刀具系統(tǒng)部分
在豬屠宰過程中，對豬胴體進(jìn)行劈半一直是人工操作，靠專用弓形帶鋸將豬胴體鋸切為二分體。其優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用成本低，缺點(diǎn)是工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作技術(shù)要求高，效率較低。尤其是鋸切會產(chǎn)生骨肉消耗形成碎屑，一旦冷卻不充分還會出現(xiàn)骨肉切面發(fā)熱變質(zhì)現(xiàn)象。
國產(chǎn)自動(dòng)劈半機(jī)是近幾年吸收國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的新型屠宰設(shè)備，因?yàn)樗哂行矢?、自?dòng)化程度高，博得豬屠宰企業(yè)的青睞。但是，由于種種因素制約，百分之百造仿是不可能的。在設(shè)計(jì)、制造方面還存在某些誤區(qū)，導(dǎo)致在劈半質(zhì)量、效率、可靠性、維修性、故障率等方面存在缺陷或不易發(fā)現(xiàn)的隱患。給制造者和使用者都帶來負(fù)面影響。在此筆者將先行論證劈切式自動(dòng)劈半機(jī)的刀具系統(tǒng)，或許能夠起到拋磚引玉的效果。以后再對其它功能部位進(jìn)行剖析。
刀具系統(tǒng)是自動(dòng)劈半機(jī)的核心，自動(dòng)劈半型式目前有圓鋸劈半和雙刀劈半兩種。如引深分析，還可能會衍生出帶鋸自動(dòng)劈半和單刀自動(dòng)劈半型式。本文先就雙刀劈半的刀具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作一闡述，希望與同仁共享。
刀具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)側(cè)重：刀具結(jié)構(gòu)與制造、刀臂設(shè)計(jì)與效率、尾部鉸鏈、刀具尺寸與角度、安裝關(guān)系與精度、劈切效率等幾個(gè)方面。
一、刀具結(jié)構(gòu)與制造
1、雙刀劈半的刀具由兩個(gè)互為180度的對稱偏心動(dòng)力軸驅(qū)動(dòng)，高速交替沿傾斜的立橢圓軌跡進(jìn)行劈切。特點(diǎn)是沿橢圓長軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)線速度較高，而且到達(dá)止點(diǎn)立即向反方向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大即成為有破壞性的焦點(diǎn)問題。所以，應(yīng)該首先考慮優(yōu)化、降低刀具重量。
2、因?yàn)榈度虚L度、刀具長度都與其它部件相關(guān)，所以變化余地不大。能夠減量的部位將是刀背輪廓和刀具厚度。
3、因?yàn)榈侗叽缫讯ǎ跐M足兩刀相互依靠、定位的條件下，刀背可以適當(dāng)降低，除緊刀孔、退刀孔、提刀孔外，刀體上半部可以加工幾個(gè)較大的弧形凹陷區(qū)，既明顯減輕刀的重量，又不會妨礙劈切，不會藏污納垢，不會降低刀體強(qiáng)度。
4、快速換刀以杜蘭德結(jié)構(gòu)方案為最佳，采用楔形燕尾型式，換刀時(shí)只需抬起外定位臂、放松緊定螺釘、拉出定位手柄，即可用退刀孔退下刀具。裝入新刀后推入手柄、旋緊緊定螺釘即可，整個(gè)過程約兩分鐘，其它方案都會為之遜色。緊刀結(jié)構(gòu)可分彈入型和彈出型。快速裝卸又緊固可靠，這是衡量機(jī)型優(yōu)劣的關(guān)鍵項(xiàng)目之一（右圖）。
5、刀柄雙燕尾交角約22度。燕尾截面角度為55度，如有成型刀具，也可為60度。必須有工藝、工裝保證，加工才會由難變易。
彈出型緊刀機(jī)構(gòu)
首先要制作標(biāo)準(zhǔn)的配偶樣板，刀臂與刀柄燕尾加工時(shí)分別
用樣板檢驗(yàn)和配研。進(jìn)行配合涂色檢驗(yàn)，接觸面不低于70%，如工藝手段到位，緊刀孔和退刀孔可以與燕尾一次加工完成。
二、刀臂設(shè)計(jì)與效率
1、動(dòng)力軸中心位置關(guān)系到刀具劈切行程和動(dòng)力消耗。劈切行程、偏心量、劈切頻率組成劈切效率的三要素。設(shè)刀臂杠桿總長為L，動(dòng)力軸中心至鉸鏈距離為L1，則L1與 L的關(guān)系按黃金分割比例分配，最大不應(yīng)超過2：3（下圖）。
2、單刀劈切深設(shè)為t（mm），即橢圓縱長的二分之一。設(shè)頻率為360，則單位時(shí)間內(nèi)的劈切長度T＝S×360（mm/s），T值必須大于刀箱垂直下降速度L（mm/s）。
如果T值偏小，而下降速度L增大時(shí)劈砍效果會大大降低。當(dāng)T＜L時(shí)撕割現(xiàn)象增大，與單面刃劈切分力合成，造成切口不直而呈瓦楞弧狀（右圖），與鋸切劈半的效果形成了巨大差異。同時(shí)，撕割現(xiàn)象還會增大刀具刀臂系統(tǒng)的負(fù)荷。
3、令T值增大的途徑是：加大偏心量和提高劈切頻率。
三、尾部鉸鏈
1、尾部鉸鏈?zhǔn)桥浜掀妮S運(yùn)動(dòng)而擺動(dòng)的杠桿約束支點(diǎn)，由于擺動(dòng)頻率較高，所以內(nèi)部設(shè)有軸承，同樣要求應(yīng)降低運(yùn)動(dòng)慣量，使其重量力求達(dá)到最輕。
瓦楞弧狀切口
2、眾所周知，運(yùn)動(dòng)慣量大有利于轉(zhuǎn)動(dòng)的場合，使之勻速還可以儲存并節(jié)省動(dòng)力。而擺動(dòng)則完全與之相反，運(yùn)動(dòng)慣量大會在高速返回時(shí)儲存的巨大正能量變?yōu)樨?fù)能量，會使系統(tǒng)超載，以致?lián)p壞刀臂、刀具、軸承系統(tǒng)。
3、事實(shí)證明，有的機(jī)型將后鉸鏈尾部延長并增設(shè)重錘，其方案實(shí)為南轅北轍、事與愿違，既浪費(fèi)了材料又置入了隱患。
四、刀具尺寸與角度
1、在材質(zhì)、硬度等同的情況下，刀具角度設(shè)計(jì)合理與否關(guān)系到刀具鋒利程度和耐用度。采用刀具用合金鋼，刃部硬度滿足HRC56~60并嚴(yán)格進(jìn)行消除應(yīng)力處理。刃部角度借鑒砍骨刀的特點(diǎn)，具有鋒利的鋒刃又保證足夠的楔角，鋒刃做成最大楔角形成刃帶，推薦刃帶寬為1~2毫米，楔角25~30度。其余部分刀體楔角5度，過渡楔角9度，
刀具厚度推薦尺寸為10mm（右圖）。
刀具角度
2、楔角也是關(guān)系到刀具強(qiáng)度的重要指標(biāo)。楔角過大可以使耐用度提高，但帶來的弊病是刀具鋒利度降低，單面橫向分力增大，易造成劈切不直或胴體的瓦楞弧狀切口，劈切阻力、動(dòng)力消耗增大，刀臂容易受損。
3、楔角過小可以使刀具鋒利度提高，劈切阻力減小，但帶來的弊病是刃部容易崩刃，使耐用度降低。
4、刀具大平面的平面度誤差應(yīng)不大于0.05mm，刃部經(jīng)過研磨，其粗糙度誤差不大于0.8μm。
五、安裝關(guān)系與精度
1、劈切系統(tǒng)沿垂直導(dǎo)軌運(yùn)行，同時(shí)又沿水平導(dǎo)軌縱向運(yùn)行。水平導(dǎo)軌為一次基準(zhǔn)，所以選擇垂直導(dǎo)軌為二次基準(zhǔn)。首先要求驅(qū)動(dòng)軸中心與二次基準(zhǔn)垂直。
2、刀具劈切方向應(yīng)與刀具大平面一致，都與驅(qū)動(dòng)軸中心線保持垂直，這一點(diǎn)至關(guān)重要，
3、兩刀對稱相依，靜止時(shí)兩平面可以有微量間隙，劈切時(shí)產(chǎn)生單側(cè)分力。
安裝關(guān)系與精度
會使其自動(dòng)靠緊、相互摩擦。兩平面平行度誤差應(yīng)≤0.05mm。
4、檢測量具可選用水平儀、百分表（配磁力座）、精密直角尺、塞尺等量具，通過手動(dòng)，檢驗(yàn)靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)精度。
刀刃內(nèi)端與內(nèi)定位關(guān)系
5、動(dòng)力正反轉(zhuǎn)都可以工作，立橢圓軌跡的下一半即為劈切范圍，可以正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)劈切， 只是在橢圓哪一側(cè)劈切的問題。確定旋轉(zhuǎn)方向之后，劈切時(shí)刀刃內(nèi)端應(yīng)與內(nèi)定位垂直位置一致，只有這樣才能發(fā)揮全部刃長的劈切功能，使劈切厚度實(shí)現(xiàn)最大化。
六、劈切效率
劈切效率除既定參數(shù)和以上幾個(gè)因素外，還有速度的設(shè)定。除與輸送機(jī)同步跟蹤速度外，其它均設(shè)定為最高速，以實(shí)現(xiàn)最高劈切效率。因雙刀劈切受機(jī)型、結(jié)構(gòu)原理所限，能夠接近400頭/分即為比較理想的能力狀態(tài)。
