余國政，劉 歡，朱世安

（1.廣東精美特種型材有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511500；2.廣東豪美新材股份有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

引言

鋁是一種銀白色輕金屬，是地球上含量極豐富的金屬元素，其蘊(yùn)藏量在金屬中居首位。在自然界中，鋁主要以化合物的形式存在，其分布極廣。鋁具有特殊的化學(xué)、物理特性，不僅重量輕、質(zhì)地堅(jiān)，而且具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐熱性和耐核輻射性，鋁及鋁合金是當(dāng)前用途十分廣泛的、最經(jīng)濟(jì)適用的材料之一，是現(xiàn)代工業(yè)中最具有競爭力的金屬，它的使用僅次于鋼鐵，為第二大類金屬，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料[1-4]。

鋁棒是鋁產(chǎn)品的一種，是將鋁水和其他合金配合成一定的比例，經(jīng)過一系列的制作工藝，最終鑄造成各種直徑、長度不一的圓柱形棒。鋁棒在鑄造完成后需要對(duì)鋁棒進(jìn)行切割，最后鋁棒對(duì)進(jìn)行熱熔擠壓變形成所需的鋁合金型材。因此，鋁棒是鋁合金中使用量非常大的一類中間產(chǎn)品。而隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，鋁棒的應(yīng)用越來越廣，廣泛應(yīng)用于航空、船舶制造、汽車制造、機(jī)械設(shè)備、模具制造、五金制品和工藝品等行業(yè)，逐漸成為應(yīng)用最多的合金[5]。

1 現(xiàn)有鋁棒切割技術(shù)缺陷

眾所周知，常溫下的鋁棒材質(zhì)較硬，一般通過鋁棒鋸切機(jī)來進(jìn)行切割，傳統(tǒng)的鋁棒鋸切機(jī)如圖1所示。鋁棒的鋸切工作步驟如下：一是鋁棒到進(jìn)料鋸床滾道后，人工滾動(dòng)鋁棒至進(jìn)料輥道；二是通過進(jìn)料輥道將鋁棒輸送至鋁棒棒頭定尺機(jī)構(gòu)處定尺，鋸切機(jī)切掉鋁棒棒頭，通過出料輥道輸送至鋁棒棒尾定尺機(jī)構(gòu)處定尺，然后鋸切機(jī)切掉鋁棒棒尾；三是人工滾動(dòng)成品鋁棒至出料鋸床滾道，并沿出料鋸床滾道將成品鋁棒滾動(dòng)至打捆裝置處打捆。

圖1 常用的鋁棒鋸切機(jī)

對(duì)鋁棒的鋸切工作步驟進(jìn)行分析，可以知道現(xiàn)有的鋸切方法存在以下幾個(gè)方面的缺陷：

1）現(xiàn)有的鋁棒在鋸切過程中會(huì)產(chǎn)生大量的鋁屑，這些鋁屑高速飛濺，容易傷害到工作人員，而且飛濺出的鋁屑會(huì)對(duì)工作環(huán)境造成污染。

2）當(dāng)大規(guī)模切割鋁棒時(shí)，掉落的鋁屑可回收再利用，經(jīng)過一定的工序，再將鋁屑回收成鋁錠則需要大規(guī)模的生產(chǎn)，浪費(fèi)了大量的時(shí)間，提高了生產(chǎn)鋁棒的成本。此外，整個(gè)鋸切的過程均需人工操作，工作效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

3）傳統(tǒng)的鋁棒鋸切機(jī)無法將鋁棒固定牢固，使得鋁棒在進(jìn)行鋸切時(shí)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，造成鋁棒鋸切出現(xiàn)誤差，進(jìn)而導(dǎo)致鋸切出的鋁棒質(zhì)量較低，對(duì)排產(chǎn)及成品率有一定的影響。

因此在生產(chǎn)中，使用傳統(tǒng)的切割機(jī)直接對(duì)鋁棒切割時(shí)鋁屑亂飛，危害工人的身體安全，切割質(zhì)量差，不易控制長度，工作效率低等各種問題。為此，設(shè)計(jì)一種改進(jìn)型安全高效鋁棒鋸切機(jī)來解決上述問題。

2 改進(jìn)型安全高效鋁棒鋸切機(jī)設(shè)計(jì)方案

2.1 改進(jìn)型鋸切機(jī)結(jié)構(gòu)

改進(jìn)型鋁棒鋸切機(jī)，包括工作臺(tái)和防護(hù)罩等結(jié)構(gòu)，如下頁圖2—圖4所示[6]。工作臺(tái)頂端的一側(cè)固定設(shè)有兩個(gè)固定塊，兩個(gè)固定塊一側(cè)的中部分別通過第一電動(dòng)伸縮桿與其中兩個(gè)弧形夾板一側(cè)的中部固定連接，工作臺(tái)頂端的中部均勻開設(shè)有若干通孔。工作臺(tái)正面的中部開設(shè)有第一方形滑槽，且第一方形滑槽的內(nèi)部與通孔的底端相通。第一是方形滑槽內(nèi)壁的兩側(cè)分別與收集盒的兩側(cè)滑動(dòng)連接，工作臺(tái)頂端的另一側(cè)固定設(shè)有兩個(gè)電動(dòng)滑軌，兩個(gè)電動(dòng)滑軌的內(nèi)壁分別通過滑塊與兩個(gè)活動(dòng)塊的底端滑動(dòng)連接，兩個(gè)活動(dòng)塊一側(cè)的中部分別通過第二電動(dòng)伸縮桿與另外兩個(gè)弧形夾板一側(cè)的中部固定連接。此外，工作臺(tái)頂端的兩邊側(cè)均開設(shè)有第二方形滑槽，兩個(gè)第二方形滑槽的內(nèi)壁分別通過滑塊與防護(hù)罩底端的兩邊側(cè)滑動(dòng)連接。防護(hù)罩內(nèi)壁頂端的一側(cè)固定設(shè)有第三電動(dòng)伸縮桿，第三電動(dòng)伸縮桿的底端通過連接塊與鋸切電機(jī)頂端的中部固定連接，鋸切電機(jī)的輸出軸通過轉(zhuǎn)軸與鋸切輪一側(cè)的中部固定連接。

圖2—圖4中：1—工作臺(tái)；2—第一方形滑槽；3—收集盒；4—工具柜；5—萬向輪；6—防護(hù)罩；7—觀察窗口；8—第二方形滑槽；9—固定塊；10—第一電動(dòng)伸縮桿；11—弧形夾板；12—凹槽；13—通孔；14—電動(dòng)滑軌；15—活動(dòng)塊；16—第二電動(dòng)伸縮桿；17—第三電動(dòng)伸縮桿；18—鋸切電機(jī)；19—鋸切輪；20—隔音板

2.2 改進(jìn)型鋸切機(jī)工作原理

改進(jìn)型鋸切機(jī)的操作過程和工作原理如下：

1）先啟動(dòng)電動(dòng)滑軌開關(guān)，電動(dòng)滑軌將活動(dòng)塊移動(dòng)至最右端，然后將鋁棒通過防護(hù)罩的進(jìn)料口伸入防護(hù)罩內(nèi)。

2）啟動(dòng)第一電動(dòng)伸縮桿開關(guān)和第二電動(dòng)伸縮桿開關(guān)，第一電動(dòng)伸縮桿帶動(dòng)弧形夾板向中部移動(dòng)，以對(duì)鋁棒的一端進(jìn)行固定，接著第二電動(dòng)伸縮桿也帶動(dòng)弧形夾板向中部移動(dòng)，以對(duì)鋁棒的另一端進(jìn)行固定，使得鋁棒可被固定牢固，以防止鋁棒鋸切時(shí)出現(xiàn)誤差，進(jìn)而保證鋸切出的鋁棒質(zhì)量。

3）待鋁棒固定好后，啟動(dòng)第三電動(dòng)伸縮桿開關(guān)，第三電動(dòng)伸縮桿將鋸切輪下移，使鋸切輪與鋁棒進(jìn)行接觸。

4）待鋸切輪與鋁棒接觸后，啟動(dòng)鋸切電機(jī)開關(guān)，鋸切電機(jī)帶動(dòng)鋸切輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以對(duì)鋁棒進(jìn)行鋸切操作。在此鋁棒鋸切過程中會(huì)產(chǎn)生大量的火花和碎屑，此時(shí)防護(hù)罩會(huì)將火花和碎屑隔離在防護(hù)罩內(nèi)，以防止火花和碎屑對(duì)操作人員的身體健康造成威脅，同時(shí)碎屑會(huì)通過通孔進(jìn)入滑槽內(nèi)的收集盒中，便于操作人員清理鋁棒碎屑，進(jìn)而可有效減輕操作人員的勞動(dòng)量。

5）待鋁棒鋸切完成后，電動(dòng)滑軌將活動(dòng)塊移動(dòng)至最左端，此時(shí)鋸切后的鋁棒會(huì)從防護(hù)罩的出料口處伸出，進(jìn)而完成整個(gè)鋸切操作。

2.3 改進(jìn)型鋁棒鋸切機(jī)可以解決的技術(shù)缺陷

1）通過所設(shè)計(jì)的防護(hù)罩可以將鋁棒鋸切時(shí)產(chǎn)生的火花和碎屑隔絕在防護(hù)罩內(nèi)，以防止火花和碎屑對(duì)操作人員的身體健康造成威脅。

2）改進(jìn)型鋁棒鋸切機(jī)鋸切鋁棒產(chǎn)生的碎屑被防護(hù)罩隔絕后，接著通過通孔掉入滑槽內(nèi)的收集盒中，便于操作人員清理鋁棒碎屑，進(jìn)而可有效減輕操作人員的勞動(dòng)量，提高工作效率。

3）改進(jìn)型鋁棒鋸切機(jī)先通過第一電動(dòng)伸縮桿和弧形夾板對(duì)鋁棒的一端進(jìn)行固定，接著再通過第二電動(dòng)伸縮桿和弧形夾板對(duì)鋁棒的另一端進(jìn)行固定，使得鋁棒可被固定牢固，以防止鋁棒鋸切時(shí)出現(xiàn)誤差，進(jìn)而保證鋸切出的鋁棒精度達(dá)到要求。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)的鋁棒鋸切過程中存在較多的缺陷，如產(chǎn)生很多火花和碎屑，對(duì)操作人員的身體健康造成威脅、碎屑會(huì)四處飛濺，不便操作人員清理，影響工作效率，對(duì)環(huán)境造成一定的影響，鋁棒由于容易發(fā)生移動(dòng)，切割精度差等。改進(jìn)型鋁棒鋸切機(jī)通過所設(shè)計(jì)的防護(hù)罩將火花和碎屑進(jìn)行隔離，碎屑通過通孔進(jìn)入收集盒內(nèi)，通過電動(dòng)伸縮桿和弧形夾板對(duì)鋁棒進(jìn)行固定，可以有效防止火花和碎屑對(duì)操作人員的身體健康造成威脅，減輕操作人員的勞動(dòng)量，提高工作效率，確保鋸切出的鋁棒精度符合要求，是一種安全的、高效的鋸切機(jī)。