摘要： 锯切是型材加工中的一个关键环节，目前的技术中，大部分的型材都是用锯床来进行切割的，在锯床进行锯切之前，必须先将已被锯切的型材放到锯床中进行锯切，在锯切结束之后，还必须将已被锯切的型材拿出来，并将其码垛储存起来。此外，目前的技术中，还不能将型材检测、分料和打码等工序整合在一起，因此，自动化水平较差，生产效率较低。在以上的锯切工艺中，耗费了大量的人力，而且工作效率低下，无法控制，很难维持锯机的持续运转，而手工从锯机上取出和卸下型材时，很可能会划破手指，造成安全隐患。

关键词：型材加工；钢材锯切；锯切生产线

一、引言

CN212552048U是第一条“全自动锯切流水线”，该流水线包含一个进料系统，一个锯切系统，一个分料系统，一个检测系统，一个打码系统，一个下料系统，一个控制系统[1]；所述的一种所述的所述上料区，所述的上料区与所述的第一输送装置相面对地配置，而所述的上料区中的所述第一机械手，以及所述的第1输送装置；卸料区，配置在所述第二输送装置的对面，所述卸料区，所述第二机械臂置于所述第一机械臂和所述第二传送装置之间；第一输送机构，锯切系统，分料系统，检验系统，打码系统，以及第二输送机构，按顺序将型材放入，锯切，分料，检验，打码，出料；本发明的控制系统与上料系统，锯切系统，分料系统，检测系统，打码系统，下料系统[2]。这种装置虽然通过控制系统实现各工位的自动化协同工作，但是该方案中，上料前仍然需要进行人工分料，确保材料被逐根放入生产线中进行加工，生产效率降低，且人工取放型材存在被割伤的风险。

二、钢材切割现状

（一）切割浪费严重

中国是一个钢铁生产国、消费国，但同时也是一个钢铁废料国。中国在2005年的钢铁产量和消费量已达三亿多吨，而世界上的钢铁产量只有十一亿多吨！中国每年的国内生产总值仅占全球国内生产总值的5%；但是，中国每年的钢铁消耗占全球总消耗的25%以上[3]。

据《世界银行关于钢结构的数据》的数据显示，在发达国家，如美国，日本，德国，在这些国家，钢结构的切削，焊接等过程中，平均有30%的损失，而在中国，印度，巴西，这些国家，则有40%的损失，这些国家的损失，要比这些国家多出10%。中国在2005年度的钢铁消费量已经达到了三亿多吨，如果再增加百分之十的消耗，一年就会增加三千万吨的消耗！如果一吨钢铁的平均数为5000元，那么中国每年的钢铁浪费就高达1500亿元。

（二）人工钢材切割方式问题

简易的手工切割，由切割工用火烧或电浆烧成的气体切削工具，在钢片上进行切削。在中国的中小型切焊业中，人工切削十分常见，造成了大量的钢资源的浪费。传统的人工切削技术存在切削质量差，效率低，且通常需二次切削，且切削人员难以对切削过程中的最优切削进行规划与应用，在浪费钢资源的同时导致人工成本增多，多次加工导致人工受伤几率增多。纯手工切割方式在反复的运钢，锯钢中容易导致疲劳，导致操作变形，在投放钢材时会导致投放位置的偏差，在操作切割机时，容易误伤到手指，效率最低，受伤几率最大[4]。

半自动化的机器切割，由切割工操纵手推式切割机、剪切机，并配有一台锯机，用来切削扁平、卷边的矩形板料，也可以切削 H型钢等异型材。在机械切割方面，尽管与人工切割相比，它的切割质量和切割效率都有了很大的提升，但它的切割方式并没有发生任何的变化和提升，它依然与人工切割一样，按照传统的切割顺序，依次进行切割下料。由于机器切削的高效性，使得切削工无法对切削过程进行充分的思考与计算，在工作中容易导致操作失误，造成安全隐患。

高级数字控制切割，由切割工操作数字控制的火焰，等离子，激光，或水力切削机床，以实现对任何形状的工件进行大规模、高效率的切削。数控切削技术是一种新兴的切削技术，它正在逐渐替代传统的人工切削、机械切削技术。数控切削技术在加工质量和效率上都比普通切削技术有了很大的提升，尤其是在加工各种形状零件时，更是可以替代人工切削。因为数控切割具有更高的切割效率，所以它的套料编程也变得更为复杂。但是高级数字控制切割实现全自动钢材切割，全程避免人工接触，极大的降低了人工操作导致的生态损害，同时极大的增加了钢材切割的效率[5]。

三、新型锯切装备改进

一种自动锯切生产线，包括自动上料装置、移料机构、锯切系统、打磨打码检测装置和控制系统；自动上料装置，用于自动分散整捆材料并单根输出，所述自动上料装置包括分料机构，所述分料机构可平铺工件并逐根输出；打磨打码检测装置，对工件端面进行打磨修整并逐件打码标记，所述打磨打码检测装置包括组合式打磨机构和打码机构，所述打码机构连接于控制系统；移料机构，用于将材料从分料机构输出后开始沿自动锯切生产线延伸方向输送的传动设备；锯切系统，用于根据预设数据对单根材料进行锯切分段；

其中，所述锯切系统设置于自动上料装置与打磨打码检测装置之间，所述自动上料装置、锯切系统和打磨打码检测装置通过移料机构串联。

控制系统对整条自动锯切生产线进行电子串联，并提前录入待加工材料的形状、尺寸、长度等信息；移料系统则对整条自动锯切生产线进行机械串联。生产线中所包括的自动上料装置相较于传统生产线中自动抓取材料放入移料机构使其进入生产加工中的功能不同，还具备分料功能。可将整捆待锯切材料分散平铺，并利用移料机构逐根输至锯切系统进行切割处理，切断后的型材被运输至组合式打磨机构，利用组合式打磨机构的移动式双端打磨装置进行端部打磨，确保切段后的材料符合预设断面平整度要求。打磨完成并检测合格后对工件进行打码标记，最后输出生产线完成自动化加工，本方案所公开的自动化锯切生产线从整捆放入自动上料装置直至加工完成收集成品均为自动化处理，正常流程下无需人工参与，仅当各工位出现检测异常时通过人工排异，故此本申请所公开的自动锯切生产线自动化程度高于现有技术，生产效率显著提升。

四、工艺改进应对措施

一种自动锯切生产线，包括自动上料装置、移料机构、锯切系统、打磨打码检测装置和控制系统。

自动上料装置包括无料检测系统和输料组件，所述分料机构包括托料组件和挡料组件，所述无料检测系统连接于控制系统，所述托料组件与挡料组件上、下对应设置，所述输料组件沿分料机构延伸方向设置，所述托料组件与挡料组件均与无料检测系统连接。所述挡料组件包括纵向设置的升降机构和连接于升降机构下端的挡料部，所述挡料部跨设于输料组件上方，所述升降机构上设置有连接于无料检测系统的升降编码器。所述分料机构还包括连接于无料检测系统的抬料组件，所述抬料组件包括设置于分料机构首端的抬杆，所述抬杆侧方设置有抬杆升降部。所述托料组件包括升降托板，所述升降托板侧方设置有移动部，所述移动部可沿分料机构延伸方向移动。所述托料组件用于在材料平铺后进行逐根移动。进一步的，所述分料机构尾端设置有推料组件和滚子组件，所述推料组件可将单根材料推至滚子组件上，所述滚子组件设置于分料机构与锯切系统之间。

移料机构包括设置于自动上料装置上的输送带和设置于组合式打磨机构上的承料辊道。所述输送带与承料辊道作用相似，均用于承载材料或工件向前输送实现工位间的切换。本实施例中，人工将整捆材料（圆料或方料）吊入捆料架上后，可实现将材料自动分散后单根送出，全程无须人工控制，实现无人操作。

整捆材料进入自动上料装置后，开始如下步骤：首先，控制系统预先储存待锯切材料的形状、尺寸、长度等信息，接收到控制系统发出的信息后，控制挡料组件根据材料尺寸自动调整到适当高度，具体来说，升降编码器将采集到的尺寸信息转化为电信号输出至挡料组件内的升降机构，使得挡料部移动到略高于单根材料的高度，移料装置复位至零位，准备工作完成。

接下来将整捆材料吊入捆料架，无料检测系统持续监测材料是否吊入完毕，检测到无料时抬杆自动抬升，将材料向固定边移动；分料减速机通过传轴、链轮与链条将分料块向上抬升，分料块将几根材料抬到顶部落在移料机构的输送链条上，驱动输送链条的输送减速机通过输送链条将材料向前移动，输送到位信号采样后，输送链条停止；此时挡料组件的挡料部将单层材料以上的叠放上层材料挡住，将材料实现单层平铺。接着托料组件的托料减速机移动，将托料气缸移动到靠边的两根材料之间，托料气缸动作，升降托板抬升将单根材料托举到高于挡料部高度，托料减速机通过托料丝杆移动到滚子组件上方，托料气缸复位，将材料放置在滚子上，推料组件动作，将材料推至滚子固定挡边后返回，滚子组件将整根材料向前输送；整根材料输入锯切系统。锯切系统根据控制系统内程序预设尺寸对材料进行锯切分段，锯切后移料机构将材料分段后得到的工件输送至组合式打磨机构。

在组合研磨机构中，通过夹具和传送机构来夹紧工件，将其从远处运送至研磨设备的研磨工位，就位后，起动提升装置，进行研磨，待研磨设备中，起动挤压装置中的压紧器，将其挤压，并将其夹紧，再起动研磨电机，使研磨轮转动，研磨轮升起，研磨工件的正面进行研磨。

在抛光结束之后，抛光轮开始向下移动，当它移动到最初的位置之后，装夹输送机构会将工件夹住，并将其传送到检测装夹输送机构的工位上，当检测装夹输送机构把工件夹紧之后，装夹输送机构会将工件松开，然后检测装夹输送机构会将工件送到切口视觉检测工位。

视觉检测装置利用伺服电机和滚珠丝杆，将其下降到了规定的位置。在对工件的切口进行检测的过程中，视觉照相机将切口图像传送到系统，并对其进行判定。在进行了切口检测之后，视觉检测装置利用伺服电机和滚珠丝杆，将其提升到了最初的位置。在视觉检测装置上升到位之后，检测装夹输送机构将工件运送到了长度检测工位，在该工位到位之后，测长装置开始下降。在降落就位后，启动一、二测长杆，由测长杆测量出被测物的长度，并传送至系统进行判定。在长度检测通过之后，第一测长臂和第二测长臂会返回到最初的位置，在它们就位之后，测长设备开始上升，在上升到位之后，检测装夹传送机构会将工件传送到打码识别设备的打码部，这里说的打码部就是激光打码设备。在激光打码设备中，由伺服电机与滚珠丝杆将其降至规定的位置，对工件进行激光打码，在激光打码结束之后，由识别部分上的扫码照相机设备将所扫描的激光打码的图像传送给系统。在反馈符合要求之后，激光打码装置就会利用伺服电机和滚珠丝杆提升到初始位置，当视觉检测装置上升到位之后，就会把工件输送到移料机构的输送链板上，在它到位之后，检测装夹输送机构的夹钳被松开，然后把工件放在移料机构的链板输送装置上，所说的链板输送设备包含了一个延伸的链板，该链板输送设备的链板驱动电机将工件输出打磨检测打码机构到盛料架位置。在该储物箱位置设有多个储物箱，可将不同长短的工件集在一起进行储藏。

五、实施效果

自动锯切生产线有如下有益效果：（1）通过在上料装置上增设分料机构，自动分散整捆材料并逐根输入生产线，再配合移料机构连贯进行锯切-打码-检测的自动加工，显著提升自动化程度和加工效率，减少人工参与，杜绝安全事故；（2）本方案所公开的自动化锯切生产线从整捆放入自动上料装置直至加工完成收集成品均为自动化处理，正常流程下无需人工参与，仅当各工位出现检测异常时通过人工排异，故此本申请所公开的自动锯切生产线自动化程度高于现有技术，生产效率显著提升；（3）挡料组件通过升降编码器确定单层材料高度，并反馈至控制系统结合无料检测系统所收集数据发送对应单层材料高度的升降信号至升降机构，升降机构接收信号并调整挡料部的高度，使得挡料部移动至对应高度，以此对叠放材料进行推挡，自动实现材料平铺；（4）移料机构对锯切后不同规格的工件输送至不同长度的盛料框内完成工作，以此实现分组出料。。

结论：

针对现有技术中锯切生产线自动化程度不够理想，各工序之间存在衔接迟滞，尤其是上料前仍需要人工参与分料而影响生产效率的问题，本文介绍了一种自动锯切生产线，通过在上料装置上增设分料机构，自动分散整捆材料并逐根输入生产线，再配合移料机构连贯进行锯切-打码-检测的自动加工，显著提升自动化程度和加工效率，减少人工参与，杜绝安全事故。

参考文献：

[1]刘腾发.金属带锯床在线监测与故障诊断系统研究[D].河北大学，2020，

[2]范若楠.大规格圆钢热锯锯切毛刺研究[J].安防科技，2020，000（026）：75-75.

[3]罗永宏，刘万勇，刘中阳.压力机热模锻前轴节材工艺及其应用[J].表面工程与再制造，2020，020（005）：33-36.

[4]谢乾.电镀金刚石线锯磨粒把持力及力学性能研究[D].山东大学，2020，

[5]李俊琳[1].浅析旋转式锯切机的研究与设计[J].华东科技（综合），2019，000（001）：1-2.