□ 新乡天丰机械制造有限公司 王雪梅 郭勤军
摘要：冷弯成型（Cold Roll Forming）是一种先进的金属板材常温下的成型技术，从20世纪八九十年代在我国得到广泛的应用。成型是连续的，但是产品的使用是分段的，合适的剪切方式和剪切方法，是整条生产线保持较高生产效率的基础。本文主要探讨冷弯成型中切断模式和定长精度。
关键词：冷弯成型；切断模式；定长精度
新乡天丰机械制造有限公司自上世纪九十年代涉足冷弯行业，已从事冷弯成型装备的开发和应用20余年，涉猎建筑、环保、立体车库、汽车、仓储、光伏支架、高速公路护拦、电缆桥架、板材、纵横剪等冷弯生产线的开发和应用，在规模和产品品种类型为业内领先，客户分布层次和行业广泛，产品行销世界各地。公司先进的切断模式和定位定长精度，广泛应用在现场生产中，满足了广大用户产品质量要求。
冷弯成型设备中，剪切形状及剪切精度是生产线重要的环节，为满足多种多样的产品外观及定长精度，剪切模式也各不相同，现将切断方式归类，进行探讨，按切断方式:可以分为带锯片的切断方式和带切刀的切断方式，带锯片的切断方式通过旋转锯片或带锯对产品进行切割，由于是通过旋转或移动对产品切割，整体的工作效率较低，速度慢，并且成本较高.带切刃的切断方式使用动定刀，利用刀片的相互移动形成刃口对产品进行剪切，该方式效率高，速度快，一次投资较大，单次使用成本低，在冷弯成型线中得到广泛的应用.带切刀的切断方式基本分为三种方式:单刃切刀(平切)，单刃斜切刀(错切)和双刃切刀(落料切).平切是传统的切断方式，使用于结构比较简单的冷弯成型产品，错切是对有较复杂外形的产品进行切断的方式，在动定刀上切割出产品外形的型腔，根据产品的外形确定产品的剪切方向，一次对产品进行切断工作，非常适用于复杂板型，由于其切割原理的问题，个别边角会出现撕裂或压塌的问题，当客户对产品质量可以容忍的时候，该方式使用较多，动定刀的切断驱动力基本为液压.气动. 当复杂板型无法保证切断质量时，使用落料切方式:切断刀在进出料测两下切刀中间，使用上刀的刃口对产品按板型进行切断，由于产品外形被下面两侧刀板约束固定，在剪切时产品的变形最小，剪切的质量也是最好的，但是使用该切断方式有废料，同时剪切行程长，剪切时间长，有些产品为提高材料的利用率，不选择使用该切断方式，（见表2.1）实际使用中，可将切断模式分为三大类：1、停机切断模式 2、集中冲孔切断模式 3、随动切断模式。
1）板材停机切断模式：停机切断模式，是用旋转编码器通过测长机构，与板材接触，被动旋转来控制型材定长的方式工作；当编码器计数到达低速区间后，成型主机由变频器控制减速，降为低速运行，之后运行到设定长度，停止成型机运行后进行切断的一种模式。由于在线接触测长，在加减速和接触摩擦时，由于夹紧力、速度差和摩擦系数的不稳定.定长精度基本上控制在±2mm内，当实际精度超过于±2mm时，可以通过适当加长低速运行区的运行长度来进一步提高精度。成型主机驱动电机一般为异步电机。该定位方式在厚板成型时，由于板材变形后塑性变形的回弹，现场会出现长度达到后的后退情况，现场需要电机增加制动来保证停机的准确性。
2）板材上有孔测孔停机切断模式：先冲孔，后成型切断的冷弯生产线，由于工件送料长度过长和送料过程中的翘曲等影响因素，为保证孔在型材上的绝对位置，消除累计误差，现场经常使用“传感器定位+编码器”测长的一种切断方式。这样的模式在需要保证精度的部位使用工件前期孔或设定工艺孔，使用传感器检测该孔位后，再结合编码器来定位，减少了输送和原材料变形翘曲的影响.定长精度较高，精度误差±1mm，若板材料厚度超过3mm时，精度有所下降，约±1.5mm。所有的厚板成型停机切断误差均大于薄板。
当传感器因板型原因设置的安装位置较远时，光纤（传感器）对射检测信号不稳定，定长精度不准，这时可使用激光传感器检测，该传感器发光距离远，光束集中，检测效果较好，板长误差能保证在±1mm以内。若将成型机驱动电机由普通电机改为伺服电机，由于伺服电机的启动加速、停止性能更稳定，能将板长误差控制在±0.5mm以内。
有些客户的产品板型几乎所有孔距和定长都有公差限制，我们使用前面的分步冲孔和剪切有累积误差，达不到图纸要求，必须采用高分辨率编码器计长测量，一步送料，同时完成所有冲孔和切断工作.靠调整模具位置和剪切位置或直接加工保证，这种方法简单直接，精度高，缺点是设备投资和模具成本费用高，生产线长度较长。经常用在有较高精度要求，常规送料难以保证精度的产品生产中使用。
1）伺服跟踪切断模式：经常用在成型速度较快，要求生产效率高的产品生产中使用，如龙骨、C\Z型钢、高速护栏等产品。
（1）伺服跟踪定长切断模式：成型主机匀速运行，切刀在原点位置等待，伺服电机根据成型机中安装的旋转编码器，读取成型机运行的速度及位置信号，当位置信号到达，剪切架启动，伺服电机带动切刀做追踪模式，当伺服速度与工件速度一致时开始剪切。这种模式与伺服跟踪剪的设计精度有关，当伺服跟踪剪架中的机架加工精度和直线导轨、滚珠丝杆选择合理，一般能实现定长精度±1mm之内，重复精度0.1毫米。
（2）有孔伺服跟踪切断模式：成型主机匀速运行，切刀在原点位置等待，伺服电机根据成型机中安装的旋转编码器，读取成型机运行的速度及位置信号，当传感器检测到标点后，启动测量一个设置长度，长度到达后，伺服电机带动切刀做追踪、等速区切断，返回原点的工作模式。一般能实现定长精度±1mm之内。
2）插销定位随动剪切模式：此模式的前提，板材的冲孔位置固定，切断刀口与插销间距等于冲孔到板材端头长度。运行过程：成型机连续运行，传感器检测孔数量或旋转编码器测量长度，即将到达插销定位孔位置时，成型机降速运行，插销提前伸出，滑入定位孔，送料夹紧卸荷，工件处在自由状态定位，然后夹紧带动模具随动移动，切刀开始切断，动作完成后，插销退回，模具通过气缸推回原点。
此种模式在孔小和板薄情况下不合适。孔小插销强度差，板薄会将孔推变形；插销定位随动剪切模式，定长精度一般在±0.5mm以内。这种模式插销形状和长度设计时注意。
3）定尺随动切断模式：切刀刀口与定位挡铁位置固定，通过旋转编码器辅助控制成型机速度，实现速度切换，减少冲击惯性，机械定长的一种工作模式。较适合规格少，长度单一的产品。
当工件接近定位挡铁时，成型机变慢速运行，当工件碰上定位挡铁，成型剪和死挡铁装置离开原点一起运行，开始剪切，剪切完成后，定位挡铁装置让开工件，成型剪气动复位，回到初始状态，成型机继续变高速出料。此种模式当料较厚（大于1.5mm以上)，工件长度大约在2-3米时比较准确，精度在±1mm以内，设计合理状态好能实现切断精度±0.5mm。
4）斜切随动剪切模式：成型机匀速运行，通过传感器或者旋转编码器测量切断位置，切断信号到达，启动斜切随动切刀下降，回位气缸放气，板材通过切刀刃口，带动整个模具移动，执行切断，切断完成，回位气缸将模具推回原点位置，等待下一次的剪切。这种模式适合成型剪重量较轻，型材有一定强度的场合。
总之，孔间精度和长度精度满足客户要求，按客户要求控制，是整线综合性能的体现，上述模式和剪切精度要求，能否达到上述精度数值，影响因素很多，看机器的整体性能和选择的剪切模式是否合适。
参考文献：
[1]冷弯成型技术手册 [加] 乔治哈姆斯编著.刘继英 艾正青 译.化学工业出版社.
[2]冷弯型材自动跟踪切断系统研究.何跃著.研究生论文.
DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2017.04.031
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