Automatyczna maszyna do walcowania Wprowadzenie

Automatyczny mechanizm i sterowanie

Do formowania pierścieni o profilowanych przekrojach poprzecznych, pionowa walcarka pierścieniowa ma dwa główne walce, jeden trzpień i kilka rolek ograniczających. Te rolki mają uformowane kształty, które pasują do kształtu pierścienia produktu końcowego. Oznacza to, że konieczna byłaby zmiana rolek na te, które pasują do odpowiednich obrabianych elementów. W przypadku walcowania pierścieni wszystkie jego operacje zależały w dużej mierze od instynktów i doświadczeń wykwalifikowanych pracowników. A w odpowiednich jednostkach, takich jak jednostka hydrauliczna, nie było podłączonych czujników do zbierania danych, takich jak pozycje i ciśnienia, i nie można było przeprowadzić analizy i weryfikacji warunków toczenia.

W związku z tym w przypadku ręcznych pionowych walcarek pierścieniowych wszystkie procesy, w tym przygotowania przed walcowaniem, musiały być obsługiwane ręcznie przez wykwalifikowanych pracowników i występowały takie problemy, jak zmienność walcowania i trudność w przekazywaniu umiejętności następnym pokoleniom. Ponadto, ponieważ rosną wymagania dotyczące bardzo dokładnych pierścieni walcowanych o kształcie zbliżonym do netto, sformułowanie specjalistycznej wiedzy na temat walcowania na wysokim poziomie mogłoby stanowić problem.

Opierając się na takich problemach z ręcznymi walcarkami pionowymi pierścieniowymi, opracowaliśmy zautomatyzowaną walcarkę pionową. Opisano jego konstrukcję mechaniczną i zakres sterowania.

Tabela 3-1 przedstawia główną specyfikację VRRM, a rys. 3-1 przedstawia ogólny wygląd maszyny.

Tabela 3-2 przedstawia porównanie głównych konstrukcji mechanicznych między VRRM a ręczną pionową walcarką pierścieniową. Chociaż podstawowa konstrukcja mechaniczna VRRM jest podobna do konstrukcji ręcznej pionowej walcarki pierścieniowej, w celu automatyzacji takie zmiany, jak urządzenia inne niż siłownik ciśnieniowy, mogą przesuwać swoje pozycje za pomocą silników hydraulicznych lub przekładniowych i dodają różne czujniki zostało zrobione.

Jedną z głównych różnic mechanicznych w porównaniu z ręczną pionową walcarką pierścieniową jest to, że dodano funkcję pomiaru średnicy zewnętrznej pierścienia. Ta cecha została osiągnięta dzięki jednej z kilku rolek ograniczających, które pełnią funkcję rolki mierzącej zewnętrzną średnicę pierścienia, która będzie w stałym kontakcie ze średnicą pierścienia podczas walcowania pierścienia, w przeciwieństwie do innych rolek ograniczających, i będzie mierzyć zewnętrzną średnicę pierścienia. Po osiągnięciu końcowej pozycji średnicy zewnętrznej pierścienia rolka ta zostanie automatycznie unieruchomiona i będzie działać w taki sam sposób, jak inne rolki ograniczające. Tabela 3-3 przedstawia porównanie VRRM i ręcznej pionowej walcarki pierścieniowej pod względem automatyzacji sterowania, a także wyjaśniono szczegóły dotyczące poszczególnych pozycji.

Przy ustawianiu odpowiednich pozycji rolek używano pierścienia pomiarowego za każdym razem, gdy rolki były zmieniane, co wymagało siły roboczej i umiejętności pracownika w przeszłości. Zostało tak wykonane, że pozycje docelowe są automatycznie obliczane na podstawie danych wejściowych, takich jak średnice rolek, i że rolki przemieszczałyby się do odpowiednich pozycji w trybie automatycznego przygotowania.

Stykowy mechanizm pomiarowy średnicy zewnętrznej pierścienia umożliwia pomiar w czasie rzeczywistym średnicy zewnętrznej pierścienia, który służy do kontroli automatycznego walcowania.

Zawór serwo służy do sterowania siłownikiem pod ciśnieniem, umożliwiając bardzo dokładne sterowanie położeniem i prędkością sprzężenia zwrotnego.

W przeszłości walcowanie pierścieni było wykonywane ręcznie, w zależności od umiejętności pracowników, a powtarzalność walcowania była nieregularna, produkt różny dla poszczególnych pracowników, nawet jeśli pierścienie do walcowania były takie same. VRRM został wykonany w taki sposób, że ustawienie różnych wzorów toczenia, automatycznie lub przez wprowadzanie danych, jest łatwe, a dane ustawienia toczenia zapisane zgodnie z numerem elementu mogą być powtarzane. Innymi słowy, VRRM może sprawić, że automatyczne walcowanie z dużą powtarzalnością może być niezależne od umiejętności pracowników.

Ponadto czujnik położenia, czujnik ciśnienia i amperomierz silnika są zamontowane na odpowiedniej części młyna, aby wyświetlić ekran monitorowania stanu (rys. 3-2) i wykres trendu (rys. 3-3), co ułatwia badanie przyczyn walcowania awarie i skrócenie czasu rozwiązywania problemów.

Wykres trendu może służyć nie tylko do diagnostyki awarii, ale także do zbierania szczegółowych danych kroczących na kroczący. Pomoże to w analizie ilościowej i weryfikacji różnych danych kroczących, a także w sformułowaniu ciągłego know-how.

Pionowy walcarka pierścieniowa może walcować asymetryczne kształty pierścieni, a także symetryczne kształty pierścieni. Istnieje jednak problem polegający na tym, że różnica prędkości obwodowej będzie generowana między prawymi a lewymi punktami asymetrii. VRRM poradził sobie z wadami toczenia wynikającymi z tego problemu z różnicą prędkości obwodowej, używając silnika napędowego o zmiennej prędkości obrotowej dla jednej z dwóch głównych walców.

Optymalizacja kształtu półfabrykatu i warunków walcowania pierścieni

Sekwencja produkcji jest zasadniczo podobna do tej, w której wykorzystuje się walcarkę pierścieniową typu poziomego do końcowego formowania pierścieni o wyprofilowanym przekroju poprzecznym.

Nawet w przypadku, gdy do formowania końcowego używana jest walcarka z pionowym pierścieniem, w większości przypadków wymagane będzie walcowanie wstępne. Maszyna do walcowania wstępnego może być pozioma lub pionowa. Liczba procesów wstępnego walcowania w formowaniu na walcowni pionowych pierścieni może być jednak mniejsza niż w przypadku formowania na poziomej walcowni pierścieni i zasadniczo tylko jedno wstępne walcowanie zakończy proces. Kształt „półfabrykatu”, który został utworzony w tym procesie wstępnego walcowania, miałby znaczny wpływ na kształtowanie kształtu i dokładność końcowego formowania przez VRRM, dlatego ważne jest, aby zoptymalizować kształt półwyrobu.

W obecnym procesie wytwarzania pierścieni o profilowanych przekrojach poprzecznych należy powtarzać testy walcowania wstępnego i końcowego w celu określenia optymalnych kształtów walców i półfabrykatów. Taka seria procesów test-modyfikacja-test wymaga dużo czasu, wysiłku i kosztów.

Tak więc, oprócz automatyzacji pionowej walcarki pierścieniowej, wymagane jest sformułowanie nowego know-how w celu optymalizacji kształtu półwyrobu. Równolegle z ukończeniem w pełni zautomatyzowanej walcowni pierścieni pionowych, w oparciu o technologię analitycznej symulacji odkształcania wyprofilowanych elementów, opracowano zaawansowaną wiedzę na temat walcowania, w tym optymalizację kształtów półfabrykatów i warunków walcowania pierścieni. pierścienie o przekroju poprzecznym (rys. 4-2) i na wynikach symulacji. Takie sformułowanie know-how w zakresie walcowania za pomocą symulacji umożliwiło zmniejszenie liczby walców próbnych oraz oczekiwane zmniejszenie kosztów naprawy walców, materiałów i robocizny.

Wyniki toczenia testów

Przedstawiono przykłady walcowania pierścienia o przekroju konturowym za pomocą VRRM. Kształt konstrukcyjny pierścienia końcowego został, jak pokazano na rys. 5-1, obrysowany na średnicy zewnętrznej i prosto na średnicy wewnętrznej; pierścień w kształcie bębna, o większej średnicy zewnętrznej 429 mm, mniejszej średnicy zewnętrznej φ383 mm, średnicy wewnętrznej φ316 mm, szerokości 220 mm i wadze około 90 kg. Jest to kształt, przy którym pozioma walcarka pierścieniowa miałaby duże trudności w formowaniu kołnierza na dużej średnicy zewnętrznej.

Ten półfabrykat został utworzony przez walcarkę pierścieniową poziomą jako maszynę do walcowania wstępnego.

Rys. 5-3 przedstawia kształt walcowanego pierścienia po końcowym walcowaniu na pionowej walcowni pierścieniowej. Ponieważ formowanie kołnierza na dużej średnicy zewnętrznej w formowaniu półwyrobu było niewystarczające, na kołnierzu końcowego walcowanego pierścienia wystąpiło znaczne niedopełnienie. Wskazuje to, że formowanie półwyrobu przez maszynę do walcowania wstępnego mogłoby mieć duży wpływ na końcowe formowanie pierścienia.