金屬板材矯平機(jī)的作用.doc

金屬板材矯平機(jī)的作用作者：德國(guó)阿庫(kù)機(jī)械制造有限公司隨著金屬板金工業(yè)的發(fā)展，板材質(zhì)量需要適應(yīng)目前鋼材短缺和高強(qiáng)度鋼使用量增加所帶來(lái)的矛盾。由于鋼材的短缺，鈑金加工企業(yè)往往得不到他們要求的材料品質(zhì)，因此需要將材料進(jìn)行矯平，以進(jìn)一步改善材料的質(zhì)量。而對(duì)于高強(qiáng)度的板材（主要針對(duì)的是汽車(chē)工業(yè)的需求），要想獲得良好的平面度就需要更高的矯平壓力和更新的矯平理念。 矯平機(jī)可提高金屬板材的質(zhì)量 要理解“為什么矯平機(jī)可提高金屬板材的質(zhì)量”這個(gè)概念，首先要解釋一下矯平技術(shù)。矯平機(jī)是用來(lái)校正卷材和板材缺陷的精密機(jī)械。冷軋材料中的缺陷有縱向卷曲（Coil Set）、橫向翹曲（crossbow）、扭曲（twist）和邊緣鐮刀彎（Edge Camber）現(xiàn)象。在卷制帶料時(shí)，會(huì)引發(fā)縱向卷曲（Coil Set）和橫向翹曲（crossbow）缺陷。卷料的內(nèi)表面相對(duì)于未卷制材料的外表面產(chǎn)生一個(gè)縱向延伸。此縱向延伸會(huì)引起材料橫向收縮，從而產(chǎn)生橫向翹曲（crossbow）。在較寬的材料上其缺陷具體表現(xiàn)為波浪邊、卷材裂痕和中心凹凸。波浪邊和中心凹凸多發(fā)生在寬而薄的材料上。在帶料冷軋的過(guò)程中，軋機(jī)的缺陷也會(huì)引起材料橫截面上某部份的厚度比其他地方低。因此，材料較薄的部分稍長(zhǎng)于較厚部分，這使得在較長(zhǎng)的區(qū)域產(chǎn)生波浪。 通過(guò)矯平技術(shù)去除材料的應(yīng)力 為了去除材料中的應(yīng)力，要對(duì)板材進(jìn)行矯平。軋輥矯平的基本原理是使材料各部份有選擇性的延伸。在材料屈服點(diǎn)以下，使板材“纖維” 較短的部分按比例伸長(zhǎng)，以獲得一致的“纖維”長(zhǎng)度。它的實(shí)現(xiàn)是使材料在通過(guò)矯平機(jī)床時(shí)以較小的曲率半徑作循環(huán)往復(fù)的上下彎曲，使較短的材料“纖維”拉長(zhǎng)。當(dāng)板料朝矯平機(jī)床出口方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，上下彎曲的幅度逐漸減小，以消除在機(jī)床矯平入口處因劇烈的彎曲所引起的材料變形（圖1）。當(dāng)材料上所有的“纖維”長(zhǎng)度幾乎一樣時(shí)，板材就平直了，或說(shuō)“被矯平了”。 圖1 四重軋輥式精密矯平機(jī)的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖為獲得滿意的矯平效果，最重要的是根據(jù)所要完成的加工任務(wù)選擇合適的矯平機(jī)床。大多數(shù)情況下，需要矯平的板材是從卷料處理開(kāi)始的，矯平機(jī)在整個(gè)材料處理生產(chǎn)線上是很重要的組成部分。最簡(jiǎn)單的機(jī)床就是平整機(jī)（Flattener），其矯平輥數(shù)量少，直徑大，無(wú)任何支撐輥。但是要獲得較高的平面度，小直徑的矯平輥，較小的軋輥間距及支撐輥對(duì)矯平輥良好的支撐是必不可少的。因此，簡(jiǎn)單的平整機(jī)無(wú)法對(duì)材料產(chǎn)生所需的足夠變形，不能實(shí)現(xiàn)好的平面度，因此沒(méi)有被廣泛使用。 目前，國(guó)外市場(chǎng)上主要有三種矯平機(jī)床被廣泛使用：普通矯平機(jī)、精密矯平機(jī)和高性能矯平機(jī)。這三種矯平機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上都采用了具有良好支撐的矯平輥，較小的矯平輥間距及可調(diào)整的工作臺(tái)。矯平輥的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于矯平機(jī)床的工作效率非常重要，所有矯平輥都須被驅(qū)動(dòng)。 圖2 卷料處理送料線上的精密矯平機(jī)，矯平精度高，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定三種機(jī)床的基本應(yīng)用 普通矯平機(jī)有79個(gè)矯平輥，且矯平輥直徑較大。它們主要用在沖壓生產(chǎn)線的送料線上（圖2）。雖然送料線只占整個(gè)沖壓生產(chǎn)線投資的一小部份，然而沒(méi)有可靠的卷料處理送料線，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。提高生產(chǎn)效率、減少整個(gè)生產(chǎn)線停機(jī)時(shí)間的措施之一就是要降低卷料的更換時(shí)間。憑借先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，在德國(guó)阿庫(kù)公司提供的卷料處理送料線上，卷料的更換時(shí)間被大大縮短，換卷時(shí)間僅在25min之間，送料線的生產(chǎn)效率可提高25%以上。在這里，矯平機(jī)也是影響整個(gè)卷料處理送料線可靠性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。阿庫(kù)公司生產(chǎn)的最新型開(kāi)卷矯平送料線“CompactFeed”不僅可以縮短料卷更換時(shí)間，而且矯平單元上工作臺(tái)可打開(kāi)，便于清潔（圖3）。 圖3 板材送料矯平機(jī)“CompactFeed ”矯平單元上工作臺(tái)可打開(kāi)，易于清潔和快速回卷如果材料平面度要求較高，通常使用精密矯平機(jī)，它們不僅能消除材料縱向卷曲缺陷 ，還能消除橫向翹曲和扭曲等缺陷。精密矯平機(jī)有921個(gè)矯平輥、有支撐輥，甚至還有中間輥。中間輥的設(shè)置減少了矯平輥的磨損，而磨損的矯平輥會(huì)劃傷軟的材料或拋光過(guò)的材料表面。這種結(jié)構(gòu)就是所謂的“六重軋輥”設(shè)計(jì)。它適用于矯平兩面都非常敏感或表面不能劃傷的材料，如進(jìn)行外觀產(chǎn)品的矯平。 目前，一些老舊的精密矯平機(jī)不能滿足當(dāng)今時(shí)代對(duì)金屬板材質(zhì)量的高要求，也就意味著老舊的矯平機(jī)必將被新一代的精密矯平機(jī)所取代。為了避免金屬板材表面被粉塵和廢屑等異物顆料劃傷，新型精密矯平機(jī)設(shè)計(jì)裝配有矯平輥快速更換裝置。帶矯平輥更換裝置的矯平機(jī)不僅保證了穩(wěn)定可靠的矯平質(zhì)量，而且極大地縮短了清潔矯平輥的停機(jī)時(shí)間。另外，通過(guò)更換不同直徑的矯平輥，也擴(kuò)大了產(chǎn)品矯平范圍。 第三種矯平機(jī)是高性能矯平機(jī)，用于材料平面度要求最高的應(yīng)用領(lǐng)域。此類(lèi)矯平機(jī)的每一個(gè)矯平輥均由一組支撐錕從材料進(jìn)口位置到出口位置全面支撐。每個(gè)支撐輥支撐矯平輥的一小部分，下排的支撐輥可上下調(diào)整，因此在整個(gè)矯平機(jī)的寬度范圍內(nèi)，上下矯平輥的間隙可在不同點(diǎn)被控制。對(duì)矯平輥進(jìn)行不同的調(diào)整，可以消除如中心凹凸和波浪邊的缺陷（圖4）。 圖4 高性能的矯平機(jī)，用于消除如波浪邊和中心凹凸等缺陷矯平機(jī)主要用于以下四種加工領(lǐng)域：沖壓送料生產(chǎn)線、卷料預(yù)處理送料線、剪板送料線和板材零件的單獨(dú)矯平。對(duì)于板材零件的矯平，矯平材料是平板或零件，而非卷料。當(dāng)然，加工領(lǐng)域不同，對(duì)材料的矯平需求也不同。 適應(yīng)高強(qiáng)度材料的矯平機(jī) 由于在金屬鈑金工業(yè)中高抗拉強(qiáng)度材料的使用日益增加，材料的矯平需要較大的矯平壓力。在矯平過(guò)程中，較高的矯平壓力必將對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)及矯平輥產(chǎn)生影響。堅(jiān)固的機(jī)床結(jié)構(gòu)和良好的矯平輥支撐是必不可少的，這對(duì)矯平質(zhì)量的改善及機(jī)床的壽命是十分重要的。如果作用在矯平機(jī)上的壓力很大，就必須設(shè)計(jì)有效的過(guò)載保護(hù)來(lái)進(jìn)行機(jī)床保護(hù)。矯平高強(qiáng)度材料時(shí)，需要實(shí)施很高的矯平壓力在板材上使之變形，這可以通過(guò)減小矯平輥間距來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就是為什么新型矯平機(jī)會(huì)配備工作臺(tái)調(diào)整機(jī)構(gòu)。由于機(jī)床設(shè)計(jì)原因，這是盡可能減小矯平輥間距的唯一手段。 當(dāng)然，高性能的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于矯平效果和矯平效率也非常重要。因此，阿庫(kù)公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了驅(qū)動(dòng)矯平輥的新一代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其中，其專(zhuān)利設(shè)計(jì)的EcoPlan驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大大提高了矯平機(jī)的整體性能。首先，矯平效率提高了30%，采用EcoPlan驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)極大地降低了單個(gè)萬(wàn)向軸需要的扭矩，增強(qiáng)了矯平機(jī)的性能。其次， EcoPlan驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減小了磨損，從而減小了對(duì)材料的不利影響并延長(zhǎng)了矯平輥的壽命，均勻的扭矩分配確保了主驅(qū)動(dòng)能得到電子過(guò)載保護(hù)。 圖5 液壓板材零件矯平機(jī)“FlatMaster”帶矯平輥快速更換裝置，保證了對(duì)高強(qiáng)度材料零件穩(wěn)定一致的矯平質(zhì)量液壓伺服控制系統(tǒng)監(jiān)控矯平間隙的變化 對(duì)于金屬板材零件的矯平，最適用的是零件矯平機(jī)（圖5）。目前，零件矯平機(jī)廣泛應(yīng)用于不同的工業(yè)加工領(lǐng)域，如汽車(chē)制造業(yè)、工程機(jī)械、電子工業(yè)和航空工業(yè)。對(duì)高強(qiáng)度的零件，如鋸片和離合器盤(pán)，液壓零件矯平機(jī)是最好的選擇。它們可以施加很大的矯平壓力。如果采用機(jī)械式矯平機(jī)，在矯平過(guò)程中，由于機(jī)械公差的存在，上下矯平輥之間的間隙將增大。而伺服液壓矯平機(jī)通過(guò)矯平間隙控制裝置監(jiān)測(cè)