8m，兩次剪切時間誤差造成的軋件長度誤差為0.03*0.8=0.024，而剪切長度設(shè)定為幾十米，這種方式下的誤差可以滿足生產(chǎn)精度要求。再抽取一支成品3次剪切的記錄，第一次切頭剪切前原始位角度88.95，第一次倍尺剪切后原始位角度90.00，再次倍尺剪切后原始角89.3，三次剪切后原始角90.0，剪切時間分別為：0.91，0.91，0.913，造成的長度誤差可忽略不計。

3 測長方法

測長方法有速度積分測長和計數(shù)器測長。實踐證明計數(shù)器測長方法更為準確。本套飛剪控制系統(tǒng)測長方式為高速計數(shù)模板測長，飛剪前熱檢檢測到有鋼信號，計數(shù)模板開始測量末架軋機編碼器發(fā)來的脈沖數(shù)。根據(jù)末架軋機的輥徑、減速比可計算出每個脈沖對應(yīng)軋輥周長的長度當量，當計數(shù)模板計數(shù)到設(shè)定長度值時，給出飛剪剪切信號，飛剪開始動作。脈沖當量的準確性直接影響測長準確度，由于編碼器旋轉(zhuǎn)每周脈沖數(shù)是定值，所以必須要求末架軋機的輥徑、減速比數(shù)據(jù)準確。實際生產(chǎn)中，這兩個數(shù)據(jù)難以精確，誤差難免，尤其是輥徑參數(shù)，根據(jù)觀察的實際數(shù)據(jù)，實際產(chǎn)品長度總大于計數(shù)器計算長度，因而計算脈沖當量的輥徑應(yīng)是小于工作輥徑，具體數(shù)值無法確定，但某個規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的誤差基本恒定。

現(xiàn)場抽查以下規(guī)格產(chǎn)品，記錄數(shù)據(jù)如下：

來料直徑450mm 長7.26m，重9.027t 成品直90mm，成品定尺長度：6.0m，考慮到冷縮率，每根熱鋸定尺為6.1m。理論計算長度450*450/90/90*7.26=181.5m，液壓剪切頭及高壓水除鱗均造成長度損耗。末機架8V，速度 1.2m/s，切頭長度0.6m，實際切頭420mm。剪切刀數(shù)：2刀。第一刀設(shè)定54.55m，第二刀設(shè)定60.5m。第一刀實際出成品定尺9根，頭尾余料0.3m、0.2m，第一根剪切成品長度 6.1*9+0.2+0.3=55.4，與設(shè)定相比誤差0.85m。第二根成品出定尺成品10根，頭尾余料0.3m、0.2m。成品總長：6.1*10+0.3+0.2=61.5m，與設(shè)定相比誤差1.0m。第三根成品出定尺成品10根，頭尾余料0.3m、0.7m，成品總長：6.1*10+0.3+0.7=62.0m。熱檢測量長度174.73m，實際成品長度0.42+55.4+61.5+62.0=179.32，誤差179.32-174.73=4.59m。此規(guī)格生產(chǎn)過程中，第一、二刀剪切長度及誤差基本恒定，但第三根成品長度隨原料重量不同而有所不同。

來料直徑450mm，長7.26m，重9.027t 成品直130mm，成品定尺長度：6.37m，考慮到冷縮率，每根熱鋸定尺為6.5m。理論計算長度450*450/130/130*7.26=86.99m，液壓剪切頭及高壓水除鱗均造成長度損耗。末機架6V，速度 0.6m/s，切頭長度0.35m，實際剪切0.5m。剪切刀數(shù)：1刀。 第一刀設(shè)定37.92m。第一刀實際出成品定尺6根，頭尾余料0.2m、0.2m，第一根剪切成品長度 6.5*6+0.2+0.2=39.4，與設(shè)定相比誤差1.48m。第二根成品出定尺成品7根，頭尾余料0.2m、0.3m。成品總長：6.5*13+0.4+0.5=85.4m。熱檢測量總長度82.1m，誤差3.3m。此規(guī)格生產(chǎn)過程中，第一刀剪切長度及誤差基本恒定，但第二根成品長度隨原料重量不同而有所不同。

由以上分析可知：不同規(guī)格成品飛剪剪切時間可通過手動修改附加長度設(shè)定加以克服；飛剪每次剪切后初始位角度如相差較大可引入自動定位程序加以克服；而飛剪測量長度方法中輥徑的確定還需要進一步的研究。