Машини за цилиндрично листоогъване

МашиниСп. Инженеринг ревю - брой 7/2018 • 05.11.2018

Машини за цилиндрично листоогъване
Машини за цилиндрично листоогъване
Машини за цилиндрично листоогъване
Машини за цилиндрично листоогъване

Цилиндричното листоогъване или валцуването е отдавна утвърдена технология за огъване на листов материал, която продължава да се развива в синхрон с глобалните тенденции в металообработката, за да отговори на променящите се нужди на индустрията. Съвременните изисквания за валцуване на по-плътни типове метал с все по-точни радиуси, по-високи работни скорости и подобрена производителност налагат въвеждането на редица новости при производството на валцуващи машини за листов материал (наричани понякога в практиката “валмашини”) – подобрена автоматизация, IoT възможности, нови конфигурации на валовете и подобрени централни програмни управления.

Този сегмент днес обслужва много нови приложения като вятърната енергетика, а основните технологични цели при конструирането на машините за цилиндрично листоогъване са да се ускори и увеличи производителността и да се намалят разходите. Благодарение на усъвършенстваното управление, комуникацията между машините и постигнатата по-голяма мощност отвсякога, днешната технология за валцуване се адаптира към изискванията на четвъртата индустриална революция.

Валцуване
В металообработката валцуването е процес на формообразуване, при който металният материал преминава през една двойка или повече ролки, за да се намали и уеднакви дебелината. Концепцията е подобна на разточване на тесто. Валцуването се класифицира в зависимост от температурата на валцувания метал. Ако температурата на метала е над температурата на рекристализация, тогава процесът е известен като горещо валцуване. Ако температурата на метала е под температурата на рекристализация, процесът се нарича студено валцуване. От гледна точка на експлоатационните възможности, процесите на горещо валцуване обработват повече тонаж, отколкото всеки друг производствен процес, а процесите на студено валцуване обработват най-много тонаж от всички студени обработващи процеси.

Валцовите групи, съдържащи двойки ролки, се инсталират заедно във валцуващи станове, които бързо могат да преработват метал, обикновено стомана, в продукти като конструкционни профили (двойно Т-образни, ъглови, U-образни и др.), прътове и релси.
Съществуват много видове процеси на валцуване, познати в практиката като валцуване на пръстени, огъване чрез валцуване, формоване чрез валцуване, профилно валцуване и др. Цилиндричното листоогъване произвежда цилиндрично оформен продукт от плочи или стоманени материали. Металният лист не се изрязва и части от него не се отстраняват. Поради тази причина огъването на метални листове чрез валцуване е един от най-евтините методи за формоване на листови метали.

Валцуващи машини за листов материал
Машините за валцуване на метални листове представляват агрегат, който валцува различни видове метални листове в кръгла или конична форма. На практика това са три- или четиривалови машини (с три или четири работни вала), които се прилагат в машиностроенето за огъване във вид на цилиндър, конус с цел получаване на тръби или други профили. Съществуват различни видове технологии за валцуване на метални заготовки.
Четириваловите машини имат горна ролка (вал), ролка за притискане и две странични ролки. Плоският метален лист се поставя в машината от която и да е страна и се “прегъва” от същата страна. Страничните ролки извършват самото огъване. Притискащата ролка държи пластината.
Триваловите машини имат една притискаща горна ролка и две притискащи странични ролки. Трите ролки с променлива стъпка работят, като всички три ролки могат да се движат и накланят. Горната ролка се движи във вертикалната равнина, а страничните ролки се движат в хоризонталната равнина. При валцуване горната ролка натиска металната плоча между двете странични ролки. Предимството на променливата геометрия е способността да се валцуват цилиндри с различни дебелини и диаметри.

Машините за цилиндрично листоогъване с 3 вала обикновено имат малко по-ниска начална цена. Технологията се използва при широка гама от материали, главно за огъване на по-тънки метални листове. Въпреки това, те могат да се използват и за тежки приложения, включващи материали с по-голяма дебелина.
Листоогъващите машини с 4 вала са по-подходящи за управление с ЦПУ, тъй като материалът е разположен между две притискателни ролки и позицията му може да бъде контролирана. Те помагат на операторите да наблюдават удобно производствените процеси, тъй като компютърът следи точността и обема на производството. Производителите обикновено използват огъващите машини с 4 вала за материали с големи дебелини и за големи производствени обеми. С автоматизирани валцуващи центрове много четиривалови машини редуцират значително времето, необходимо за изпълнение на основни приложения. Краткото време на цикъла създава възможности за по-голяма производителност. Тези машини се характеризират и с подобрена точност за приложения, които изискват голямо разнообразие от форми.

В практиката се срещат и машините за огъване с два вала, които се използват за по-специфични приложения, отколкото техните аналози с 3 и 4 вала, предназначени за метали с по-големи размери. Двуваловите машини са подходящи за огъване на тънки материали с малки размери. Такива машини могат да се конструират и за високи производствени натоварвания. Надеждна машина за листоогъване с два вала може значително да увеличи производителността, като бързо и точно огъва големи партиди от малки цилиндри в унифициран диаметър без водещи и задни направляващи.
Производителите на метални изделия се сблъскват с огромни предизвикателства в съвременната динамична индустрия. Изискванията към машините за обработка на листов материал са за намаляване на времето за производство, подобряване на гъвкавостта, повишаване на качеството и редуциране на използваната енергия. Бизнесът с валцуващи машини за цилиндрично листоогъване днес е силно конкурентен, особено в условия на масово серийно производство. Те се нуждаят от валцуващи машини за листов материал, които са бързи, точни, надеждни и лесни за употреба, в съчетание с възможности за постигане на по-ниски разходи за изработка на валцувани изделия.
В допълнение, клиентите изискват детайлите да бъдат изработвани от по-здрави и същевременно по-леки материали, отколкото използваните в миналото, включително стомани, устойчиви на абразивни среди и износване. Основните предизвикателства при тези материали с висока якост на провлачване са еластичната възвращаемост по време на процеса на формоване.

Еволюция в технологията
С навлизането на четвъртата индустриална революция в машиностроенето листоогъването също е поставено пред задачата да се адаптира като производствен метод към завишените стандарти на модерните фабрики и цехове. Технологията за листово валцуване днес значително е еволюирала в сравнение с техниките от преди десетилетия, възприемайки по-широко средствата за автоматизация и подобрено управление на машините с фокус върху повишаване на производителността. Наред с възможностите на технологията, значително са се разширили и приложенията й. В течение на много години валцуващите машини можеха да се използват само от квалифицирани оператори с дългогодишен опит. Автоматизацията в съвременните производства значително разширява приложния им кръг обаче. Благодарение на технологичния прогрес в машиностроенето, с просто докосване на монитора операторът може да въведе необходимите параметри на листа и управлението на машината да създаде програма за огъване. Операторът може и самостоятелно да генерира програма за огъване, която ЦПУ да изпълни автоматично. Системата изучава необходимите координати, които автоматично се изпълняват с максимална точност и автоматично се коригират всякакви отклонения. Ако формата на детайла включва няколко диаметъра, скоростите на интерполираните движения се избират в напълно автоматичен режим и всяко напрежение и температура се контролира в процеса на огъване в реално време. Системата със затворен контур позволява едновременна проверка на процесите, които винаги се показват на екрана. Ако валовете започнат да се отклоняват от въведеното положение, въртенето ще се увеличи или забави автоматично, за да се гарантира, че огъването се извършва правилно.

Друг сегмент, който успоредно се развива с машинната технология, е ЦПУ софтуерът. Съвременните решения са с удобен графичен интерфейс, което означава, че операторът не е необходимо да разполага със специфични умения по програмиране, за да може да валцува дори и най-сложните детайли в един преход.
В контекста на Индустрия 4.0, която постепенно повлиява всички аспекти на металообработващата промишленост, и при машините за цилиндрично листоогъване се интегрират възможности за обмен и анализ на данни в реално време; интернет връзка; цифрова поддръжка; модерни информационни и комуникационни технологии, цифрови устройства, софтуерни програми и телекомуникации.

Някои от най-модерните машини на пазара позволяват безжична комуникация, взаимно свързване, събиране на данни и анализ в реално време, както и визуализиране на желаната форма на изработвания детайл в 3D графика. Експертите прогнозират, че сред бъдещите нововъведения вероятно ще бъде и изцяло автоматичното валцуване на конусовидни форми - както обикновени, така и ексцентрични. Решенията, предлагани на пазара като готови за Industry 4.0, предлагат системна диагностика, телесървис, управление, импортиране на чертежи, статистически данни за производството и гъвкава мрежова работа.

Валцуващи машини за листов материал с ЦПУ
Необходимостта в металообработващата промишленост да се използват компютърно управлявани валцуващи машини излиза на преден план още в началото на 80-те години, припомнят пазарните анализатори. Днес машини с ЦПУ могат да бъдат намерени в почти всички индустрии, от малки металообработващи цехове до големи производствени предприятия. Едва ли има фаза от производствения процес, която да не може да бъде оптимизирана от автоматизирани машини с ЦПУ.
Много производители съсредоточават усилията си върху подобряването на автоматизацията при валцуването на листов материал, използвайки индустриален хардуер и удобен за потребителя графичен интерфейс. Такива управления правят производството на валцувани детайли много по-лесно и го свеждат до удобен избор на опции за форма и размери на детайла на екрана, интегриран в самата машина.

Операторите днес могат да създават програми за валцуване на променливи дебелини на материала с изчисляване на дължината на заготовката, времето на цикъла и т. н. След като дадена програма бъде проверена и изпълнена за производствен цикъл, тя може да бъде изведена и следващия път, когато трябва да се изработи такъв детайл, за да се ускори преминаването от един детайл към друг без излишна пренастройка наново. Това значително съкращава времето за настройка, което помага на производителите да покрият съвременните графици за производство “на момента”.

Тъй като съвременните валцуващи машини за листов материал работят основно под управлението на програмата, нивото на специализираните умения, които се изискват от оператора, намалява, което елиминира зависимостта на производството от един и същ висококвалифициран оператор.
В практиката днес някои от валцуващите машини с ЦПУ могат да работят и без надзор по време на по-голямата част от работния си цикъл. Това позволява на оператора да изпълнява други задачи, намалява умората за работниците и редуцира дефектите, предизвикани от човешка грешка. Машинните аксесоари, като захранващата маса, центровката на детайлите, страничните и горните опори, както и затягащите устройства, могат да се управляват с ЦПУ чрез опростена функция за управление на движението, която управлява 15 програмируеми оси.

Усложняване на приложенията
Турбините за вятърна енергия днес са по-големи и по-мощни от използваните в миналото. Ето защо валцуваните конуси и кутиите за секциите на кулите, произвеждани чрез цилиндрично листоогъване, също са се уголемили. Производителите на такива изделия в съвременните фабрики огъват конични и цилиндрични пластини с много по-големи диаметри и дебелини. В практиката се използват различни модерни решения за справяне с проблемите, свързани с теглото и размера. Разработени са например устройства, които поддържат пластината по време на валцуване, за да се предотврати провисването й под действие на собственото й тегло и да се избегне необходимостта от използване на кран. Съвременните извънгабаритни структури и компоненти на валцуващите машини, ефективните системи за охлаждане и централизираното смазване им помагат да работят добре и в условия на тежко натоварване.

Изискванията да се валцоват по-точни радиуси и по-твърди материали също изискват по-нестандартни подходи. Производителите конструират персонализирани четиривалови машини, при които горният вал е с по-малък диаметър за по-добро и ефективно валцуване на зададените диаметри, като същевременно по-късият плосък край остава физически достижим. Такава конструкция изисква по-строга геометрия на машината и подлага компонентите на по-големи натоварвания и въртящи моменти.

За да се подобри способността им да валцуват по-точни радиуси, някои машини от висок клас имат три моторизирани вала с променлива ос. Горният валяк се движи по вертикалната си ос и се държи като преса в контакт със страничните валове, които се движат по хоризонталната си ос. Страничните валове могат да се доближат до горния, което помага да се огъват детайли с минимална мощност. Машината може да валцува изключително малки диаметри от много дебел материал и е подходяща за обработка на конусни и дори ексцентрични форми. Въпреки че този тип ролкови валове е разработен като алтернатива на традиционните четиривалови машини, съвременните модели с ЦПУ осигуряват още по-прецизен контрол. Геометрията и управлението на по-новите машини позволяват превалцуване, но и постигане на изключително тесни допуски при размерите, за да се сведе до минимум процентът на повторно валцувани конуси.

Материали с висока якост и повишена производителност
За да се преодолее пружинният ефект, който възниква при обработката на цилиндричните детайли, е необходима по-голяма сила на огъване. За да се справят с непрекъснато нарастващите изисквания за мощност, много производители напълно преработват своите производствени линии, за да предлагат машини с по-голяма огъваща мощност и въртящ момент, предназначени да работят с почти неограничен брой помощни функции. Машините са оборудвани с критично важни опорни валове под долния валяк, които регулират короната. Тази поддръжка също така разширява обхвата на дебелините, които могат успешно да се валцуват на машината.

На теория, щом две спирали имат идентични качествени описания, то те трябва да имат и еднакви свойства. В действителност двата детайла могат да имат различни характеристики, които водят до неравномерно изкривяване. За да се отстрани това, ЦПУ извършва бързо изпитване на металния лист, което води до оптимални резултати още от първият детайл.
В допълнение към увеличението на работната скорост благодарение на автоматизацията, ускорените стъпки и манипулациите от един оператор, съвременните валмашини се конструират специално за по-бърза работа. Новите хидравлични системи предполагат подобрени скорост и мощност, за да подобрят качеството на валцуване и да спестят време в последващи процеси като монтаж и заваряване, като по този начин увеличават производителността и същевременно намаляват разходите.

Новият брой 7/2018

брой 7-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top