Гибка и правка на ротационных машинах
Мошнин Е.Н.
Машиностроение, 1967 г.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Процесс гибки деталей из листовых заготовок осуществляется на валковых машинах, в которых гибка происходит между тремя вращающимися валками, установленными в шахматном порядке. Преимущественно используются универсальные трех-и четырехиалковые листогибочные машины, но в отдельных случаях находят применение и специализированные машины.
Основным назначением универсальных листогибочных машин является гибка цилиндрических и конических обечаек и секторов. Гибка выполняется в холодном и горячем состоянии, причем горячая гибка используется для формовки только толстостенных заготовок. Минимально возможный радиус изгиба равен не менее пяти- десятикратной толщине заготовки; с увеличением ширины заготовки предельное значение радиуса изгиба увеличивается.
При небольшом объеме производства универсальные листогибочные машины применяются также и для проведения других технологических процессов, как-то гибки сортового проката и труб, гибки листовых заготовок на малый радиус, местной штамповки и правки листовых заготовок.
Основными преимуществами универсальных листогибочных машин являются отсутствие необходимости в сменной технологической оснастке и большая их универсальность, благодаря чему применение этих машин экономически выгодно и при индивидуальном производстве.
Специализированные валковые машины выпускаются для крупносерийного производства элементов обшивки, конических обечаек, сварных труб из листовых заготовок, для получения сложно изогнутых деталей и в некоторых других случаях.
Листогибочные машины выпускаются для гибки заготовок, начиная от тонколистовых небольшого размера (толщиной 1— 2 мм)и до крупногабаритных толстостенных заготовок, например обечаек котлов и сосудов высокого давления и элементов корпусов конвертеров. В промышленности работают машины, позволяющие гнуть заготовки с поперечным сечением 13000x40 и 5000 X 150 мм.
Гибка в валках широко распространена в машиностроительной промышленности, но особенно большое применение находит в котло- и судостроении, химическом и нефтяном машиностроении и в авиационной промышленности.
10. ОСОБЕННОСТИ ГИБКИ В ВАЛКАХ И СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ И РЕГУЛИРОВКИ ВАЛКОВ
При гибке в валках наибольший изгибающий момент возникает в заготовке под средним валком, вследствие этого в зоне касания заготовки с указанным валком сосредоточивается очаг деформаций изгиба.
Начальный изгиб заготовки происходит на узком участке, при поперечном перемещении одного из валков. Включением вращения валков производится продольная подача заготовки за счет сил трения между заготовкой и валками. Перемещаясь под средним валком, участки заготовки последовательно проходят через очаг деформаций, благодаря чему обечайка получает равномерный изгиб по всей длине.
Путем соответствующей установки валков по отношению друг к другу заготовка может быть согнута на любой радиус, но только не меньше радиуса среднего валка, вокруг которого она огибается.
Наибольшая кривизна изгиба, получаемая заготовкой за один пропуск ее через валки, ограничивается силой сцепления приводных валков с изгибаемой заготовкой. По этой причине гибка на небольшой радиус производится за несколько последовательных пропусков, причем после каждого пропуска увеличивают прогиб заготовки в валках.
Универсальные листогибочные машины выполняются преимущественно горизонтального типа (рис. 22, а), что соответствует наиболее удобным условиям работы. Заготовка может заводиться в валки и выдаваться после проведения гибки с обеих сторон. Для выдачи из машины замкнутой обечайки задний подшипник среднего валка (передний находится у привода машины) выполняется откидным и предусматривается возможность запрокидывания валка задним концом вверх примерно на угол 3°. Валок запрокидывается нажимным механизмом, опускающим передний консольный конец валка.
Положение среднего или боковых валков регулируется по высоте, что требуется при начальном изгибе заготовки и освобождении ее после гибки. Предусматривается возможность установки регулируемых валков под углом, что создает условие для гибки конических обечаек. Для уменьшения прогиба боковых валков при их относительно большой длине устанавливается один или два ряда опорных роликов (фиг. 22, а).
В машинах с особенно длинными (более 6 м) валками предусматривается устройство для компенсации прогиба среднего валка, для чего этот валок выполняется с двумя консольными концами (рис. 22, б). Приложением усилия на консольных концах валок выгибается на среднем участке вниз. При гибке валок выгибается в обратном направлении и принимает форму, близкую к прямолинейной.
Использование устройств для компенсации прогиба среднего валка и опорных роликов боковых валков позволяет выполнять машину с валками сравнительно небольшого диаметра, на которой можно сгибать длинные обечайки. Например, известны машины для холодной гибки обечаек сварных труб длиной 12 м, диаметром 700 мм с толщиной стенки 12,7 мм.
Для удовлетворения потребностей производства машины выполняются трех- и четырехвалковыми, с различным взаимным расположением валков и способом регулировки их положения.
Наиболее ранними и широко распространенными в промышленности являются трехвалковые симметричные машины, характеризующиеся симметричным расположением боковых валков по отношению к среднему. При этом средний валок перемещается по высоте, благодаря чему производится изгиб заготовки на начальном участке. Приводными выполняются обычно только боковые валки, установленные в неподвижных подшипниках станины (рис. 23, а).
Существенным недостатком этого расположения валков является невозможность согнуть заготовку по всей длине. Концы листа длиной несколько меньшей половины расстояния между боковыми валками остаются прямыми (рис. 23, а), так как они не могут быть пропущены через очаг деформации, находящийся под средним валком.
С целью получения строго цилиндрической обечайки концы заготовки предварительно подгибаются надругом специальном оборудовании, а тонкостенные заготовки — вручную. Необходимость применения дополнительного оборудования для подгибки концов заготовки ведет к значительному увеличению требующейся производственной площади.
Для обеспечения возможности подгибки концов заготовки непосредственно на листогибочной машине используются машины более сложных конструкций. В связи с этим получили распространение трехвалковые асимметричные и четырехвалковые машины.
В асимметричных трехвалковых машинах передний боковой валок расположен с малым смещением вперед по отношению к среднему валку и начальный изгиб заготовки производится перемещением под углом к вертикали заднего валка (рис. 23, б). Это дает возможность согнуть конец листа почти полностью, так как расстояние, на которое может быть подведена задняя кромка заготовки к среднему валку, незначительно. Для получения обечайки с обоими согнутыми концами она заводится в машину дважды. Кроме того, на асимметричных машинах можно сгибать заготовку за один пропуск ее через валки на значительно большую кривизну, так как между заготовкой и валками (средним и передним) возникают более высокие усилия, чем при симметричном расположении валков. Однако из-за больших усилий на валках асимметричные листогибочные машины выпускаются только среднего и малого размера—для гибки заготовок толщиной до 30 мми шириной до 4—5 м.
Для гибки толстых листов машины выполняются четырех-валковыми, со схемой расположения валков, приведенной на рис. 23, в. У этих машин, в отличие от трехвалковых симметричных, боковые валки расставлены шире и под средним валком поставлен дополнительный нижний валок. Регулируется по высоте положение боковых валков, которые перемещаются наклонно к вертикали.
Приводным выполняется только средний, а иногда средний и нижний валки. Гибка осуществляется между средним и боковыми валками, а нижний валок под действием пружин или гидравлических цилиндров давит па заготовку и тем создает большее тяговое усилие между заготовкой и приводным средним валком.
При выключении из работы одного из боковых валков (отведения его вниз) расположение валков становится таким же, как у трехвалковой асимметричной машины. Следовательно, четырехвалковая машина является комбинацией симметричной и асимметричной трехвалковых машин.
Заготовки большой толщины сгибаются при симметричном расположении валков, и в этом случае, так же как при гибке в симметричных трехвалковых машинах, требуется предварительная подгибка концов заготовки. Заготовки меньшей толщины по условию прочности валков можно сгибать с подгибкой концов при расположении валков по асимметричной схеме. При прямом (спереди назад) пропуске работает задний боковой валок, а при обратном пропуске — передний. Этим и достигается изгиб обоих концов заготовки с одной установки ее в машину. Последнее преимущество особенно эффективно сказывается при гибке крупногабаритных заготовок.
В последнее время получили развитие комбинированные трехвалковые листогибочные машины, в которых валки могут устанавливаться по симметричной и асимметричной схемам, причем во втором случае—как с правым, так и с левым расположением валков. Благодаря этому обеспечивается подгибка обоих концов заготовки при однократном заведении ее в машину, так же как в четырехвалковой машине.
Известная западногерманская фирма Froriep, ФРГ [39] создала конструкцию машины, в которой установка валков в рабочее положение осуществляется посредством перемещения среднего валка в вертикальном и горизонтальном направлениях. При установке среднего валка посредине между боковыми валками (рис. 24, а) расположение валков соответствует симметричной машине, а при смещении среднего валка (рис. 24, б) схема расположения валков становится асимметричной.