1. 圆盘剪设备介绍
圆盘剪切机械系统由底座、回转、箱体部件及辅助设备构成。系统核心配置含制动功能伺服电机、滚珠丝杠与直线导轨，伺服电机驱动两套正反转向滚珠丝杠旋转，带动机箱沿导轨往复移动以调节开口宽度，其调整范围为550~2700 mm，带钢宽度误差可控制在0~1 mm内。常规切割作业时，侧面板装配的旋转支架通过独立锁定机制固定，保障作业稳定性；更换剪切装置时，支架底座进入待机状态，由变速齿轮马达经齿轮系统驱动支架完成180˚旋转，实现剪切装置的便捷更换。
剪切单元为圆盘剪核心，0.6 mm以下带钢采用主动剪避免切不断，0.6 mm及以上带钢拉剪依靠张力辊与卷取机提升剪切速度。上下剪刃设15 mm偏心距，可分散剪切力、避免带钢边缘翘曲及废边堵槽问题；两侧刀盘呈倒八字[1]形布局(θ = 0.1˚~0.5˚)，软钢(屈服强度 ≥ 280 MPa)取0.3˚~0.35˚，硬钢(<280 MPa)取0.2˚~0.25˚，能减少刀刃崩裂、防止带钢拱起，还可通过废边摆角解决堵边问题。
剪切单元的上、下机体内部平行装设两根剪切轴，悬臂端装配剪刃、定位环及液压锁紧螺母，三者通过该螺母固定；剪切轴经滚轮轴承与轴承端盖连接机体，组装时易精准定位，无相对移动，提升剪刃定位精度。剪切位置由剪切轴悬臂端轴肩(编码器磁尺定宽)决定，与剪刃厚度无关。上剪刃隔环比剪刃小2~3 mm (适配带钢厚度)，预留通过空间；下剪刃隔环采用高硬度尼龙材质，外径大于剪刃1 mm，避免划伤带钢下表面。
2. 关于GAP值、LAP值调整问题
襄阳博亚切边剪(供某些镀锌线用)的GAP值与LAP值分别由上、下剪刃独立控制，互不干涉，误差 ≤ ±0.01 mm。GAP值通过交流变频电机驱动滚珠丝杠副旋转，经滚动直线导轨副带动40:1斜楔水平移动，推动上主轴微量转向调整，间隙范围0.03~0.3 mm，精度±0.02 mm；LAP值由交流变频电机驱动蜗轮蜗杆副，使下偏心套旋转，下主轴以其外圆中心为基准转动，实现上下刀片重合量微调，范围±3 mm。
3. 切边剪剪切质量因素分析
3.1. 切边剪的剪切原理
圆盘剪剪切钢带的过程[2]，分为四个连续的步骤。
(1) 挤压阶段(又称弹性变形阶段)：在钢带受到拉力作用时，它会被夹入上、下剪刃之间，形成切割刃口。此时，剪刃对钢带施加压缩力，使钢带产生弹性形变，包括压缩、弯曲等。在此阶段，钢带内部的应力尚未超出其弹性极限范围。
(2) 滑移阶段(又称塑性变形阶段)：随着剪刃持续施压，钢带内部的应力逐步上升，直至达到屈服点，晶粒间的滑移开始发生。尤其是在剪刃间隙较大时，钢带纤维的弯曲和拉伸效应变得更加显著。在滑移阶段的后期，刃口附近的应力与钢带的剪切应力达到平衡。
(3) 剪裂阶段：在剪切进行的过程中，剪刃持续对钢带施加压力。当钢带内部的应力超过分子间的结合力时，钢带会在滑移面上形成裂缝。在理想情况下，这些裂缝应直接贯穿上下剪刃，但由于剪刃间的间隙，这种理想状态很难实现。因此，剪切后的钢带边缘通常会有不同程度的毛刺，毛刺的大小与裂缝起始点的位置有关。
(4) 分离阶段：剪刃持续作业，裂缝逐渐扩展成更大裂缝。在剪切过程中，由于上剪刃外侧产生的摩擦力，被剪切的板材会向上翘起，最终从钢带上分离。在牵引力的推动下，钢带持续向前移动，直至完成剪切任务。
必须指出，剪切作业中的这四个阶段在极短的时间内连续进行。随着钢带的不断前进，依次经历这四个阶段，从而形成所需的加工边缘，并达到规定的钢带宽度。
3.2. 钢带剪切断面的特征
在标准操作环境下，确保塌角及毛刺[3]尺寸最小化是关键，同时切断层和撕裂层在剪切断面中的占比需占主导地位，对于优质剪切断面的评估标准如下：
(1) 塌角区域应尽可能狭窄，以降低形成带钢缺口的几率。钢带的屈服强度越高，塌角区域越小；若屈服强度较低，塌角区域则较大。塌角尺寸亦受带钢厚度影响，厚度增加，塌角区域随之增大；反之，厚度减少，塌角区域则减小。
(2) 切断层需保持平整，其在剪切断面中的占比应尽量减少。剪切过程中，切断层发生晶粒滑移，引起加工硬化，金属硬度增加，塑性降低，这不利于带钢的后续轧制。若切断层不平整，轧制后可能产生边裂缺陷。
(3) 撕裂层需保持平整，其在剪切断面中的占比应尽量大。撕裂层直接撕裂金属，内部金属未经历显著强化，其硬度和塑性与母材相似。
(4) 毛刺的尺寸应尽可能减小，因为较大的毛刺可能会对后续设备中的衬胶辊体造成损害，这会增加生产和维护的成本；此外，在带钢的边缘，较大的毛刺在轧制过程中更容易导致应力集中现象，导致边缘开裂，生成不合格产品；此外，后处理线中，若成品边部毛刺过大，卷取后可能引起边部翘曲，造成严重的浪形缺陷。
3.3. 切边质量影响因素
3.3.1. 侧间隙的使用
切边剪切设备作为精密机械，其剪切成效受诸多因素制约，包括设备制造精度、带钢张力波动、纠偏准确度以及带钢的形状质量等。在众多影响因素中，剪刃侧间隙量(gap)和上下剪刃的重叠量(lap)对剪切质量的影响尤为显著。
在剪裁作业中，确保剪刃间侧向间隙的适宜性是决定剪裁断面质量的核心。经过对剪切机制的研究，发现当侧向间隙适中时，剪刃刃口产生的裂纹能够精确对接，从而在剪裁面上形成轻微的塌角，并塑造出光亮且垂直于钢带表面的切割面。尽管撕裂区域略显不平滑，但整体较为平坦，斜率较低，因此产生的毛刺相对较少。尽管此断面并非无瑕疵，但根据剪切过程的分析，断面质量已基本达标。
随着侧向间隙的增加至某个阈值，剪裁面的缩小趋势趋于稳定，但塌肩和毛刺等缺陷显著增加。若侧向间隙过大，剪刃刃口处的裂纹无法准确对接，材料在水平方向上承受拉伸，最终导致断裂，毛刺被拉伸出来，并可能出现断面凸起或凹陷。反之，若侧向间隙过小，剪刃刃口处的裂纹相交，导致材料经历二次剪切，毛刺被挤出。
在标准作业流程中，推荐将侧向间隙设定为带钢厚度的7.5%到10%区间。然而，这一设定需根据材料特性及具体条件的变化进行相应调整。以下是根据不同带钢材料设定的剪切间隙指南：
针对柔软型钢，侧向间隙可选取带钢厚度的5%到10%。
对于坚硬型钢，包括号钢和高合金钢，侧向间隙宜选择带钢厚度的10%至20%。
对于薄且强度低的带钢，应选用较小的间隙设置。
而对于厚且强度高的带钢，则应采用较大的间隙值。
在一条涵盖了家电板和高强钢的产线采用了此套参数后，每月的边部毛刺降级量减少87%，切边不良降级量减少了89%，如图1所示：
Figure 1. The trend chart of the monthly degradation volume (tons per month) after optimizing the parameters
图1. 优化参数后每月降级量(吨/月)趋势图
3.3.2. 重叠量的使用
确定材料切割特性与GAP参数后，切割光滑面与断裂面比例恒定，需精确调整剪刃LAP参数以保障断面平整度。LAP参数(剪刃重叠量)分正重叠(LAP > 0)、零重叠(LAP = 0)、负重叠(LAP < 0)三类，其对断面品质影响虽小于侧隙但至关重要。
重叠量过大会加剧剪刃磨损，增大咬入角α，导致钢带边缘塑形变化增强、应力不均，引发波浪弯错边、板条扭曲(“拧麻花”)，且废边易呈螺旋状造成堵边；负重叠量过大会导致带钢(尤其窄废边)无法完全切断。
4. 切边剪堵边因素及解决方法
4.1. 设备功能精度
在切割狭小规格的带钢时，由于钢丝的刚度较低，在合力作用下容易引发弹性形变。随着形变量的累积，进而产生塑性形变。边缘钢丝因受到阻碍而形成钩状，使得钢丝难以顺畅地从导料槽中排出。此外，导料槽盖板的卡口尺寸过大，导致边缘钢丝从开口部分滑出，并被卡在剪切刃与导料槽之间，最终形成边缘堵塞现象。此类问题措施可通过增大圆盘剪的刀箱摆角、降低圆盘剪先导率和缩小溜槽与圆盘剪之间缝隙进行解决。
4.2. 剪切参数准确性
高强钢参数使用不合适，导致边丝弯曲，造成溜槽内堵边。此类问题可通过增大剪刃侧间隙，减少正LAP值，减小边丝的变形和弯曲，保证边丝顺利进入溜槽内部。具体分析如下：
根据诺沙里公式：
(1)
式(1)中：F为剪切力；h为带钢厚度；
为带钢相对延伸率；Z1取1.4；
为咬入角。
其中，咬入角与切边剪的关系为：
(2)
式(2)中：
代表咬入角；h指的是板材的厚度；s表示剪刃间隙值(即GAP)；D是圆形剪刀片的直径。
由式(1)、式(2)可知，若板材厚度h保持不变时，间隙量s变大，
减小
变大，导致F减小，从而影响切割边缘的质量；反之，若间隙s减小，F则会增加。由于F施加于带钢边缘，并且其作用力方向垂直于板宽并向下方，若在此情形下重叠量(即LAP)较大，则可能导致边缘形成螺旋状流出的现象。
某镀锌产线试验对重叠量、溜槽结构、先导率和刀箱摆角进行优化后，堵边次数和返修量降低了60% (如图2所示)，产线切边能力得到了很大提升。
Figure 2. The trend chart of edge blocking times before and after optimizing parameters
图2. 优化参数前后堵边次数趋势图
4.3. 保证备件修复精度
剪刃修复质量不好[4]。当剪刃厚度差异较大时，GAP值会变得不稳定，剪刃开始剪切时，GAP值波动剧烈，导致剪切力和边丝自身重力的合力在边丝流出方向上产生分力，从而造成边丝流出时左右摆动，若摆动幅度过大，可能引起边丝堵塞。此时我们需要对修复剪刃精度做出要求，通过仪表测量剪刃端面和轴向的跳动值以保证剪刃精度。
5. 结束语
通过对镀锌产线切边剪参数使用、剪切原理及剪刃和溜槽功能精度的研究，已使得切边剪能充分满足产线对切边工作的需求。但随着家电板和汽车板行业的发展，客户对钢卷边部质量要求日益增高，制造端逐步转为后处理线切边，还要收集调整后的剪切效果，根据不同的板厚和屈服强度优化剪刃调节数据，对数据库进行更新，来进一步保证切边运行和质量的稳定性。