飞剪的原理
飞剪的应用与自动控制原理方法
飞剪的工作原理吕建东2014年3月18号飞剪的逻辑控制过程由PLc系统实现，在上位机系统可设定定尺剪的控制参数(其中包括定尺的长度Ll、定尺数量N、剪切因子等)、启动，停止，测试定尺剪，在生产过程中，由18#机架后面的热金属探测器检测到钢材头部的时间Tn，同时开始计时，根据时问和成品机架的线速度S、热金属探测器到定尺剪交叉位之间的距离LO 可以计算出定尺剪启动剪切的时间点Tn+1。
其中：Tn+1=Tn+(LO+L1‘N)／SPLC系统根据不同的速度、品种规格计算和优化出最佳的剪切曲线㈣，通过DP总线把速度的给定值传送到定尺剪的直流传动系统，完成每一个剪切周期。
1硬件构成及功能棒材生产线一般配置三台剪子，本生产线根据实际的需要增加了一台飞剪，因此本系统又四台飞剪，分别为1#、2#、3#、3B#剪，l#、2#飞剪用于生产过程的切头、切尾、碎断，3#、3B#剪根据上位机系统的设定完成不同规格品种的定尺剪切，把轧件跟据预先设定的长度按不同的倍数进行剪切，分段送到冷床，确保定尺的精度，以提高定尺率，优化产品的技术经济指标。
飞剪动作执行过程包括剪切及定位。
飞剪在正常剪切过程下有三个可能运行状态(运行速度)：自动速度、碎断速度、测试速度。
在生产过程中使用最多的之中状态是自动状态。
碎断速度的使用是轧件在生产过程如果出现不正常现象，需要对轧件进行碎断处理时用到。
测试速度主要是作为准备生产前对设备时候正常状态的测试。
飞剪系统由两部分组成：一是直流传动装置，二是逻辑控制单元(属于基础自动化级)。
飞剪的自动速度匹配信号是基础自动化级给定的。
飞剪在剪刀位置安装由位置检测编码器和定位接近开关，在剪机前有热会属探测器。
它的基本原理是：当有轧件来时，热金属检测器HMD检测到轧件信号后，飞剪电机经过启动延时，以超前于前一架轧机线速度一定量的速度启动，达到自动剪切速度值，先加速后匀速，运行至剪切点时，剪刃闭合，对轧件进行剪切。
然后，飞剪进入定位过程。
飞剪及追剪工艺介绍
1.1 什么是电子凸轮凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，它把运动特性传递给紧靠其边缘移动的推杆，推杆又带动机架做周期性运动。
凸轮的推杆位置跟随凸轮角度的周期性变化而变化，其运动特性与机械凸轮的外形相关，定义凸轮为主轴，推杆为从轴，那么凸轮的实质就是从轴对应主轴的一种函数关系。
机械凸轮需要机械上的连接才能使推杆跟随运动，电子凸轮用控制器取代机械凸轮，直接控制推杆运动，将推杆和凸轮的运动关系转化为凸轮曲线。
电子凸轮对比机械凸轮，具有使用灵活、节约成本、减小机械噪音等优点。
1.2 飞剪功能工艺介绍飞剪是指对材料在送料过程中垂直方向对其进行切割的工艺。
随着切刀轴的旋转，刀头将对材料进行周期性切割。
1.3 飞剪功能控制特性飞剪功能是一种特殊的电子凸轮功能。
连续切割时，切刀轴跟随送料轴周期运动：在每个运动周期内，切刀轴跟随送料轴运动关系可以分为同步区和调整区。
同步区：此时送料轴与切刀轴按固定的速度比例运转（刀头的线速度与切割面的线速度相等）， 材料的切割发生在同步区内。
调整区：由于切割长度不同，需要做相应的位移调整。
根据切割长度调整区可以分为下面三种情况。
短料剪切：剪切长度小于切刀轴刀头外缘周长。
短料剪切时，切刀轴必须在调整区内先加速，然后再减速到同步速度。
等料剪切：剪切长度等于切刀轴刀头外缘周长。
此情况下，同步区与非同步区送料轴和切刀轴一直保持速度同步。
长料剪切：剪切长度大于切刀轴刀头外缘周长。
此情况下，切刀轴应该在调整区内先减速，然后再加速到同步速度。
如果剪切长度远大于切刀轴刀头外缘周长，则切刀辊有可能减速到零，停留一段时间，然后再加速到同步速度。
剪切长度越长，停留的时间越长。
切刀轴位置短料剪切等料剪切长料剪切切刀轴位置切刀轴位置送料轴位置1.4 飞剪工艺参数1订单管理L 材料的剪切长度（mm）切刀轴设置D1 切刀轴有效直径（mm）N 切刀个数θ1同步区角度（度）K 飞剪补偿系数P1 切刀轴每转脉冲数θ2 停留角度送料轴设置D2 送料轴直径P2 送料轴每转脉冲数K2 起点速度同步区速度的百分比短料或停留角度为0时有效1、主轴长度：Lπ×D2×P22、关键点短料剪切关键点数据：短料剪切条件：L≤ ×M-Pos（主轴位置）S-Pos（从轴位置）Type（曲线类型）关键点1 0（不可更改）0（不可更改）NA（不可设置）关键点2（12−θ1720）×Lπ×D2×P2（12N−θ1×L720×π×D1）×P1SpLine关键点3（12+θ1720）×Lπ×D2×P2（12N+θ1×L720×π×D1）×P1×KLine关键点4 Lπ×D2×P2P1NSpLine长料剪切关键点数据：长料剪切条件：L> ×M-Pos（主轴位置）S-Pos（从轴位置）Type 关键点1 0（不可更改）0（不可更改）NA关键点2 θ2×L720×π×D2×P20 Line关键点3（12−θ1720）×Lπ×D2×P2（12N−θ1×L720×π×D1）×P1SpLine关键点4（12+θ1720）×Lπ×D2×P2（12N+θ1×L720×π×D1）×P1×KLine关键点5 （720−θ2）×L720×π×D2×P2P1NSpLine关键点6 Lπ×D2×P2P1NLine当θ2=0时，删除关键点2和5。
回转式飞剪的工作原理及结构特点
ｄ
一
重 工 与 起 重 技 术
ＨＥ ＡＶＹ Ｉ ＮＤＵ Ｓ Ｔ ＲＩ ＡＬ＆ Ｈ０Ｉ Ｓ １ １ Ｉ ＮＧ ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＲＹ
图 ６ 飞 轮装 置 图 ４ 剪 切装 置
置组成 。人 口导位设 有一个水 平导辊 ， 在导辊 和剪 刃 之 间 的导板为活 动导板 ， 可在气 缸驱 动下 翻转一定 角 度。 当对 轧件进行 事故碎 断时 ， 活动导板 翻转 ， 以利 于 碎 断的尾 料顺利落人废 料溜槽 ， 入 口导 位下－ ． ｈ － ￣ ｔ 有挡 板， 可协助废料导入废料溜槽。出 口 导位上设有两组 水平 导 辊 ， 并在 出 口处设 有两 组垂 直导 辊 ， 导位 上盖 板可拆 卸 ， 防止堆钢 。水平 辊和垂直辊 均为惰辊 。
结构见 图 ６ 。
４ ． ６ 废料溜槽装置 废料 溜槽装 置包括溜槽及料 框两部分 。 溜槽上设 两个 出料 口， 由溜槽分 道板控制 交替工 作 。溜槽 分道 板的摆动由气缸驱动， 在两个出料 口 下方各设一个料 框， 收集剪下的废料 ， 结构见 图 ７ 。
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回转式飞剪本体为回转启停式， 包括箱体 、 齿轮 机构及剪切机构等。 飞剪箱体均为焊接结构， 见图 ２ 。 采用螺栓和螺柱把合， 箱体直接与地基相连。剪体上 设有一套齿轮减速机构， 电机通过联轴器驱动剪体高 速轴 ， 高速齿轮轴与下剪轴上的齿轮相啮合 ， 减速驱 动下剪轴 ， 高速齿轮轴又经等比过轮 ， 减速驱动上剪 轴， 实现剪切运动。 齿轮传动级数为 ２ ， 齿轮转动总速 比２ ． ７ １ ４ ， 剪 刃宽度 ２ ０ ０ ｍ ｍ。
大连 华锐 重 工 集 团股 份 有 限公 司设 计研 究 院 王宇光
摘 要： 阐述 了飞剪 的工作原理 、 技术 参数及结构特点 。
(轧制成形设备教学课件)第7章-3飞剪机
飞剪机在轧制成形中的未来应用前景
扩大应用范围
随着轧制成形技术的不断发展，飞剪机将应用于 更多领域，如汽车、航空航天、造船等。
提高生产效率
通过改进飞剪机的性能和提高自动化程度，可以 大幅提高轧制成形生产的效率和产品质量。
促进产业升级
飞剪机的应用将促进轧制成形产业的升级和转型， 推动相关产业的快速发展。
飞剪机的工作原理与结构
飞剪机通常由传动系统、剪切机构、控制系统等部分组成。其工作原理主要是通过电机驱动，经过一系列的齿轮和链条传动 ，使上下两片剪刀做相对运动，将金属板材剪切成预设长度。
飞剪机的结构紧凑、简单，具有较高的可靠性和稳定性。其传动系统一般采用齿轮或链条传动，能够实现快速、准确的剪切 动作。剪切机构通常采用高强度材料制作，以保证长期使用下的精度和稳定性。控制系统则采用先进的电气元件和控制系统 ，实现自动化和智能化控制，提高生产效率和产品质量。
除了日常检查的内容，还要检查 飞剪机的切割精度、刀片磨损情
况以及调整刀片的位置。
每月保养
对飞剪机的传动系统、润滑系统进 行全面检查和保养，更换磨损的零 部件，清洗油路系统。
年度保养
对飞剪机进行全面拆解检查，更换 易损件，对重要部件进行修复或更 换，对电气系统进行检查和保养。
飞剪机常见故障及排除方法
选择合适的飞剪机考虑因素
剪切材料
不同材料的剪切特性不 同，选择适合材料的飞 剪机可以提高剪切质量
和效率。
剪切尺寸和精度
生产效率
维护成本
根据剪切材料的大小和 精度要求选择合适的飞
剪机型号。
考虑飞剪机的生产效率， 选择能够满足生产需求
的设备。
选择结构简单、易于维 护的飞剪机可以降低长
飞剪的原理
飞剪的原理
飞剪，又称为飞剪刀，是一种常见的家用剪刀，其原理是利用杠杆原理和剪刀
的刀口设计，使得使用者可以轻松地剪断各种材料。
飞剪的原理非常简单，但却十分有效，下面我们来详细介绍一下飞剪的原理。
首先，飞剪的主要原理是杠杆原理。
杠杆原理是物理学中的一个重要概念，它
指的是利用杠杆的作用，通过施加力臂和阻力臂的不同位置，来实现力的放大或缩小。
在飞剪中，剪刀的两个剪刀刃就是构成了一个杠杆，当我们用手指夹住剪刀柄，施加力后，剪刀刃就会产生一个旋转的作用，从而实现了剪断材料的目的。
其次，飞剪的刀口设计也是其原理的关键。
飞剪的刀口通常是由两个刀刃组成，其中一个刀刃是平直的，另一个刀刃是呈波浪状的。
这种设计有利于在剪断材料时，能够更容易地穿透材料，同时也减小了剪刀刃与材料的摩擦力，使得剪刀更容易切割各种材料。
此外，飞剪的材质和刀口锋利度也是其原理的重要因素。
飞剪通常采用优质不
锈钢制成，这种材质具有优良的硬度和耐腐蚀性，能够保持剪刀长时间的锋利度。
而刀口的锋利度则决定了剪刀的切割效果，一把锋利的飞剪可以轻松地剪断各种材料，而锋利度不足的飞剪则会导致剪刀切割效果不佳。
总的来说，飞剪的原理是基于杠杆原理和刀口设计的，通过施加力臂和阻力臂
的作用，以及刀口的设计和材质选择，使得飞剪能够轻松地剪断各种材料。
因此，在日常生活中，我们可以利用飞剪来剪纸、布料、塑料等各种材料，而且由于其原理简单而有效，所以飞剪也成为了家庭和办公室中不可或缺的工具之一。
追剪飞剪控制原理
追剪飞剪控制原理Understanding the principles of chase cutting and flying cutting is essential to achieving effective control over cutting processes.了解追剪和飞剪的原理对于有效控制剪切过程至关重要。
Chase cutting involves the use of a cutting tool that follows a predetermined path to remove material from a workpiece. This technique is commonly used in CNC machining to create intricate shapes and patterns with precision and accuracy. The tool moves along the workpiece, removing material as it follows the specified path.追剪涉及使用一个剪切工具，该工具沿着预定的路径移动，从工件上移除材料。
这种技术通常用于数控加工，以精确和准确地创建复杂的形状和图案。
工具沿着工件移动，沿着指定的路径移除材料。
Flying cutting, on the other hand, involves the use of a cutting tool that moves at a high speed to quickly remove material from the workpiece. This technique is commonly used in industries thatrequire high-speed cutting, such as the production of plastic, rubber, and metal components. The tool moves swiftly across the workpiece, producing precise cuts in a short amount of time.另一方面，飞剪涉及使用一个高速移动的剪切工具，以快速地从工件上移除材料。
飞剪电控原理
飞剪电控原理
飞剪电控原理指的是飞剪机器中的电子控制系统所采用的原理。
飞剪是一种常用的金属切割机器，它使用刀具来割裁金属材料。
飞剪电控系统主要由感应器、处理器、执行器等几个主要部分组成。
感应器是飞剪电控系统中最重要的部分之一。
它通过传感器来监测切割刀和切割区域的位置和状态变化，并将这些信息传送到处理器。
处理器将感应器收集到的信息进行处理、分析，然后用控制电路来控制执行器的运动。
执行器执行处理器发送的指示，根据指示来控制刀头的上下运动，以实现金属材料的切割。
执行器一般采用电动机、液压缸等实现。
飞剪电控系统的设计必须考虑到刀具的材料、物理结构、运动速度和切割的质量等因素。
通过优化电子控制系统的设计和参数设置，可以提高飞剪的效率、降低切割误差和保证切割的精度。
飞剪同步区速度计算
飞剪同步区速度计算飞剪是一种常用于钢铁制造业中的机械设备，用于剪切钢材、铁材等金属材料。
在使用飞剪进行工作时，为了保证剪切效果和工作的质量，需要对飞剪的同步区速度进行合理计算。
本文将从几个方面讨论飞剪同步区速度计算的相关问题。
首先，需要了解飞剪的结构和工作原理。
通常，飞剪由主驱动装置、剪刀机构和控制系统三部分组成。
主驱动装置提供动力源，剪刀机构用于实现剪切操作，控制系统用于控制剪切过程。
在飞剪的剪切过程中，剪刀机构通过一组同步装置来确保两个剪刀的同时运动，以达到同步剪切的目的。
其次，同步区速度是指在飞剪的剪切过程中，两个剪刀同步运动的速度。
同步区速度的计算是为了确保两个剪刀在剪切过程中能够同步运行，避免出现剪切不齐或者其他质量问题。
同步区速度的计算需要考虑剪切材料的性质、飞剪的结构参数以及工作要求等因素。
在计算同步区速度时，首先需要确定剪切材料的性质。
不同的材料可能具有不同的硬度、韧性和厚度等特征，在剪切过程中的应力和变形情况也可能有所不同。
因此，在计算同步区速度时，需要根据材料的性质选择合适的参数，并进行适当的修正。
其次，需要考虑飞剪的结构参数。
飞剪的结构参数包括剪刀刃口的长度、剪切材料的宽度、两个剪刀刃口之间的距离等。
这些参数会直接影响到剪刀的运动轨迹和同步区速度的计算。
通过对飞剪的结构参数进行分析和测量，可以确定合适的同步区速度计算方法。
此外，还需要考虑工作要求和效率。
在实际的生产中，同步区速度的计算不仅要满足剪切材料的要求，还要考虑生产效率和能耗等方面的因素。
因此，在计算同步区速度时，需要综合考虑多个因素，找到一个合理的平衡点。
最后，需要进行实际的试验和调整。
通过实际的试验和调整，可以验证所计算的同步区速度是否合理，并根据实际情况进行调整。
实验过程中需要注意安全和保护设备，确保人员和设备的安全。
总结起来，飞剪同步区速度的计算是一个复杂而重要的问题。
需要考虑多个因素，包括剪切材料的性质、飞剪的结构参数、工作要求和效率等。
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双曲柄均速机构
IHI摆式飞剪其匀速机构即是采用的双曲柄机构，以保证剪切时 剪刃的瞬时水平速度与轧件的速度相等。
椭圆齿轮匀速机构也是主轴作不等速运动的，当主动齿轮以均速 回转时，从动齿轮以不等速回转，与双曲柄机构一样，它也是在从 动齿轮角速度最大时进行剪切。
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由以上分析可知，1、改变主轴转速n及 2、改变空切系数k都可以 改变轧件的定尺长度L。
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改变剪刃轨迹实现空切
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三、匀速机构
如前所述，可以通过调节飞剪主轴的转数n来调节轧件的定尺长度 L；但与此同时，在剪切时，必须保持剪刃的水平分速度v与轧件的 速度v0相等。即所谓“速度同步”。实现该功能的机构称之为“匀速 机构”。一般分为以下两类：1. 飞剪主轴作不等速运动；2. 飞剪主 轴作等速运动。
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§2 剪切长度的调整
根据工艺要求，剪切长度应该为可调的。飞剪设计时应满足这一要 求。由剪切长度 L=V0t=f(t)可知，改变两次剪切的间隔时间t即可改变 剪切长度L。
一、起动工作制飞剪的调长
剪切长度L由光电装置（或热金属探测器）确定：
L=V0t±L′
其中L′为光电装置到飞 剪的距离，V0为轧件的前 进速度，t为飞剪剪切的延 迟时间。在光电装置位于 飞剪前方时取负号，后方 时取正号。
圆盘剪原理
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圆盘剪结构原理
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2、滚筒式飞剪
结构：由一对相对转动的、装有剪刃的滚筒组成。 用途：用于轧件（小型材、板带材）的切头、切尾、切定尺。一般厚 度<12mm。用于切头轧件厚度可达45mm。 特点：简单、可靠，可用于高速（V>15m/s），但切口不齐。 用于切头、切尾的采用启动工作制，为适应切头切尾不同形状的要求， 有时在滚筒上安有两把刀分别用于切头切尾。 切定尺采用连续工作制。 作为滚筒式飞剪的变型，可将滚筒以杠杆代代替。 以下为滚筒式飞剪的实例。
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定尺长度：L=V0t V0——送料辊的水平线速度； 设飞剪主轴转速为n(0 k n
f
(1 ,k) n
或L D0n0 . 60 k
60 n
式中：D0 、 n0分别为送料辊的直径与转速。由上式可知，定尺长L 取决于主轴转速n与空切系数k，同时与轧件的速度v0成比例增加。
1、飞剪主轴作不等速运动
如图：设飞剪主轴平均转速为np，则当np<nj时，np=(1—0.5)nj, 此 时相对应的有L/Lj=（1—2）k.。必须指出，虽然飞剪主轴作不等速 运动，但在剪切的瞬间，必须保持n=nj以使得v刀=v0。即在α=180°， 540°……时，飞剪主轴的瞬时转速n=nj。在这种情况下，从能量的 观点而言，在剪切时，其主轴的转速应是最快的，即动能量高时， 系统速度降低而释放出的能量正好用于剪切功的消耗。实现以上运 动典型飞剪匀速机构为双曲柄机构，调节双曲柄的偏心距e即可调节 其定尺L。这种机构其定尺由平均速度确定，以最高转速为基本转速；
对于高速飞剪，刀片起 动转角之和一般大于360度， 必须考虑起、制动转角。
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光电装置布置简图
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二、连续工作制飞剪的调长 当轧件速度V0较大时，起动工作制飞剪难以满足要求，必须采用
连续工作制的飞剪。飞剪与送料辊的驱动可以是用一台电机驱动， 也可以分别驱动如图示。
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飞剪机与送料辊共用一台电机
常用的有圆盘式、滚筒式、曲柄式及摆式等结构。 1、圆盘式 结构：由一对反向转动的圆盘（刀盘）组成，轧件由导向板导入并 切断（切头），经过出口继续前进。 用途：安装在精轧机前对轧件进行切头，或在冷床前对轧件粗剪。
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原理：轧件以倾斜方向进入刀盘入口，轧件头部被导板的弯曲部份导 向刀盘间切断后轧件由刀盘带动沿喇叭口继续前进。 特点：结构简单、可靠，可用于v>10米/秒的连续工作制的小型轧机。 其缺点是切口不齐。 结构：由上下刀盘及导板、出口的喇叭口组成。
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径向匀速机构刀片轨迹示意图
以主轴转速最小为基本转速， 这时R=Rmax，L=Ljmax
Vo
Rmax Rmin
当L下调时，主轴转速n必须 上调，这时R必须下调以保证 同步。实际定尺长L=2πR·k
2、飞剪主轴作等速运动的匀速机构
主轴作不等速运动的飞剪存在比较大的偏心质量，因而动力矩较
大，尤其是速度高时更为严重，所以在高速剪切时一般采用主轴作 等速运动的径向均速机构。
为改变定尺，必须改变飞剪主轴转速n；为保持同步性能采用改变 刀刃的回转半径R的方法，达到均速的目的。即n增加使定尺减小， 同时减小其回转半径R，以保持剪刃水平速度等于v0。
即：
v=2πRn/60≡v0
由此可解出： n=60v0/2πR
此时的定尺长度为：L=2πRk
确定基本定尺与基本转速：设k=1，R=Rmax时，nj=nmin ， Lmax=Lj ；
实际剪切时，主轴速度n上调定尺L下调，为保持速度同步剪刃回 转半径R成比例下调。n= (1~2)nj，L=（1~0.5)Lj。
冶金机械设计理论
剪切力能参数--飞剪机
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§1 概述
飞剪安装在连续作业机组及轧制线上，横向剪切运动轧件（切头、 切尾、切定尺）。 一、对飞剪的基本要求 1、剪刃在轧件运动方向上与轧件同步：v=(1~1.03)v0，v0—轧件速 度。同时完成剪切。 2、定尺，同时满足长度及形状方面的精度要求。 3、满足轧机或机组生产率上的要求。 二、飞剪的类型
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滚筒式飞剪
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3、曲柄回转杠杆式
工作原理：其上下刀架 分别由偏心套筒带动作 平移运动，以完成剪切 动作；这样切口平直。 当立柱由其下部的曲杆 带动下降，则上下刀不 能相遇，而产生《空 切》，只有当立柱处于 图示实线位置时，上下 刀刃才能相遇产生剪切 动作。
特点：该飞剪动力性能 差，速度较慢。但切口 平直。
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4、曲柄摇杆式飞剪
这类飞剪用来剪切冷轧 带材，可用于高速下定 尺剪切板带材。上刀架 （连杆）由曲柄带动， 并由上刀架通过铰链带 动下刀架（摇杆）摆动。 剪刃安装在连杆与摇杆 上，当上下剪刃相遇时 产生剪切动作。
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总结： 除了以上介绍的四种飞剪外，尚有曲柄偏心式飞剪、IHI 摆式飞剪等。飞剪的种类繁多，结构比较复杂，应用十分 广泛，是轧钢机械中一种重要的设备。