НОЖНИЦЫ ДЛЯ РЕЗКИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
ROLLED SHEET SHEARS

Изобретение относится к механизмам для обработки материалов давлением.
Известны ножницы для резки проката [Королев А.А. Механическое оборудование цехов черной и цветной металлургии. М.: Металлургия, 1976 г., стр.249-250], содержащие станину, неподвижную ножевую балку и подвижную ножевую балку, установленную с возможностью перемещения в направляющих станины и связанную с эксцентриковым валом привода.
Недостатками данного устройства являются большие габаритные размеры и сложность конструкции, необходимость заточки режущей кромки ножа, непостоянство перекрытия ножей.
Известны ножницы для резки листового материала [авторское свидетельство СССР №1655661, B23D 15/00, 1991], содержащие основание, закрепленный на нем неподвижный нож и взаимодействующий с ним подвижный нож, закрепленный на ползуне, подвижно установленном на кронштейне основания посредством держателя, выполненного в виде пластины с пазом и цилиндрическим выступом и снабженного фиксатором положения, позволяющим фиксировать держатель вместе с подвижным ножом в двух положениях, обеспечивающих противоположный угол резания. При этом можно изменять направления резания вдоль кромки неподвижного ножа на противоположное.
Механизм приводится в движение от эксцентрика, шарнирно установленного на кронштейне основания и образующего с ползуном высшую пару.
Недостатками данных ножниц являются сложность конструкции, ненадежность работы, неудобство регулировки зазора между ножами посредством маневрирования в горизонтальной плоскости кронштейном относительно основания, необходимость заточки режущей кромки каждого ножа, большая неравномерность крутящего момента на приводном эксцентрике, непостоянство перекрытия ножей, значительные силы резания.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются ножницы [патент RU 2025223 С1, 30.12.1994, кл. B23D 15/06], содержащие корпус с закрепленным на нем неподвижным ножом и взаимодействующим с ним подвижным ножом, связанным с ползуном, подвижно установленным в вертикальных направляющих корпуса и приводимым от эксцентрикового вала, шарнирно закрепленного в верхней части корпуса, причем подвижный нож шарнирно связан с ползуном и с шейкой эксцентрикового вала, а профиль его образован дугами, симметричными относительно оси, проходящей через оси ползуна и эксцентрикового вала, при этом нижний неподвижный нож закреплен на корпусе одним вертикальным винтом посередине и двумя горизонтальными упорными регулировочными винтами.
Недостатком данного изобретения являются недостаточные технологические возможности, в частности относительно небольшой зазор между ножами и угол резания, ограничивающие толщину разрезаемого материала.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и повышение технологических возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в ножницах, содержащих нижний нож и взаимодействующий с ним верхний подвижный нож, выполненный с режущей кромкой, образованной дугой окружности, и шарнирно соединенный с приводным рычажным звеном и ползуном, установленным с возможностью перемещения в вертикальных направляющих неподвижного основания, нижний нож выполнен подвижным и шарнирно соединен с установленным с возможностью перемещения в вертикальных направляющих ползуном и с приводным рычажным звеном с противоположной от оси его вращения стороны, а режущие кромки верхнего и нижнего подвижных ножей образованы дугами окружностей с расположением центра кривизны режущей кромки верхнего ножа со стороны приводного рычажного звена на продолжении оси, проходящей через шарнир приводного рычажного звена и шарнир, соединяющий верхний подвижный нож с ползуном, а центра кривизны режущей кромки нижнего подвижного ножа - со стороны соединенного с ним ползуна на продолжении оси, проходящей через шарнир, соединяющий нижний подвижный нож с ползуном, и шарнир приводного рычажного звена, при этом радиусы дуг окружностей, образующих режущие кромки верхнего и нижнего подвижных ножей, выбраны из условия их равенства для обеспечения постоянства перекрытия между ножами ножниц.
Схема ножниц для резки листового проката показана на чертеже.
1
2
Устройство состоит из неподвижного основания 1, на котором с возможностью вращения установлено приводное рычажное звено 2 и шарнирно связанное с верхним подвижным ножом 3, который шарнирно установлен на ползуне 4, совершающим возвратно-поступательное движение по направляющим в основании 1 и нижнего подвижного ножа 5, связанного с приводным рычажным звеном 2 шарниром, расположенным с противоположной стороны от оси вращения приводного рычажного звена, и шарнирно установленного на ползуне 6, который перемещается в вертикальных направляющих основания 1. Режущие кромки верхнего 3 и нижнего 5 подвижных ножей образованы дугами окружностей радиусами R, R соответственно. Центр кривизны режущей кромки верхнего подвижного ножа (точка М) расположен со стороны приводного рычажного звена 2 на продолжении оси, проходящей через шарнир приводного рычажного звена, и шарнир, соединяющий верхний подвижный нож с ползуном 4, а центр кривизны режущей кромки нижнего подвижного ножа (точка М') расположен со стороны соединенного с ним ползуна 6 на продолжении оси, проходящей через шарнир, соединяющий нижний подвижный нож с ползуном 6, и шарнир приводного рычажного звена 2.
1
2
Положение точек М и М', имеющих шатунные кривые с прямолинейными участками, определяется одним из методов синтеза симметричного прямолинейно-направляющего механизма, известных в теории механизмов и машин. Длины прямолинейных участков шатунных кривых L и L равны между собой и равны ширине листа разрезаемого проката, а определяются выражениями:
1
где r - радиусы кривошипов приводного рычажного звена, м;
b - расстояние между шарнирами кривошипов приводного рычажного звена и соответствующих ползунов, м;
1
φ - угол поворота приводного рычажного звена, соответствующий началу рабочего хода ножниц, град;
2
3
r, r - расстояния от шарниров кривошипов приводного рычажного звена до центров кривизны режущих кромок верхнего и нижнего подвижных ножей соответственно, м.
2
1
1
Расстояние r определяется из условия наилучшего приближения траектории точки М к прямой линии, приравняв ее координаты в крайнем положении при φ, соответствующем началу рабочего хода ножниц, и в среднем положении при φ=0:
1
2
3
Из условия равенства длин L и L прямолинейных участков шатунных кривых определяется неизвестный параметр r:
3
2
r=2b+r.
1
1
1
Качение верхнего ножа 3 относительно прямой, параллельной прямолинейному участку траектории точки М, обеспечено при любом R, но из условия минимального скольжения ножа по разрезаемому материалу листового проката радиус R выбирается таким, чтобы длина дуги окружности, образующей кромку ножа 3, была равна ширине листа разрезаемого проката, то есть L. При соблюдении условия минимального скольжения радиус дуги окружности, образующей режущую кромку верхнего подвижного ножа, определяется формулой:
2
2
Условие минимального скольжения должно соблюдаться и для качения нижнего подвижного ножа 5, а поскольку радиус R также выбирается таким, чтобы длина дуги окружности, образующей кромку ножа 5, была равна ширине листа разрезаемого проката, то радиус R можно определить по формуле:
1
2
1
2
Постоянство перекрытия между ножами 3 и 5 обеспечено из условия равенства длин прямолинейных участков соответствующих шатунных кривых L=L и при условии равенства радиусов дуг окружностей, образующих кромки ножей, R=R.
Ножницы для резки листового проката работают следующим образом.
Во время вращения приводного рычажного звена 2 подвижные ножи 3 и 5 расходятся в крайние верхнее (для ножа 3) и нижнее (для ножа 5) положения, что соответствует холостому ходу ножей и движению направляющих точек М и M' по криволинейным участкам соответствующих шатунных кривых, при этом в образовавшийся раствор ножей 3 и 5 вводится разрезаемый лист. При дальнейшем вращении приводного рычажного звена 2 подвижные ножи сходятся, совершая сложное движение - катящийся рез, при этом листовой материал разрезается при постоянном перекрытии ножей 3 и 5 и при постоянном максимальном угле резания. В этот момент точки М и М' двигаются по соответствующим прямолинейным участкам шатунных кривых, параллельным поверхности разрезаемого листа. Дальнейшее движение приводного звена 2 вновь растворяет ножи 3 и 5, а разрезаемый лист вводится в образовавшийся раствор.