Станок для изготовления профильных изделий из листового металла

ВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ ОНИИЛЬН В 1 Х я изготовления г 1 р стан Зг 1 ЕЛИИ ИЗ ЛИСТОВОГО В. И. Скобе,чкинл э -е в о 1 ТОМСКОМ СВИ ЕТЕ8 августа 1535 ,аазо авторского сво Зчв-Енчс49);. гс а 31 авг с " ,о а к о в а н та 1.:о го ного реразэезы кструкции Станок предчлзначен, гллвньм сбрлзом, для изготовления сложных пространственных про илей частей слмэлет В (ободов рулей поворота, глуоины, элеэоков и др.) из листового материала (дюралюминий, сталь).1 эсе давильные машины (В том числе прессы, например, Боука и др., л также посадочнгы й станок Гавриленкэ) оскс, Влны нл перерасгределении млтериалл посредством приложения определен;х килкй и таким Оорлзсм придания дк стовому материалу соответству:о цей формы.Де-аль, в процессе прэизводства деформируясь в холодком состояи, пэ вергается ке только изменению момента сопротивления, но и внутреннему изменению зерен и волокон (нлклеп, увеличение плотности и т, и.). Все тлк клзываемье давильные машины, а сс"олкко посадочные станки Являются, пэ идее образования формы детали из пгэсксго (ЛКСтОВОГО) МатЕРигпа, оЛСтЫМ СЛУ- чаем однои оошей идеи: Волкового перераспределения материала.Предлагаемый станок дает непрерывное вслноооразкое перераспределеие (деформацию) материала с одним неподвижно укрепленным параметром и одним (в общем случае - двумя) свободным. Станок работает по идее волновой де. формации материала.-1 л чертеже фиг. 1 - 17 поясня:от раооту станка пэи различных профилях изделий; фиг. 18 - 21 - разрезы и схему стлккл; фиг. 22 - 2 б поясняют егэ работу; фиг. 27 и 23 изображают осооую конструкци 0 Ослика, лрмирсвлгзинэй; фиг. 29 - 33 изсорлжаютИ СХЕМЫ ВИДОИЗМЕКЛной Ксстлккл.-спи Взять,дюолл.оминиев,ю (л также стальую) дету или лист и пэгрэ-свать сделать изгиэ В двух пл сксстях (сэиг, 1, 2 3) -.тэ обычно и деллют при из;этэвлении различного одл сбэдэв, тэ млт риал образует так клзь Ваемьй .,:эфэ, Этэ и есть не ч-о иое, как обэлзозание волн, поскольку материал деформируется пэу изгибе в двух плоскостях ( 3.( и ХЛГ), а этот изгиб создет растяжение с 1 эй части металла и сжатке другой.Г 1 оскэльку тонкостенныи материал не может (при усилии придать ему кривэлкнейный профиль) деформироваться Внутэенним образом, т. е, сжиматься или рлстягу Влться В своей криволинейной поверхности, тэ сн, естественно, деформируется, как говорят, во вке", иэо жесткость его сечения значительно меньше сопротивления сжатию, и эта разность растет обратно пропорционально толщине материала (вернее не растет, а изменяется) и при определенной толщинеЕсли изготовить ролик с сечением с(фиг, 10), но переменным при движении,чего можно достигнуть внутренним гидравлическим давлением (ролик в этомслучае будет составный) и заставить подопределенным давлением двигаться нор;,мально к поверхности шаблонаурнпо пути аб (фиг. 11), то мы довучймдеталь (фиг. 9), как если бы она былаизготовлена на прессе (выдавлена),Можно также изготовить, зная соответственную поверхность детали, ролик переменного поверхностного сечения, который при одном своем обороте дал бытребуемую деталь,Применение идеи снятия волн давлением при свободных одном или двухпараметрах даст возможность механизировать столь трудоемкие работы, какмедницко-жестяницкие выколоточные папроизводству деталей из тонкостенногоматериала (листового),Если на самолетах прежних типовже.стяницкие и медницкие работы составля.ли 8 - 12 М от общего количества затраченных часов, то на современных самолетах эти работы составляют 25 - 30%. Только механизация жестяницких работ съэкономит громадное количество высококвалифицированного ручного труда, атакже время производства самолета.Особенно значительную экономию в,квглифицированной силе и во временипредлагаемый станок дает при серийном производстве. Так, например, можноуказать на то, что обод руля поворотавручную изотовляется, в среднем, заб - 7 часов (целый рабочий день). Наизобретенном станке этот обод можноизготовить в 2 - 3 минуты.Штампы стальные, цемента-резиновые и пр. лишь отчасти механизируютпроцесс, немного сокращая время производства, и их сравнительная дешевизна способствует применению их прине серийном производстве, При серийномпроизводстве штампы не рентабельны.Кроме того, они недолговечны, чта особенно относится к цементно. резиновымштампам.Деталь в штампах часто подвергаетсяударным нагрузкам (динамически), а потому напряжение металла значительно,Область применения нового станка расширяется с возможностью работ при больших температурах металла, когда металл приобретает большую вязкость, а следовательно, меньшее сопротивление снятию волн (гофр).На фиг. 13 показан прямолинейныйпо длине профиль детали; волнообразо.вания при изготовлении такого профиля детали не происходит, Такая деталь может быть изготовлена движением ролика и валка, как гоказано на фиг, 13. Любопытно, что при волнообразавании жесткость листа увеличивается. Это явление, происходящее с тонкостенными деталями, подтверждает с другой стороны доказанную немецким профессором Вагнерам теорию устойчивости тонких стенок за пределами упругости. Эти стенки, применяющиеся в балочных ланжеронных конструкциях, образуя при нагрузке на них волны, увеличивают жесткость и таким образом продолжают сохранять устойчивость.На фиг. 14 показан обод переменного сечения по размаху крыла (ребро атаки, реоро обтекания) и на фиг. 15 - 17 - его сечения в разных местах,ролик для производства таких профилей должен быть разъемным. О:е части должны ходить в направляющих. Контуры ролика должны меняться по хорде. Внутри должна быть резиновая манжета-камера, которая заполнена жидкостью под давлением, проходящей через шланги резиновую трубку внутри оси ролика.Одним из вариантов данного ролика является ролик, где гидравлическое дав. ление заменено рядом симметрично расположенных пружин. Наиболее идеальным роликам является просто резиновая манжета, которая внутри распирается гидравлическим давлением, а наружный контур получается по форме матрицы (жалоба в плите), а также ролик, армированный резиной (фиг. 27, 28). При этом получение обода с перемен. ным сечением осуществляется подачей стола и вертикальной подачей ролика.Станок (фиг. 18 - 21) имеет стол для продольной подачи по винту 20 и стол для поперечной подачи от руки при помощи маховичка 33. Поперечный стол 9 с направляющими 19 и 21 имеет в себе комбинацию матриц, расположенных вдоль рядом и вглубь, которые или непосредственно производят обода целиком, или эти обода производятся движением по разным кривым. В этом случае необ.ходимы только наиболее часто встреча.ющиеся кривые, Матрицы обода (желобки по форме) 10 представляют собой или обработанные непосредственно в столе (отливка, фрезеровка, шлифовка и т. д.) или в столе только наглухо закреплен. ные, но сделанном отдельно. Материалом для таких матриц может быть как сталь, так и цемент. Характерным для такого рода стола с комбинацией кривых является долговечность работы, ибо производство ободов здесь происходит не под действием удара или давления на всю по. верхность, а катанием ролика-пунсона под давлением только в данной точке в данный момент (вертикально)и меньшим поверхностным боковым давлением.Часто не требуется делать жолоб по всей длине обода, так например, если обод контуром симметрично повторяется дважды или трижды .(фиг. 25 и 26 - участки асс и сге тождественны). В этом случае матрицы должны иметь одну из ветвей обода, например И, а остальные получаются манипуляциями рабочего,Цилиндр 31 (фиг. 21) необходим в том случае, если станок работает диференциальным способом, осуществляя два дви. жения: горизонтальное и вертикальное. В этом случае в него поступает жидкость (вода, масло) и создает давление на ролик,Движение основных частей диференциального гидравлического станка (стола и цилиндра) автоматически регулируется возникающими усилиями в частях и их соотношениями, При усилии на металл, равном расчетно предельному, подача стола прекращается и происходит лишь вертикальная подача.Необходимость иметь свободные дви. жения и подачи в зависимости от материала, его толщины, размеров, формы изделия и т. д. потребовала также осуществления движения не при помощи жестких передач, а при помощи жид. кости, находящейся в условиях определенного режима. Режим этот устанавли. вается редукционным клапаном (фиг, 19).Поскольку движения в станке происходят в трех измерениях одновременно, то применение карданных соединений, гиперболических и геликоидальных шестерен,шаровых шарниров и т. и, чрезвычайно усложнило бы конструкцик станка и не дало бы диференциации движений вполне, Одним из способов жесткой передачи является механизм кулисы Шепинга, но с регулируемым радиусом качания тяги кулисы и ходом, что может осуществиться путем передвижения по линии центров камня кулисы (регулирование размаха) и передвиже. нием точки крепления тяги по вертикали (регулирование радиуса); цилиндр в этом случае должен двигаться за одно с тягой. Этот вариант нужно считать. неудовлетворительным как по его сложности, так и по ограниченности движений вперед и назад. Ролик будет работать на элементе длины материала и,. следовательно, станок не удовлетворит идее образования волн и снятия их. При одном закрепленном параметре здесь. будет необходимо многократное прохождение роликов по элементам,что удлинит работу. Кроме того при больших радиусах не может быть допущено боль. шое давление (вертикальное), так как при этом будет создаваться очень большой изгибающий момент в опасных сечениях тяги, что заставит увеличить размеры ее, учитывая лишь определенные случаи работы.Гидравлический станок эластичен и в то же время надежен в работе.При и ространственн ых и ро филях, т, е. изогнутых в трех плоскостях (реоро, атаки, выхода), ролик должен совершать соответствующие пространственные дзижения, сохраняя расчетное давление на материал, нормальное к поверхности, Это можно осуществить с помощью направляющих, очерченных по нейтральной линии профиля детали. Эта кривая в оошем случае оудет являться функцией. от производной линии движения ролика. Для каждой детали надо иметь свою направляющую, термически обработанную, отшлифованную и закаленную, а так ке соответствующую ползушку, Все это сложно и дорого, а потому непригодно.Ролик может быть снабжен рычагом, жестко связанным со штоком или цилиндром (фиг, 24), который отжимался бы кулачком, вращающимся закономерно, соответственно движению стола и таким образом (при помощи соответствуюшего контура ролика-кулачка) создавал дав ление 5 нормально к кривой обода (по нормали ХИ). Изготовление кулачка также сложно, требует очень тщательной обработки, при неизвестном уравнении кривой вообще невозможно, Кроме того на каждую деталь надо иметь такой дорого стоящий кулачок и усилия, передаваемые кулачком на рычаг, должны пресдолевать очень часто не только силу трения ролика о материал, но и горизонтальную реакцию материала на ролик, которая в этом случае будет значительной. Самым рациональным, простым и безотказно действующим при всех случаях и положениях является способ комбинации двух движений (горизонтального и вертикального), основанный на равновесии действующих сил. Всякое неравновесие вызывает изменение кинематики механизмов и соотношения этих двух движений.В станке основанное на этом прин. ципе вращение от мотора 1 (фиг, 19) передается насосу-генератору В посред. ством передачи Я, Насосом может являться поршневой эксцентриковый насос, насос типа Штурма, радиально-поршневой насос Лауф-Тома, простой коловратный шестеренчатый насос, адекватный двигателю С,Из аккумулятора А жидкость проходит через кран й в отверстие 34 (фиг. 20) двигателя С, Двигатель С приводит во вращение ходовой винт К а жидкость уходит через кран Е в аккумулятор через отверстие 35 в двигателе. Вращение винта К дает поступательное движение столу 2. Цилиндр 31, укрепленный неподвижно на станине 30, создает давление на поршень 23 или при помощи двухрядных пружин или жидкостью, нагнетаемой насосом В через трубопровод 0 или же сжатым воздухом высокого давления по шлангу И, показанному пунктиром, Поперечный стол Р имеет движение от поперечного винта 20 с маховиком и движется в направляющих 19. Поперечное движение стола % необходимо для ободов пространственно непрямолинейных, как например, ребро атаки, ребро обтекания и др.Ролик 22 (фиг, 18) по мере движения стола то поднимается, то опускается, но вдавливает материал в матрицу на всем пути стола, Для того, чтобы ролик не испытывал давлений, превышающих расчетные, имеется редукционный клапан Т с пружиной, которую можно регулировать на определенное давление, Когда сопротивление стола Л возрастает до предельно отрегулированного значения, жидкость в двигателе С увеличивает давление на лопатки 3, так как жидкость засасывается насосом в том же объеме (мотор делает постоянное число оборотов); при этом давление в двигателе С растет пропорционально сопротивлению стола. Число оборотов ходового винта понижается, так как излишек расчетного давления в двигателе С откроет клапан Т и жидкость по трубопроводу И пойдет под поршень 23 в цилиндр 31.Следовательно давление в двигателе С беспредельно расти не будет. Устремившаяся под поршень 23 жидкость начнет уменьшать вертикальное давление ролика на материал и в определенный момент, например, когда стол Л контуром ад (фиг. 25) упрется в ролик, создастся нормальное давление, но уже перпендикулярное к прежнему. Стол Л и поршень 23 как бы меняются ролями до точки а, если обод имеет контур по фиг, 25 или 2 б, Предохранителем в слу. чае необходимости быстрого выпуска жидкости из-под поршня 23 служит кран -., входящий в штуцер цилиндра с насадкой.Насос В соединяется с краном Е трубой г. Краны О и Е имеют одну общую рукоятку и служат для перемены хода стола; А - прямой ход и В - обратный при повороте рукоятки на 90, труба l. с двигателем С разобщается, а отверстие Р сообщается с отверстием 34 двигателя, Жидкость пойдет из насоса В по трубе 1, через кран Е в отверстие 35 двигателя и будет давить на лопатки в обратную сторону. Уходить жидкость будет через кран 1 Э по трубе Е в аккумулятор А при снижении давления в двигателе С, что может быть только при уменьшении сопротивления стола Е. Тогда редукционный клапан сядет на старое место и поршеньком (фиг. 19) перекроет отверстие, соединяющее трубу И с подпоршневым пространством цилиндра. Жидкость из-под поршня будет уходить в аккумулятор А.Двигатель С представляет собой го пастный насос. Лопасти 3 движутся внаправляющих ротора 14. Ротор насажен неподвижно на вал 12 винта К иэксцентрично с окружностью корпуса,Лопатки катаются по телу корпуса 1 броликами 33 и прижимаются к корпусупружинами 4, помещенными внутри ротора радиально.На фиг. 29 - 33 изображено видоизменение станка, в котором все устройствоостается прежним за исключением механизма для продольного перемещениястола 9,От мотора 1 вращение передаетсяшестерне 2, от шестерни 2 через шестерню 3 на винт 4. б - гайка стола 9,7 - маховик для поперечного движениястола 8 и 5 - поперечный ходовой винт,При таком механизме давление на,цилиндр может производиться как и впрежней конструкции гидравлическимдавлением, воздухом или пружинами(фиг, 18 и 21), Пружины лишь условноизображают давление, но вовсе не обя.зательны для конструкции станка. Подъемролика производится действием вертикальной составляющей усилия стола,в том случае, когда имеется некоторыйрадиус кривизны, и ролик идет на подъем.Для этого требуется, чтобы кривая движения ролика (контур обода) не имеласлишком большой кривизны и резкихпереходов.Явтоматический подъем и опусканиеролика перед началом работы и во времяпроизводства осуществляется механизмом,изображенным на фиг. 30, Маховик 19,врашаемый от руки или от мотора, на.сажен на червяк 14, сцепленный с червячным колесом 13, Червячное колесосидит неподвижно на одной втулке сцилиндрической шестерней 34, котораяв свою очередь соединена с рейкой 18,движущейся в направляющих 17, Отрейки идет цепь Галля 12 через звез-дочки 11,Шток ролика ходит в направляющих10 станины 15, На фиг, 31 изображенвариант подачи не стола, а цилиндра.Ползун, перемещающийся в направляющих 22, составляет одно целое с цилиндром (если имеется гидравлическое вертикальное давление) или с телом, внутрикоторого ходит шток 21 ролика с заплечиками для пружины. При таком устройстве стол Л неподвижен и этим уменьшается габарит (длина) станка при той же длине обода.Механизмом для вращения ходового винта служит ранее описанный гидравлический двигатель или же механизм, изображенный на фиг, 29 и 33.На фиг, 32 для случая гидравлического давления на поршень (а следовательно на ролик и на металл) устроен кожух 2 б, в котором ходит шток 25 с сквозным отверстием внутри него по всей длине, и жидкость поступает через отверстие в кожух 2 би через отверстие в штоке в цилиндр 23. Цифрой 24 обозначен сальник.Все клапанное устройство и предохранительный кран, а также насадка для этого крана остаются прежней конструкции.Иа фиг. 33 изображено предохранительное устройство для остановки мотора в случае подачи стола механизмом, изображенным на фиг. 29, Мотор будет вращать винт до тех пор, пока в какой- нибудь момент времени сопротивление стола будет превышать расчетное, что может быть в тот момент, когда контур обода идет вертикально (стол упирается в ролик),Мотор передает вращение шестерне 30, Шестерня 30 через сателлит 31, вращающийся вокруг своей оси, укрепленной неподвижно пружиной 33, отрегулированной на максимальное расчетное усилие (сопротивление стола), передает вращение барабану 28 (шестерня с внутренним зацеплением, в котором укреплен наглухо ходовой винт 27). Если усилие превзойдет расчетное, то сателлит начнет обегать колесо 28, не вращая при этом винта, Стол остановится. Цифрой 35 обозначен кулачок на неподвижной оси сателлита и Зб в подвижн ось сателлита,Предмет изобретения.1, Станок для изготовления профильных изделий из листового металла путем катания фасонного ролика по уложен. ной на матрицу и закрепленной одним концом плоской заготовке, отличающийся тем, что держатель 23 ролика 22выполнен подвижным в направлении, перпендикулярном к направлению движения матрицы 1 О, и находится под давлением пружины и гидравлическим давлением, заимствуемым от гидравлического привода для прямолинейного перемещения матрицы (фиг, 18).2. Видоизменение станка по п. 1, от.личающееся тем, что держатель ролика 15 находится под давлением (например, пружин, сжатого воздуха и т. и,), независимым от привода прямолинейного перемещения матрицы фиг. 18).3. Форма выполнения станка по и. 2,отличающаяся тем, что матрица выполнена подвижной в двух взаимно перпендикулярных направлениях.4. Видоизменение станка по и. 2, Отличающееся тем, что подвижным в прямолинейном направлении выполнен держатель 21 с роликом, а матрица непо-движна (фиг. 31).