金屬板材矯平機的作用.doc

金屬板材矯平機的作用作者：德國阿庫機械制造有限公司隨著金屬板金工業(yè)的發(fā)展，板材質量需要適應目前鋼材短缺和高強度鋼使用量增加所帶來的矛盾。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，因此需要將材料進行矯平，以進一步改善材料的質量。而對于高強度的板材（主要針對的是汽車工業(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。 矯平機可提高金屬板材的質量 要理解“為什么矯平機可提高金屬板材的質量”這個概念，首先要解釋一下矯平技術。矯平機是用來校正卷材和板材缺陷的精密機械。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，會引發(fā)縱向卷曲（Coil Set）和橫向翹曲（crossbow）缺陷。卷料的內(nèi)表面相對于未卷制材料的外表面產(chǎn)生一個縱向延伸。此縱向延伸會引起材料橫向收縮，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。在帶料冷軋的過程中，軋機的缺陷也會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于較厚部分，這使得在較長的區(qū)域產(chǎn)生波浪。 通過矯平技術去除材料的應力 為了去除材料中的應力，要對板材進行矯平。軋輥矯平的基本原理是使材料各部份有選擇性的延伸。在材料屈服點以下，使板材“纖維” 較短的部分按比例伸長，以獲得一致的“纖維”長度。它的實現(xiàn)是使材料在通過矯平機床時以較小的曲率半徑作循環(huán)往復的上下彎曲，使較短的材料“纖維”拉長。當板料朝矯平機床出口方向運動時，上下彎曲的幅度逐漸減小，以消除在機床矯平入口處因劇烈的彎曲所引起的材料變形（圖1）。當材料上所有的“纖維”長度幾乎一樣時，板材就平直了，或說“被矯平了”。 圖1 四重軋輥式精密矯平機的結構示意簡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選擇合適的矯平機床。大多數(shù)情況下，需要矯平的板材是從卷料處理開始的，矯平機在整個材料處理生產(chǎn)線上是很重要的組成部分。最簡單的機床就是平整機（Flattener），其矯平輥數(shù)量少，直徑大，無任何支撐輥。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矯平輥良好的支撐是必不可少的。因此，簡單的平整機無法對材料產(chǎn)生所需的足夠變形，不能實現(xiàn)好的平面度，因此沒有被廣泛使用。 目前，國外市場上主要有三種矯平機床被廣泛使用：普通矯平機、精密矯平機和高性能矯平機。這三種矯平機在結構設計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整的工作臺。矯平輥的驅動系統(tǒng)對于矯平機床的工作效率非常重要，所有矯平輥都須被驅動。 圖2 卷料處理送料線上的精密矯平機，矯平精度高，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定三種機床的基本應用 普通矯平機有79個矯平輥，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沖壓生產(chǎn)線投資的一小部份，然而沒有可靠的卷料處理送料線，也就無法實現(xiàn)大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性。提高生產(chǎn)效率、減少整個生產(chǎn)線停機時間的措施之一就是要降低卷料的更換時間。憑借先進的自動化技術的應用，在德國阿庫公司提供的卷料處理送料線上，卷料的更換時間被大大縮短，換卷時間僅在25min之間，送料線的生產(chǎn)效率可提高25%以上。在這里，矯平機也是影響整個卷料處理送料線可靠性的一個重要環(huán)節(jié)。阿庫公司生產(chǎn)的最新型開卷矯平送料線“CompactFeed”不僅可以縮短料卷更換時間，而且矯平單元上工作臺可打開，便于清潔（圖3）。 圖3 板材送料矯平機“CompactFeed ”矯平單元上工作臺可打開，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，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。精密矯平機有921個矯平輥、有支撐輥，甚至還有中間輥。中間輥的設置減少了矯平輥的磨損，而磨損的矯平輥會劃傷軟的材料或拋光過的材料表面。這種結構就是所謂的“六重軋輥”設計。它適用于矯平兩面都非常敏感或表面不能劃傷的材料，如進行外觀產(chǎn)品的矯平。 目前，一些老舊的精密矯平機不能滿足當今時代對金屬板材質量的高要求，也就意味著老舊的矯平機必將被新一代的精密矯平機所取代。為了避免金屬板材表面被粉塵和廢屑等異物顆料劃傷，新型精密矯平機設計裝配有矯平輥快速更換裝置。帶矯平輥更換裝置的矯平機不僅保證了穩(wěn)定可靠的矯平質量，而且極大地縮短了清潔矯平輥的停機時間。另外，通過更換不同直徑的矯平輥，也擴大了產(chǎn)品矯平范圍。 第三種矯平機是高性能矯平機，用于材料平面度要求最高的應用領域。此類矯平機的每一個矯平輥均由一組支撐錕從材料進口位置到出口位置全面支撐。每個支撐輥支撐矯平輥的一小部分，下排的支撐輥可上下調整，因此在整個矯平機的寬度范圍內(nèi)，上下矯平輥的間隙可在不同點被控制。對矯平輥進行不同的調整，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，用于消除如波浪邊和中心凹凸等缺陷矯平機主要用于以下四種加工領域：沖壓送料生產(chǎn)線、卷料預處理送料線、剪板送料線和板材零件的單獨矯平。對于板材零件的矯平，矯平材料是平板或零件，而非卷料。當然，加工領域不同，對材料的矯平需求也不同。 適應高強度材料的矯平機 由于在金屬鈑金工業(yè)中高抗拉強度材料的使用日益增加，材料的矯平需要較大的矯平壓力。在矯平過程中，較高的矯平壓力必將對機床結構及矯平輥產(chǎn)生影響。堅固的機床結構和良好的矯平輥支撐是必不可少的，這對矯平質量的改善及機床的壽命是十分重要的。如果作用在矯平機上的壓力很大，就必須設計有效的過載保護來進行機床保護。矯平高強度材料時，需要實施很高的矯平壓力在板材上使之變形，這可以通過減小矯平輥間距來實現(xiàn)。這就是為什么新型矯平機會配備工作臺調整機構。由于機床設計原因，這是盡可能減小矯平輥間距的唯一手段。 當然，高性能的驅動系統(tǒng)對于矯平效果和矯平效率也非常重要。因此，阿庫公司設計開發(fā)了驅動矯平輥的新一代驅動系統(tǒng)。其中，其專利設計的EcoPlan驅動系統(tǒng)大大提高了矯平機的整體性能。首先，矯平效率提高了30%，采用EcoPlan驅動系統(tǒng)極大地降低了單個萬向軸需要的扭矩，增強了矯平機的性能。其次， EcoPlan驅動系統(tǒng)減小了磨損，從而減小了對材料的不利影響并延長了矯平輥的壽命，均勻的扭矩分配確保了主驅動能得到電子過載保護。 圖5 液壓板材零件矯平機“FlatMaster”帶矯平輥快速更換裝置，保證了對高強度材料零件穩(wěn)定一致的矯平質量液壓伺服控制系統(tǒng)監(jiān)控矯平間隙的變化 對于金屬板材零件的矯平，最適用的是零件矯平機（圖5）。目前，零件矯平機廣泛應用于不同的工業(yè)加工領域，如汽車制造業(yè)、工程機械、電子工業(yè)和航空工業(yè)。對高強度的零件，如鋸片和離合器盤，液壓零件矯平機是最好的選擇。它們可以施加很大的矯平壓力。如果采用機械式矯平機，在矯平過程中，由于機械公差的存在，上下矯平輥之間的間隙將增大。而伺服液壓矯平機通過矯平間隙控制裝置監(jiān)測