Ts

TVÁRNIACE STROJE Učebná pomôcka pre predmet Výrobná technika II. R. EF BŠ a IV R. EF IŠ

Michal Varchola, Kamil Madáč

Košice, 2004

Obsah HISTORICKÝ VÝVOJ TVÁRNENIA A TVÁRNIACEJ TECHNIKY.............................5 1 VÝVOJOVÉ TENDENCIE TVÁRNIACEJ TECHNIKY.................................................8 2 ROZDELENIE TVÁRNIACICH STROJOV...................................................................10 3 MECHANICKÉ LISY.........................................................................................................13 3.1 Rozdelenie a určenie základných parametrov mechanických lisov................................13 3.2 Označovanie mechanických lisov...................................................................................16 3.3 Princíp činnosti výstredníkového a kľukového lisu .......................................................16 3.4 Výstredníkové lisy...........................................................................................................17 3.5 Kľukové lisy....................................................................................................................23 3.6 Kolenové lisy...................................................................................................................26 3.7 Ohýbacie lisy..................................................................................................................29 3.8 Dvojčinné hlbokoťažné lisy.............................................................................................31 3.8.1 Kľukovo - kolenovo-pákové hlbokoťažné lisy........................................................32 3.8.2 Kľukovo - vačkové hlbokoťažné lisy.......................................................................33 3.9 Trojčinné hlbokoťažné lisy..............................................................................................33 3.10 Kovacie lisy..................................................................................................................35 3.10.1 Zvislé kovacie lisy ................................................................................................35 3.10.2 Vodorovné kovacie lisy ........................................................................................38 3.11 Automaty na objemové a plošné tvárnenie..................................................................42 3.11.1 Automaty na objemové tvárnenie...........................................................................42 3.11.2 Automaty na plošné tvárnenie................................................................................44 4 VRETENOVÉ LISY............................................................................................................48 4.1 Dvojkotúčový vretenový lis............................................................................................49 4.2 Trojkotúčový vretenový lis.............................................................................................51 4.3 Vretenové lisy s priamym elektrickým pohonom............................................................51 4.4 Vretenové lisy s hydraulickým pohonom........................................................................54 5 HYDRAULICKÉ LISY.......................................................................................................55 5.1 Princíp a základné pojmy...............................................................................................55 5.2 Hydraulické pohony lisov...............................................................................................56 5.2.1 Priamy pohon...........................................................................................................56 5.2.2 Nepriamy pohon s akumulátorom............................................................................58 5.2.3 Nepriamy pohon s násobičom tlaku.........................................................................58 5.2.4 Rozdelenie a použitie hydraulických lisov..............................................................59 5.2.5 Kovacie lisy .............................................................................................................59 5.2.6 Raziacie lisy.............................................................................................................63 SjF, TU Košice

2

KVTaR

5.2.7 Lisy na výrobu súčiastok tlakovým liatim...............................................................64 5.2.8 Lisy na spracovanie kovového odpadu....................................................................68 5.2.9 Lisy na výrobu súčiastok z plastov..........................................................................70 6 ROTAČNÉ TVÁRNIACE STROJE..................................................................................71 6.1 Rotačné tvárniace stroje pre plošné tvárnenie...............................................................71 6.1.1 Ohýbacie stroje ( ohýbačky )...................................................................................71 6.1.2 Profilovacie stroje ( profilovačky )..........................................................................75 6.1.3 Obrubovacie stroje ( obrubovačky ).........................................................................76 6.1.4 Zakružovacie stroje (zakružovačky) .......................................................................76 6.1.5 Rovnacie stroje (rovnačky)......................................................................................82 6.1.6 Stroje na výrobu dien nádob dotlačením .................................................................83 6.1.7 Stroje na rotačné vytlačovanie.................................................................................84 6.2 Rotačné tvárniace stroje pre objemové tvárnenie...........................................................85 6.2.1 Stroje na rotačné vytlačovanie za tepla....................................................................85 6.2.2 Kovacie stroje..........................................................................................................85 6.2.3 Kovacie valce ..........................................................................................................87 6.2.4 Stroje na periodické valcovanie...............................................................................88 6.2.5 Stroje na valcovanie ozubených kolies....................................................................91 6.2.6 Valcovacie stroje......................................................................................................92 6.2.7 Rozvalcovávacie stroje............................................................................................93 7 STROJE NA DELENIE MATERIÁLU.............................................................................95 7.1 Rozdelenie strojov na delenie plechov a profilov...........................................................95 7.2 Tabuľové nožnice............................................................................................................96 7.3 Kotúčové nožnice..........................................................................................................100 7.3.1 Jednokotúčové nožnice..........................................................................................101 7.3.2 Dvojkotúčové nožnice............................................................................................101 7.3.3 Viackotúčové nožnice............................................................................................103 7.4 Kmitacie nožnice..........................................................................................................103 7.5 Letmé nožnice...............................................................................................................104 7.6 Nožnice na profily.........................................................................................................107 7.7 Lámacie stroje...............................................................................................................107 8 BUCHARY..........................................................................................................................109 8.1 Charakteristika a rozdelenie bucharov.........................................................................109 8.2 Parovzdušné buchary....................................................................................................111 8.2.1 Parovzdušné jednostojanové dvojčinné buchary....................................................112 8.2.2 Parovzdušné dvojstojanové dvojčinné buchary.....................................................113 8.2.3 Dvojstojanové jednočinné parovzdušné buchary...................................................116 8.2.4 Parovzdušné buchary s krátkym zdvihom..............................................................117 8.2.5 Riadenie parovzdušných bucharov.........................................................................118 8.3 Pneumatické buchary....................................................................................................118 8.3.1 Princíp práce pneumatického buchara...................................................................120 8.3.2 Ovládanie pneumatických bucharov......................................................................121 SjF, TU Košice

3

KVTaR

8.4 Mechanické buchary.....................................................................................................121 8.4.1 Pružinové buchary..................................................................................................121 8.4.2 Doskové padacie buchary......................................................................................122 8.4.3 Reťazové padacie buchary.....................................................................................122 8.5 Protibežné buchary.......................................................................................................123 8.5.1 Protibežné bezšabotové buchary so zviazaným pohonom.....................................125 8.5.2 Protibežné buchary s nezávislým pohonom...........................................................129 8.5.3 Šabotové protibežné buchary.................................................................................130 8.5.4 Horizontálne protibežné buchary ..........................................................................131 8.6 Vysokorýchlostné buchary............................................................................................131 8.6.1 Vysokorýchlostné buchary pracujúce so stlačeným dusíkom................................132 8.6.2 Vysokorýchlostné buchary pracujúce so stlačeným vzduchom.............................133 8.6.3 Vysokorýchlostné buchary pracujúce na princípe výbušného motora...................133 8.7 Hydraulické buchary....................................................................................................135 8.7.1 Jednočinné hydraulické buchary............................................................................135 8.7.2 Dvojčinné hydraulické buchary.............................................................................137 8.7.3 Vhodnosť použitia bucharov na kovanie...............................................................138 8.8 Základy bucharov.........................................................................................................139 9 SKÚŠKY GEOMETRICKEJ PRESNOSTI TS..............................................................141 9.1 Meranie rovinnosti upínacej plochy stola a šmýkadla.................................................141 9.2 Meranie rovnobežnosti upínacej plochy stola a šmýkadla...........................................141 9.3 Meranie kolmosti pohybu šmýkadla k upínacej ploche stola ......................................142 9.4 Meranie kolmosti osi otvoru v šmýkadle k upínacej ploche šmýkadla.........................142 9.5 Meranie hádzania zotrvačníka.....................................................................................142 10 BEZPEČNOSŤ PRI PRÁCI NA TS...............................................................................144 10.1 Ochranné zariadenia tvárniacich strojov...................................................................144 10.2 Bezkontaktné opticko – elektronické ochranné systémy pracovných priestorov tvárniacich strojov..............................................................................................................145

SjF, TU Košice

4

KVTaR

Výrobná technika - Historický vývoj

HISTORICKÝ VÝVOJ TVÁRNENIA A TVÁRNIACEJ TECHNIKY Po poznaní kovov začalo obdobie rozvoja technológie výroby kovov. Bolo to kovanie a zlievanie kovov. Začiatky tvárnenia kovov sú až 5 000 rokov pred naším letopočtom. Prvé písomné zmienky o spracovaní železa ručným kovaním pochádzajú od Homéra. Vývoj výroby tvárneho železa viedol od staroveku cez stredovek, od ručného spracovania k mechanizácii výroby. Výroba v staroveku a začiatkom novoveku bola ručná. Neskôr sa využívala sila zvierat. V stredoveku sa začala nahrádzať fyzická sila ľudí a zvierat mechanickou silou, ktorá bola získavaná z energie vody a vetra. Postupne sa zdokonaľovali nástroje a vznikali prvé výrobné stroje. Už v 9. storočí sa na kovanie používali jednoduché visiace kladivá (obr. 16.1). Pri vzniku hámrov - bucharov s vodným pohonom, zdroj energie bola voda. Historický obrázok z 12. storočia (obr. 16.2) znázorňuje kovanie na buchare poháňanom vodou. Princíp pohonu buchara je na obr. 16.3. Výroba železa na Slovensku a jeho spracovanie bolo už v čase prvých pamiatok výrobným odvetvím, ktoré malo veľký význam pre celú Strednú Európu. Táto železiarska výroba vyrástla na oveľa starších predslovanských a slovanských základoch. Prvé písomné pamiatky sú z roku 1244. Je to listina „fluvius ferricundienae“, ktorá sa zmieňuje o potoku pri Štítniku, pri ktorom sa kulo železo. Rovnako v privilégiu mesta Gelnica z roku 1287 sa uvádza, že chotár siaha k domom, v ktorých sa taví a čistí železo. Písomné pamiatky zo 14. storočia uvádzajú, že na Slovensku v okolí Štítnika, Slavošoviec, Dobšinej a na území jasovského panstva boli železiarske dielne.

Obr. 16.1 Visiace kladivá

Obr. 16.2 Historický obrázok z 12. storočia SjF, TU Košice

Obr. 16.3 Schéma pákového buchara s vodným pohonom 5

KVTaR

Výrobná technika - Historický vývoj V 16. storočí sú už železiarske dielne v panstve Krásna Hôrka, vo Vlachovej, Nižnej a Vyšnej Slanej, vo Veľkom Polome, Betliari, Roštáti a Drnove. Existovalo tam 11 železiarskych dielní, v ktorých sa kovaním spracúvalo železo. V Rákoši, Mandráži a v Kameňanoch bolo 7 hút. Písomné záznamy z roku 1573 zaznamenávajú v Muráni, Revúcej, Malej Lúke, Umrlej Lehote, Ľubeníku, Jelšave, Šiveticiach, Dolnej Lúke a Polomke 23 hút a 20 hámrov. Písomné pamiatky zo spišského panstva z roku 1583 uvádzajú 12 hámrov na Spiši. V tom období je železiarska výroba aj v okolí Hronskej Brezničky, v Hronci a Lopeji. Z hľadiska rozvoja železiarstva a s ním spojeného tvárnenia kovov má význam prelom 17. a 18. storočia. V tom období sú postavené prvé vysoké pece. V roku 1692 je postavená vysoká pec v Ľubietovej. Túto vysokú pec môžeme považovať za prvú vysokú pec v Strednej Európe. V roku 1735 vzniká hámor vo Vyhniach. Veľkú konjunktúru vplyvom zvýšeného dopytu v dôsledku vojnových konfliktov priniesol koniec 18. storočia. Utvárali sa veľké hutnícke komplexy na spracovanie železa kovaním. Jedným z nich boli erárne železiarne so sídlom v Hronci. V roku 1805 vznikla dielňa na výrobu zbraní v Liptovskom Hrádku a v Banskej Bystrici. Začiatkom 19. storočia rozvoj v tvárnení pokročil tak ďaleko, že v roku 1814 v Hronci sa pri výrobe plechu používalo aj valcovanie. Výroba plechu bola už veľkosériová. Od roku 1815 v Hronci vyrábali okrem iného aj buchary a nástroje. Začiatkom 19. storočia je Európa v znamení napoleonských vojen. Výrobu charakerizuje rozvoj zbrojárskej výroby. Konjunktúra je v erárnej huti v Hronci, v Chvatimestí s pridruženými závodmi Bystrá, Jasenová, Vajáková. Od roku 1845 začala sa valcovať meď a oceľ v Krompachoch. V tom období vznikli hámre v Prakovciach a strojáreň v Piesku. V roku 1850 sa zakladá skutočne prvá, na ten čas moderná a špecializovaná továreň Karola Kachelmana vo Vyhni. Na sklonku 19. storočia už vyrába obrábacie stroje, lisy, pásové a okružné píly, ložiská na kolesá železničných podvozkov. V roku 1854 sa zakladá moderná valcovňa v Podbrezovej. V druhej polovici 19. storočia bol v Škodových závodoch v Plzni postavený buchar s parným pohonom. V druhej polovici 19. storočia do vývoja priemyslu zasiahla priemyselná revolúcia. Vo vtedajšom Rakúsko - Uhorsku začal sa priemysel sústreďovať najmä v Rakúsku a v Čechách. Uhorsko a jeho časť Slovensko priemyselná revolúcia nezasiahla. Uhorsko sa v tom období vyvíjalo ako agrárna krajina. Industrializáciou v Rakúsku a Čechách sa postupne likvidoval priemysel na Slovensku. Obyvatelia začali emigrovať, mnohí hľadali zamestnanie mimo územia Slovenska. Začiatkom nášho storočia sa začali na kovanie veľkých výkovkov parných turbín, elektrických generátorov a iných ťažkých súčiastok, ako sú zalomené hriadele a pod., používať okrem parovzdušných bucharov aj hydraulické lisy rôznych konštrukcií a veľkostí. Sila vyvinutá hydraulickým pohonom sa pohybovala v rozmedzí od 5 do 12 MN, pričom buchary mali hmotnosť padacích častí barana od 0,1 do 5 t. Prvý ťažký paro - hydraulický lis u nás so silou 50 MN bol postavený v roku 1909 v Škodových závodoch v Plzni. Takýchto lisov bolo v tomto čase v Európe len niekoľko. Bezprostrednou príčinou vzniku prvého hydraulického lisu bolo to, že ťažké padacie buchary nemali možnosť regulovať prácu. V 20. až 40. rokoch nášho storočia sa parovzdušné zápustkové buchary stali hlavnými strojmi pri výrobe výkovkov pre autá, železničné vozne a pod. Keďže tieto

SjF, TU Košice

6

KVTaR

Výrobná technika - Historický vývoj buchary dovoľovali používať len malú mechanizáciu technologických operácií a nezaručovali tým rast výrobnosti, ďalej sa nerozširovali. Pred druhou svetovou vojnou sa začali používať rôzne mechanické lisy a vretenové buchary, ktoré dávali väčšiu možnosť pre celkovú mechanizáciu. Po druhej svetovej vojne rozvoj letectva a raketovej techniky kládol veľké nároky na technológiu plošného tvárnenia ocele a špeciálnych zliatin. Veľmi veľké rozmery výkovkov si vyžadovali konštrukcie obrovských hydraulických lisov, ktorých sila sa pohybuje od 0,7 do 1 500 MN. Po vzniku prvej Československej republiky si Slovensko zachovalo agrárny charakter a bolo výrazným protikladom priemyselne vyvinutých českých krajín. Väčšie rozšírenie výroby a sortimentu tvárniacich strojov nastalo v Československu až po roku 1935. V tom čase sa na tvárniace stroje preorientovali firma Mach a Fišer v Hronove a firma Ignác Storek v Brne. Po druhej svetovej vojne v roku 1945 mnohé objekty výrobcov tvárniacich strojov boli zničené, iné boli veľmi zastarané. Z trosiek firmy Ignác Storek vyrástol národný podnik „Spojené brněnské slévárny a strojírny“, ktorý už v roku 1947 vyrobil okrem iných výrobkov 252 lisov a nožníc. Postupne sa v tomto podniku špecializovala výroba so zameraním na výstredníkové a kľukové lisy, kolenovopákové lisy, vodorovné kovacie stroje, automaty na výrobu skrutiek a matíc a jednoúčelové tvárniace stroje. Z firmy Mach Fišer v roku 1945 vznikol TOS, n. p., Hronov, orientovaný na výrobu veľmi ťažkých strojov na tvárnenie plechu do hrúbky až 40 mm. Tieto stroje určené pre strojárske ale aj hutnícke prevádzky sa expedovali do 44 štátov sveta. V roku 1955 bol výrobný program TOS Hronov rozšírený o výstredníkové lisy s pozdĺžnym uložením hriadeľa a o mechanizačné zariadenia. V roku 1958 sa reorganizoval československý priemysel. Vznikla nová výrobno-hospodárska jednotka Šmeralove závody v Brne, ku ktorej sa pričlenili okrem prevádzky Zastávka u Brna podniky TOS Hronov, TOS Rakovník a Výskumný ústav tvářecích strojů a technologie tváření v Brne. Okrem toho tvárniace stroje vyrábali novovybudované Žďárske strojírny a slévárny, n. p., Žďár nad Sázavou, kde tvárniace stroje sa začali vyrábať v roku 1955, ďalej národný podnik Strojáreň Piesok, Kovopol v Polici nad Metují, Strojáreň Prakovce, Východoslovenské strojárne v Košiciach a výroba lisov v podniku Škoda Plzeň. Objemom výroby a počtom typov vyrábaných tvárniacich strojov sa v 60-tych rokoch stalo Československo (ktoré muselo v predchádzajúcich rokoch väčšinu strojov dovážať) najväčším výrobcom v strednej Európe a vývozom väčšiny vyrobených tvárniacich strojov do viac ako 60 štátov sveta. V 1964 sa zastavila výroba tvárniacich strojov v Hronove. Ako monopolný výrobca výstredníkových lisov do 1 MN vznikol Šmeral, n. p., Trnava. Tvárnenie prešlo búrlivým rozvojom, a to sa odrazilo aj na rozvoji výroby tvárniacich strojov. Svetový sortiment tvárniacich strojov je veľmi rozsiahly, nemôže ho obsiahnuť ani veľká skupina výrobcov, preto sa vývoj a výroba tvárniacich strojov na Slovensku zameriava len na niektoré skupiny strojov.

SjF, TU Košice

7

KVTaR

Výrobná technika - Vývojové tendencie

1

VÝVOJOVÉ TENDENCIE TVÁRNIACEJ TECHNIKY

Vývoj technológie tvárnenia v posledných desaťročiach 20. storočia sa zameriaval na zvyšovanie výrobnosti, zvyšovanie produktivity práce, znižovanie spotreby materiálu a energie, zlepšovanie bezpečnosti pri práci a hygieny. Hlavné smery rozvoja tvárnenia v priemysle vyspelých štátoch charakterizuje lepšie využívanie známych a zavádzanie nových technológií do výrobného procesu, ktoré zvýšia podiel tvárnenia v strojárskych technológiách. Zvyšovaním stupňa mechanizácie a automatizácie tvárniacich strojov sa predpokladá: • plná automatizácia viac ako 60% všetkých tvárniacich strojov, • rozširovanie využitia číslicového riadenia a výpočtovej techniky, • prechod na predmetné usporiadanie výrobných jednotiek, ktoré predpokladá vyšší stupeň súčiastkovej a výrobnej špecializácie, • uplatňovanie nových nekonvenčných technológií pri tvárnení. V nadväznosti na svetové tendencie a so zreteľom na špecifickú situáciu treba riešiť problém tvárnenia kovov v celom komplexe – tvárnený materiál, tvárniace nástroje, tvárniace stroje a ich automatizáciu vrátane riadenia. V delení materiálu treba prejsť na metódy bezodpadového strihania, pokým možno bez ohrevu. Objemové tvárnenie za studena a veľmi presné zápustkové kovanie vyžadujú stále presnejšie delenie polovýrobkov z hľadiska hmotnosti, rozmerov a kolmosti strihu. V strihaní sa vývoj zameriava na maximálnu mechanizáciu a automatizáciu celého procesu, bez nárokov na dokončovacie operácie. Je to presné vystrihovanie na automatoch typu TKP v malosériovej výrobe a vystrihovanie a dierovanie na NC dierovacích lisoch s automatickým programovaním. Výroba súčiastok z plechu sa uberá cestou stavebnicových tvárniacich jednotiek zostavovaných pre malé a stredné série do univerzálnych tvárniacich komplexov pre strihanie, ohýbanie a plytké ťahanie. Budú sa rozvíjať menej používané metódy, ako je ťahanie s redukciou steny, viacstupňové ťahanie, ťahanie elastickým prostredím alebo postupové ťahanie. Rozvíjať sa budú niektoré nekonvenčné metódy, napr. tvárnenie rúrkových polovýrobkov vysokým tlakom, tvárnenie superplastických materiálov, tvárnenie vysokými energiami a pod. Osobitná pozornosť sa venuje mechanizácii a automatizácii tvárniaceho procesu, ktorú mnohokrát komplikuje zložitosť pracovných operácií. Pri manipulácii v tvárnení sa pracuje s veľkými rozmermi prenášaných polovýrobkov, ktoré navyše tvárnením menia svoj tvar. Manipulácia si vyžaduje značnú presnosť polohovania, a pritom treba vylúčiť chvenie a otrasy spôsobené rázmi tvárniacich strojov. Mechanizácia a automatizácia tvárniacich operácií spôsobuje zníženie podielu ľudskej práce, zlepšenie ochrany jej zdravia a bezpečnosti a zvýšenie produktivity práce skrátením vedľajších časov, využitím všetkých pracovných zdvihov stroja, resp. kumuláciou pracovných a manipulačných činností. Mechanizačné a automatizačné zariadenia pre tvárnenie sa využívajú pri spracovaní súvislého materiálu – odvíjacie, podávacie, rovnacie, zavádzacie, navíjace zariadenia, pri spracovaní kusového materiálu – podávacie zariadenia, manipulátory, roboty a ako doplnkové mechanizačné zariadenia – zásobníky, orientátory, dopravné zariadenia a pod.

SjF, TU Košice

8

KVTaR

Výrobná technika - Vývojové tendencie Tvárniace automaty sa konštruujú ako jednoúčelové a ich použitie je aj z ekonomického hľadiska vhodné v podmienkach veľkosériovej a hromadnej výroby. Tvárniace stroje pre malosériovú a kusovú výrobu sa automatizujú predovšetkým pridaním manipulačných zariadení. Skrátenie vedľajších časov programovaním pracovného cyklu predstavuje nový prístup k racionalizácii výroby. Rovnaký účel má programovanie manipulačných a pomocných funkcií. Automatizácia v tvárnení sa však neobmedzuje len na vlastnú výrobu, zahŕňa aj predvýrobné etapy. Komplexné riešenie technológie tvárnenia a tvárniacej techniky predpokladá: 1. Výkonné organizačné štruktúry Vyznačujú sa vysokou dynamikou a flexibilitou a sú základom podnikateľského úspechu. Pre dosiahnutie dobrých výsledkov sú potrebné technologické inovácie a používanie progresívnej tvárniacej techniky a nástrojov. 2. Progresívne tvárniace stroje a nástroje Modulárne strojové a nástrojové systémy, regulačné a riadiace jednotky, hmotnostná automatizácia najmä nosných častí sú predpokladom postupného znižovania nákladov. 3. Nové technológie a materiály Nové technológie a materiály sú v centre pozornosti výrobcov tvárniacich strojov a zariadení. Dôjde k prepojeniu výskumu a optimalizácie materiálu s novými technológiami. 4. Vytváranie procesných vývojových reťazcov Je potrebné optimalizovať výrobný proces vrátane materiálových a informačných tokov. Do takto vytvoreného vývojového reťazca je potrebné integrovať simuláciu, ktorá musí zodpovedať požiadavkám zníženia veľkosti dávok a zvyšovaniu mnohostrannosti výrobkov a ich kvality. Zmeny na národných a medzinárodných trhoch spôsobujú prechod od tuhých organizačných štruktúr k štruktúram procesne orientovaným. Cieľom je dosiahnuť nové formy organizácie práce, ktoré sa vyznačujú veľkou dynamikou a flexibilitou. Výsledkom budú nízke výrobné náklady, vysoká kvalita a krátke dodacie lehoty. Predpokladáme, že dôjde k zmenám trhových vzťahov medzi dodávateľmi tvárniacej techniky a ich odoberateľmi. Zákazník požaduje nie len výrobu dielcov ale prevzatie aj niektorých výrobných činností, napr. kompletné montované stavebné skupiny a systémy. Dodávateľ musí prevziať zodpovednosť za výrobné náklady, termíny a za logistiku. Používatelia tvárniacej techniky zvyšujú technické a hospodárske požiadavky, najmä zvýšenú kvalitu pri nízkych nákladoch. Toto je možné dosiahnuť len integráciou strojov a nástrojov s inteligentnou diagnostikou procesov pri ďalšom vývoji výrobných technológií. Výrobcovia tvárniacich strojov a nástrojov musia znižovať výrobné náklady na ich vývoj a výrobu. Možné riešenie je vývoj stavebnicového a modulárneho vyhotovenia strojov a nástrojov.

SjF, TU Košice

9

KVTaR

Výrobná technika - Rozdelenie tvárniacich strojov

2

ROZDELENIE TVÁRNIACICH STROJOV

Vzhľadom na technologické možnosti tvárnenia môžeme tvárniace stroje deliť na univerzálne, špecializované a špeciálne. Univerzálne stroje sú vhodné na uskutočnenie väčšiny technologických operácií danej technologickej triedy. Špecializované stroje sú určené pre určitý druh technológie, napr. hlbokoťažné lisy, ohýbacie lisy, kovacie valce a pod. Špeciálne stroje sú určené len pre určitú technológiu, napr. briketovacie lisy, dierovacie lisy a pod. Tvárniace stroje možno charakterizovať aj druhom technologického procesu pre ktorý sú určené: • tvárniace stroje pre objemové tvárnenie (za tepla a za studena), • tvárniace stroje pre plošné tvárnenie (tvarovanie plechu za tepla a za studena), • tvárniace stroje na delenie materiálu (strihaním a lámaním). Z hľadiska kinematickej stavby a rýchlosti pracovných častí tvárniacich strojov v závislosti od pracovného času ich rozdeľujeme do šiestich skupín (obr. 18.1) : • STROJE NA TVÁRNENIE PLECHU

m ech anic ké lisy

Obr. 18.1 Rozdelenie tvárniacich strojov

•

•

majú priebeh dráhy v závislosti od času určený kinematickou väzbou pohonu. Najväčšia rýchlosť pracovných častí je do 0,5 m.s -1. Pracovný čas mechanických lisov tp=0,01 až 3 s; buchary sú tvárniace stroje, pri ktorých v závislosti od deformačného odporu materiálu mení sa rýchlosť pracovnej časti od maxima do nuly. Maximálna tzv. dotyková rýchlosť je až 20 m.s-1. Pracovný čas bucharov tp=0,01 až 0,001 s. Pretvorenie materiálu v bucharoch je na úkor kinetickej energie nazhromadenej v pohybujúcich sa častiach stroja; hydraulické lisy charakterizuje malá rýchlosť šmýkadla vmax do 0,3 m.s-1.

SjF, TU Košice

10

KVTaR

Výrobná technika - Rozdelenie tvárniacich strojov

•

• •

Pracovný čas tp=0,01 až 3 s. Začiatočná rýchlosť tvárnenia môže byť nulová, alebo ľubovoľná do maximálnej rýchlosti danej pohonom lisu; stroje na tvárnenie plechu. Ich pohon môže byť mechanický, hydraulický, pneumatický, elektromagnetický a pod. Pohyb pracovného mechanizmu môže byť priamočiary alebo rotačný. Sila môže pôsobiť stacionárne alebo nestacionárne. Charakteristické pre ne je konštantná rýchlosť (v=konšt.); rotačné stroje sú tvárniace stroje na objemové tvárnenie za tepla aj za studena. Patria k nim kovacie valce, redukovacie stroje a pod. Činný nástroj má konštantnú rýchlosť (v=konšt.); impulzné stroje a zariadenia sú stroje na tvárnenie vysokými rýchlosťami. Pracujú na princípe riadeného výbuchu trhavín, elektródového výboja v kvapaline, impulzného magnetického poľa a horenia plynov. Rýchlosť tlakovej vlny je 300 až 6 000 m.s-1.

SjF, TU Košice

11

KVTaR

Výrobná technika - Rozdelenie tvárniacich strojov

SjF, TU Košice

12

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

3 3.1

MECHANICKÉ LISY Rozdelenie a určenie základných parametrov mechanických lisov

Mechanické lisy sú najrozšírenejšie tvárniace stroje. Vo výrobnej praxi sa používajú na najrozličnejšie technologické operácie tvárnenia. Najpoužívanejším výkonným mechanizmom v týchto lisoch je kľukový mechanizmus. Kľukou môže byť rameno pracovného hriadeľa alebo výstredník. Iné výkonné mechanizmy môžu byť kolenový mechanizmus, vačka, vretenový mechanizmus a trecie kotúče (obr. 19.1). Technologické špecifickosti tvárniacich operácií súvisia s konštrukciou tvárniaceho stroja. Prejavuje sa to v konštrukcii použitého mechanizmu, ktorý zabezpečuje potrebný pohyb tvárniaceho stroja na výrobu výkovku alebo výtvarku so zadanými rozmermi, kvalitou povrchu a ďalšími parametrami. Parametre tvárniaceho stroja sú fyzikálne veličiny určujúce rozmery výrobkov, ktoré na stroji možno vyrábať, veličiny určujúce rozmery stroja a jeho pracovný rozsah. Rozdeľujeme ich na rozmerové a pracovné parametre. Rozmerové parametre Sú to rozmery pracovného priestoru a rozmery stroja. Rozmery pracovného priestoru (obr. 19.2) Upínacia plocha stola je plocha na upínanie spodnej časti nástroja aleb stolnej platne L×B. Upínacia plocha šmýkadla je plocha na upínanie hornej časti nástroja (L1×B1). Priechod P je najmenšia vzdialenosť stojanov v pracovnom priestore. Zdvih H je vzdialenosť medzi horným a dolným úvratom šmýkadla. Zovretie Hs je vzdialenosť medzi upínacími plochami stola a šmýkadla v jeho dolnom úvrati pri najväčšom zdvihu. Prestaviteľnosť šmýkadla E1 je vzdialenosť, o ktorú možno zmenšiť zovretie. Prestaviteľnosť stola E2 je vzdialenosť, o ktorú možno prestaviť stôl. b, c – vzdialenosť umiestnenia T- drážok D, D1 – priemery otvoru v stole Rozmery stola (obr. 19.3) Dĺžka stroja D je najväčší rozmer z miesta obsluhy zľava doprava. Šírka stroja š je najväčší rozmer z miesta obsluhy z prednej strany na zadnú stranu. Výška stroja nad podlahou V je najväčší rozmer stroja vrátane zariadenia na ňom pripevneného nad podlahou. Výška stroja pod podlahou je najväčší rozmer stroja vrátane zariadenia na ňom pripevneného pod podlahou. Celková výška stroja je súčet výšky stroja nad a pod podlahou. Pracovné parametre Najdôležitejšie parametre tvárniacich strojov sú menovitá sila Fm, menovitý zdvih hm a menovitá rýchlosť vm. Menovitá sila Fm je najväčšia dovolená sila, ktorou nástroj pôsobí na tvárnený materiál. Podľa menovitej sily sa počítajú hlavné časti tvárniacich strojov. Stupeň využitia menovitej sily sa vyjadruje vzťahom:

SjF, TU Košice

13

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Kf= kde:

FD Fm

≤ 1,

FD je sila potrebná na uskutočnenie technologickej operácie, Fm- menovitá sila lisu. Pracovná schopnosť Am závisí od menovitého zdvihu hm. Menovitý zdvih hm je dráha, na ktorej výkonný orgán pôsobí na materiál menovitou silou Fm.

pohonu

šmýkadla

šmýkadla

vhodné pre malé sily, možnosť dosiahnutia ľubovoľnej závislosti rýchlosti na dráhe šmýkadla

Obr.19.1Charakteristické mechanizmy pohonov mechanických lisov

SjF, TU Košice

14

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.2 Rozmery pracovného priestoru

Obr. 19.3 Rozmery tvárniaceho stroja

SjF, TU Košice

15

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Menovitá rýchlosť vm je rýchlosť, ktorú dosiahne činný mechanizmus pri chode naprázdno na začiatku menovitého zdvihu hm. Ak sa mení rýchlosť v závislosti od zdvihu, počíta sa stredná rýchlosť výkonného orgánu počas zdvihu: h vstr = m (m.s-1), t kde: hm je menovitý zdvih, t - čas na uskutočnenie menovitého zdvihu.

3.2

Označovanie mechanických lisov

Na označovanie mechanických lisov sa používajú štandardné skratky, ktoré označujú písmenami názvov technologickej skupiny pre ktorú sú určené. Číslicami sa vyjadrujú hlavné technické parametre. Druhé a tretie písmeno bližšie špecifikuje stroj podľa technologického určenia a pohonu. Všetky mechanické lisy sa označujú prvým písmenom L, napríklad: LK kľukové lisy (LKT, LKO, LKV), LT ťažné (LTN, LTL), LV vretenové lisy, LL kolenové (LLN, LLH), LE výstredníkové (LEN, LES, LEP), LU univerzálne (LUC, LUD). Automaty sa označujú písmenom T. Tretím písmenom sa označuje stojan stroja, napr. LEN - jednostojinový výstredníkový lis naklápací.

3.3

Princíp činnosti výstredníkového a kľukového lisu Činnosť pracovného mechanizmu lisu pri tvárnení (obr. 19.4) môže mať

Obr. 19.4 Priebeh sily a rýchlosti šmýkadla v závislosti od času a uhla pootočenia kľuky lisu neprerušovaný alebo prerušovaný charakter. Pri prerušovanom cykle tvárnenia čas trvania pracovného zdvihu označíme tp ten je menší ako čas dvojzdvihu (pohyb tam a späť), ktorý označíme tdz. Čas, keď šmýkadlo postupuje v smere pracovného zdvihu, označíme tj, keď šmýkadlo sa vracia do pôvodnej polohy (spätný chod) označíme tsz, takže pre jeden periodický čas dvojzdvihu môžeme napísať rovnicu: SjF, TU Košice

16

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy tdz=tj+tp+tsz

(s).

Pri neprerušovanom režime tvárnenia, ktorý je charakteristický tým, že technologický cyklus sa uskutočňuje aj počas niekoľkých za sebou nasledujúcich zdvihov šmýkadla, zvolíme čas pracovného zdvihu ako súčin celkového času tdz a stupňa využitia strojového času: tp=Kt.tdz Čas od začiatku jednej do začiatku druhej operácií sa nazýva technologický cyklus tc. Tento cyklus závisí od obsluhy lisu, použitých prostriedkov mechanizácie, automatizácie a od charakteru technológie. V prípade prerušovaného režimu práce lisu je technologický cyklus tc väčší ako čas tdz. Porovnaním skutočného počtu zdvihov šmýkadla lisu zs s menovitým počtom zdvihov zm dostaneme koeficient počtu zdvihov: zs p s= . zm Čas technologického cyklu sa rovná: tc=

tdz ps

(s).

Pri tvárnení mechanický lis je namáhaný menovitou silou pri menovitom zdvihu. Súčin menovitej sily a menovitého zdvihu je menovitá práca: Am=Fm.hm (J). Menovitý zdvih šmýkadla hm je zdvih, ktorý zodpovedá menovitému uhlu pootočenia kľuky lisu od dolného úvratu αm=30°. Keď považujeme h30 za dráhu nejakého procesu s konštantnou silou Fm, príslušná práca pre lis: 1 .Fm.H 15 Kde H je celkový zdvih šmýkadla. Am=Fm.h30≐

3.4

(J).

Výstredníkové lisy

Používajú sa na strihanie, dierovanie, ohýbanie, plytké ťahanie a pod. Hlavné časti výstredníkových lisov sú stojan 1, šmýkadlo 17, pohon a riadiace mechanizmy (obr. 19.5). Osobitosťou výstredníkového lisu je prestaviteľnosť zdvihu šmýkadla výstredníkovým puzdrom 11, umiestneným na výstredníkovom čape 13. Šmýkadlo 17 sa vedie po vodiacich lištách v stojane. Výškové prestavenie polohy šmýkadla umožňuje delená ojnica 14 s guľovým čapom 15. Na väčších výstredníkových lisoch možno prestavovať šmýkadlo elektrickým pohonom . Krajné polohy pri tomto prestavovaní sú zabezpečené koncovými spínačmi. Hmotnosť šmýkadla pri väčších strojoch vyvažuje pneumatický SjF, TU Košice

17

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.5 Výstredníkový lis 1-stojan; 2-elektromotor; 3-kryt zotrvačníka; 4-potrubie na prívod vzduchu k spojke; 5-zotrvačník; 6-ozubený prevod medzi predlohovým hriadeľom a pohonovým hriadeľom; 7-predlohový hriadeľ; 8-výstredníkový hriadeľ; 9-ojnoca; 10-klzné ložisko ojnice; 11-výstredníkové puzdro; 12-ozubená spojka na nastavenie výstredníkového puzdra voči výstredníkovému hriadeľu; 13-výstredník; 14-skrutka; 15-guľový čap; 16-strižná poistka; 17-šmýkadlo; 18upínacia stolová platňa; 19-stôl; 20-ovládanie lisu vyvažovač. Do šmýkadla sa môže zabudovať mechanický vyhadzovač. Proti preťaženiu sa lis zabezpečuje strižnou poistkou 16. Výstredníkový hriadeľ môže byť v lise uložený priečne alebo pozdĺžne. Uložený je v bronzových ložiskách. Prevod z predlohového na výstredníkový hriadeľ je zabezpečený ozubenými kolesami. Spojka a brzda sú lamelové. Od konštrukčnej veľkosti LE 1,6 MN sa používajú jednokotúčové spojky a brzdy, zaručujúce vysokú životnosť a malé opotrebovanie aj pri vysokom počte zapnutí a vypnutí. Trecie elementy sa môžu vymeniť jednoduchým spôsobom v krátkom čase a bez väčšej demontáže. Spojka sa zapína pneumaticky a vypína sa pomocou pružín. Brzda sa odbrzďuje pneumaticky a zabrzďuje tlakom pružín. Hlavný prevodový mechanizmus je tak spoľahlivo zabrzdený aj pri vypadnutí tlaku vzduchu. Pre spojku a brzdu sa tlak vzduchu ovláda elektromagnetickými ventilmi, z bezpečnostných dôvodov so zdvojeným vyhotovením. Na ovládacom paneli možno nastaviť program pohybu šmýkadla: SjF, TU Košice

18

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.6 Výstredníkový lis s pevným stolom LE (VEB-Erfurt) 1-nastavovanie šmýkadla voči stolu skrutkou s guľovým čapom; 2-vyvažovač šmýkadla; 3ojnica; 4-výstredníkový mechanizmus; 5-výstredníkový hriadeľ; 6-spojka; 7brzda

Obr. 19.7 Pozdĺžne uloženie výstredníkového hriadeľa. 1-výstredník; 2-výstredníkové puzdro; 3-výstredníkový hriadeľ; 4-ojnica; 5-ojničná skrutka; 6-šmýkadlo • •

trvalý chod, jednotlivé samostatné zdvihy,

SjF, TU Košice

19

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy •

chod, pri ktorom musí byť stlačené spínacie tlačidlo, to znamená, že pri takomto nastavení spínača sa pohybuje šmýkadlo tak dlho, kým sa tlačí spínacie tlačidlo na riadiacom paneli. Pri nastavení programu na jednotlivé zdvihy sa šmýkadlo po vykonaní jedného dvojzdvihu v hornom úvrati samočinne zastaví aj v prípade, keď sa spínacie tlačidlo ďalej drží. Pre ďalší chod treba potom tlačidlo opäť stlačiť.

Pri nastavení voliaceho spínača na trvalý chod sa pohybuje šmýkadlo po jednorazovom stlačení spínacieho tlačidla hore a dole a zastaví sa iba po stlačení vypínacieho tlačidla. Spúšťanie stroja môže byť ručné alebo nožné. Pri ručnom spúšťaní treba stlačiť spínacie tlačidlo obidvoma rukami. Niektorí výrobcovia vyrábajú lisy, ktoré majú stojan zváranej konštrukcie (obr. 19.6).Výstredníkové lisy sú konštruované ako jedno alebo dvojstojanové. Dvojstojanové výstredníkové lisy (obr. 19.7) sú vyrobené s rôznymi konštrukčnými obmenami a preto dávajú možnosť širokého využitia. Pozdĺžne uloženie výstredníkového hriadeľa pri dvojstojanových lisoch poskytuje priaznivejšie možnosti tvárnenia z hľadiska namáhania stojana lisu ako priečne uloženie hriadeľa pri jednostojanových lisoch. Výstredníkové lisy s pevným stolom majú zo všetkých typov najväčšiu tuhosť, preto najlepšie vyhovujú požiadavkám na presnosť práce. Lisy s prestaviteľným stolom LES, sú vzhľadom na možnosť zmeny výšky pracovného priestoru medzi stolom a šmýkadlom vhodné pre častú zmenu výroby výrobkov s rôznymi výškami. Stôl možno prestavovať ručne závitovkovým prevodom. Stôl môže podopierať jedna alebo viac pohybových skrutiek, pričom stôl je upevnený v prizmatickom vedení. Výstredníkové lisy typového radu LEU sú vybavené prepinateľným viacotáčkovým elektromotorom a pomocným zotrvačníkom. Výstredníkový lis LEU 125 (obr. 19.8) má pevný stôl bez prechodu cez stojan. Na stojane je dlhé vedenie pre šmýkadlo, ktoré vyvažujú dva pneumatické

Obr. 19.8 Výstredníkový lis LEU vyvažovače. Na stojane sú ďalej namontované základné funkčné skupiny: kľukový hriadeľ, zotrvačník so spojkou a brzdou, pomocný zotrvačník, ústredné tlakové mazanie, rozvod vzduchu, riadiace mechanizmy a pod. Funkcia lisu je zrejmá z kinematickej schémy (obr. 19.9). Pri maximálnom počte zdvihov je pastorok 2 vysunutý zo záberu a pomocný zotrvačník je v pokoji. Pomocný zotrvačník plní svoju funkciu pri najnižšom, resp. strednom počte zdvihov šmýkadla. Takýto pracovný režim sa dosahuje elektromotorom 1, ktorý má tri stupne otáčok. SjF, TU Košice

20

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.9 Kinematická schéma výstredníkového lisu LEU 125 1-elektromotor; 2-pastorok; 3-pomocný zotrvačník; 4-hlavný zotrvačník Napr. pri najnižších otáčkach elektromotora sa hlavný zotrvačník 4 otáča pomalšie a svojím ozubeným vencom na obvode roztáča pomocný zotrvačník 3 pomocou pastorka 2, ktorý je v danom prípade zasunutý do záberu. Podľa potreby zákazníka sú výstredníkové lisy vybavené pneumatickými poduškami v stole a doplnkovým zariadením zabezpečujúcim automatizáciu podávania (napr. valčekovým alebo kliešťovým). Takéto zariadenia majú typové normalizované konštrukcie, prispôsobené rôznym typovým rozmerom lisov a môžu premeniť tieto lisy z ručnej obsluhy na automatickú. VSS s r.o. Košice vyrábajú výstredníkové lisy typového radu LEK so zvýšenou tuhosťou pracovného priestoru, ktoré je zabezpečené použitím kotiev (obr. 19.10a). Používajú sa tam, kde sa vyžaduje zvýšená presnosť výliskov. Použitím kotiev sa výrazne zvýši životnosť nástrojov. Výstredníkové lisy radu LEK sú vhodné aj do tvárniacich liniek a do automatizovaných tvárniacich pracovísk s priemyselnými robotmi a manipulátormi. Stojany u lisov LEK 160 sú odlievané zo sivej liatiny a u LEK Obr. 19.10a Výstredníkový lis LEK 160 SjF, TU Košice

21

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy 250 predná časť je odlievaná z oceľoliatiny a zadná časť tvorená z oceľových plechov. Výstredníkové lisy sa vyrábajú aj ako naklápacie výstredníkové lisy. Horná časť lisu spolu so stolom sa dá naklopiť až o 30° dozadu, čím sa vytvoria podmienky pre dobré odoberanie výliskov voľným pádom po vysunutí z nástroja. Konštrukčné veľkosti výstredníkových lisov sú odvodené z radu R5 v rozsahu 0,25 až 4 MN. Zdvih pri výstredníkových lisoch sa nastavuje pootočením výstredníkového puzdra proti výstredníkovému hriadeľu (obr. 19.11) pričom: H=2.(e1±e2), kde: e1 je výstrednosť výstredníkového hriadeľa, e2 – výstrednosť výstredníkového puzdra.

Obr. 19.10b Naklápací výstredníkový lis LEN 63 C

Poloha výstredníkového puzdra proti výstredníkovému hriadeľu je daná polohou čelného ozubenia výstredníkového puzdra proti čelnému ozubeniu spojky výstredníka. Pracovný zdvih a pracovná možnosť lisu závisia od spôsobu práce na akú bol lis navrhnutý. Napríklad, aby sa pri neprerušovanom chode lisu mohol strihať plech, musí jeho hrúbke sn vyhovovať sila Fm podľa vzťahu:

Obr. 19.11 Nastavovanie výšky zdvihu pootáčaním výstredníkového sn = 0,63. Fm . Pracovná schopnosť lisu pri neprerušovaných zdvihoch: An =0,8.Fm.sn. Pracovná schopnosť lisu pri prerušovaných zdvihoch: SjF, TU Košice

22

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Ap =2.An. Odporúčaná hrúbka plechu pri prerušovaných zdvihoch: sp=2.sn.

Obr. 19.12 Nomogram pracovných možností lisu LE 160 V praxi sa na strihanie používa celkový zdvih šmýkadla: H=6,3.hp. Pre každý zdvih H existuje závislosť FD=f(hp), ktorá sa určí zo vzťahu: H .hm − hm2 FD =Fm. , H .hp − hp2 kde: FD – deformačná sila, hm - menovitý zdvih šmýkadla zodpovedajúci uhlu αm, hp - pracovný zdvih. Výrobca lisov dodáva túto závislosť užívateľovi vo forme nomogramu (obr. 19.12). Príklad: Aká je veľká strižná sila pri prestrihnutí plechu hrúbky s=hp=10 mm. Postup: Je potrebné zvoliť zdvih šmýkadla H =6,3.10=63 mm. Zaokrúhlime na 70 mm (hrubá čiara na nomograme), nájdeme jej priesečník s krivkou odpovedajúcou hp=10 (čiarkovaná čiara) a na horizontále odčítame 1150 kN (bodkovaná priamka).

3.5

Kľukové lisy

SjF, TU Košice

23

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Jednočinné kľukové lisy s otvoreným stojanom sa používajú do sily 1 MN. Konštrukcia týchto lisov je podobná ako výstredníkových lisov. Lisy pre sily prevyšujúce 1 MN sa konštruujú s uzavretými stojanmi, ktoré majú väčšiu tuhosť. To priaznivo vplýva na životnosť nástrojov a presnosť rozmerov hotových výrobkov. Kľukové jednobodové, dvojbodové a štvorbodové lisy (obr. 19.13) môžu mať kľukový hriadeľ uložený pozdĺžne aj priečne. Vyrábajú sa s menovitou silou 0,63; 1; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5 MN pre tvárnenie plechu, najmä pre strihacie, vystrihovacie, dierovacie, ohýbacie, kalibrovacie operácie a pod. Niektoré typy kľukových lisov sú vhodné aj na objemové tvárnenie, napr. pretláčanie, utĺkanie a pod. Jednobodové lisy vyhovujú vysokým požiadavkám na pracovnú presnosť. Na práce s mimostredovým zaťažením sú vhodné dvojbodové lisy. Štvorbodové lisy môžu byť naviac zaťažené výstrednými silami a sú vhodné aj na použitie viacerých nástrojov. Na dvoj a štvorbodových lisoch s priečne uloženým kľukovým hriadeľom sa rušia priečne sily vo vedení šmýkadla, pretože smery otáčania kľukových hriadeľov sú opačné. Lisy s hore uloženým pohonom sú tuhšie ako s dole uloženým pohonom a dovoľujú namontovať väčšie pridržiavacie zariadenia do stola. Štvorbodové lisy sa vyrábajú aj s dole uloženým pohonom, čím sa zníži ich hlučnosť, lebo hnací mechanizmus ako hlavný zdroj hluku je umiestnený pod podlahou. Namáhania, ktoré vznikajú pri práci lisu zachytávajú kľuky namáhané ťahom a nie tlakom a ohybom ako u lisoch s hore uloženým pohonom. Vďaka nižšie položenému ťažisku sú lisy s dole uloženým pohonom staticky a dynamicky stabilnejšie v porovnaní s lismi s hore uloženým pohonom. Preto počas ich práce sa

Obr. 19.13 Schémy kľukových lisov a- jednobodové; b- dvojbodové; c- štvorbodové výrazne neprejavuje škodlivé kmitanie. SjF, TU Košice 24

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Nedostatkom takto konštruovaných lisov je, že ich montáž vyžaduje drahé základy, alebo suterény pod úrovňou výrobných hál. Tieto lisy sa s výhodou používajú pri skupinovom využití. Cena špeciálnych stavebných zariadení môže byť pre väčšiu skupinu strojov nižšia. Obyčajne sa takéto lisy umiestňujú na pozdĺžnych suterénoch s hĺbkou 5 a viac metrov. Výška lisu s hore a dole uloženým pohonom je približne rovnaká. Lisy s hore uloženým pohonom majú asi 2/3 výšky nad úrovňou podlahy, kým lisy s dole uloženým pohonom len1/2 výšky. Preto vyššie náklady na stavbu špeciálnych základov sa kompenzujú znížením výšky výrobných hál a nákladov na ich stavbu. Voľba výstredníkového a kľukového lisu pre rôzne technologické operácie Pre správnu voľbu lisu z hľadiska sily a práce je potrebné poznať technologický postup výroby súčiastok pre výrobu ktorých je lis určený. Zmena polomeru kľuky pri rovnakom uhle α umožní pôsobiť rôznou deformačnou silou F D. Pretože hlavné časti lisu sú dimenzované pre MK=konšt., musí platiť zásada, že čím je väčší pracovný uhol αp (a tým aj hp) tým je dovolená menšia technologická sila FD a naopak (obr. 19.14). Z obrázku vidíme, že pri rovnakej veľkosti pracovného uhlu αp môžeme pri rôznych veľkostiach celkového zdvihu Hi zaťažiť lis rôznou technologickou silou FD. Z obr. 19.15 vidíme, že pri technologickej operácií na vykonanie ktorej by maximálna deformačná sila FDmax prekročila menovitú silu Fm by došlo k havarijnej situácii. Z toho vyplýva, že realizácia tejto technologickej operácie môže byť uskutočnená pri celkovom zdvihu h2, pričom h2
Obr. 19.14 Veľkosť menovitej sily pri rôznych zdvihoch SjF, TU Košice

25

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

FDmax

Obr. 19.15 Priebeh menovitej sily Fm pri zmene celkového zdvihu šmýkadla Z doposiaľ uvedeného môžeme zahrnúť tieto základné požiadavky na lisy s mechanickými pohonmi: • VML ≥ Vi – lis musí mať všetky parametre väčšie ako si vyžaduje technologický postup, • Fm > FD – menovitá sila má byť o 25 % väčšia ako maximálna technologická sila, • Am > Ac – veľkosť práce dodávanej zotrvačníkom musí byť väčšia ako je odobratá práca pri jednom cykle, • H > hp – celkový zdvih VO musí byť väčší ako si žiada technologická operácia, • SML ≥ SVi – pracovné rozmery stola a šmýkadla lisu musia byť väčšie ako sú rozmery nástroja, • vČO ≤ vdov – rýchlosť nástroja (činného orgánu) má byť menšia ako je dovolená rýchlosť požadovaná pevnosťou materiálu.

3.6

Kolenové lisy Lisy s kolenovokľukovým mechanizmom boli pôvodne vyvinuté na razenie, rovnanie a kalibrovanie, teda na technologické operácie, pri ktorých bola potrebná najväčšia sila na konci malých pracovných zdvihov (niekoľko milimetrov), pri malej rýchlosti. Oblasť použitia a rozsah práce týchto lisov sa v poslednom čase rozšíril, takže majú veľký význam nielen pri objemovom, ale aj plošnom tvarovaní. Stojany malých lisov s menovitou silou do 0,63 MN sa vyrábajú v dvojstojanovom vyhotovení. Hore alebo dole uložený pohon je konštrukciou a funkciou podobný kľukovému, až na kolenový prevod (obr. 19.16). Pohyb je prenášaný od kľukového hriadeľa na ojnicu, koleno a VO. Kolenovokľukový mechanizmus dvojstojanového lisu s horným pohonom môže pracovať s ťažnou alebo tlačnou ojnicou, ktorá sa opiera o čap 9 kolenového kĺbu. Uloženie kyvného ramena 8 je v priečniku stojana 6.

SjF, TU Košice

26

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Hlava tlačného ramena 10 kolenového mechanizmu je upevnená v šmýkadle VO 11. Mechanické vyhadzovače 12 a 14 sú uložené v šmýkadle a v stole. Kolenovokľukové mechanizmy vo vyhotovení s veľkým zdvihom sú vybavené vyvažovačom 7, kvôli kompenzovaniu účinku tiažovej sily šmýkadla 11. Základné parametre ML s kolenovokľukovým mechanizmom sú: • menovitá sila, jej rozsah je od 1÷40 MN, • pracovný zdvih sa výrobcami udáva nezávisle na veľkosti ako konštantná veličina. Napríklad hp=3 mm, • celkový zdvih šmýkadla H je v rozsahu 90÷200 mm, • počet zdvihov je od 16÷50 min-1. Pracovný zdvih hp je 1÷5 mm, výnimočne do 20 mm. Lisy s kolenovokľukovým mechanizmom majú dvoj- alebo trojstupňový prevodový mechanizmus. Použitie Obr. 19.16 Konštrukčná schéma kolenokľukového mechanizmu nám kolenového lisu umožňuje pri rovnakom momente na osi 1-stojan; 2-ojnica; 3-ozubené kolesá; elektromotora prekonávať deformačné sily, 4-zotrvačník; 5-elektromotor; 6-horný ktoré sú 3 až 5 krát vyššie ako sily na priečnik stojanu; 7-vyvažovací axiálnych kľukových mechanizmoch. Preto pneumomotor; 8, 9,10-kolenový mechanizmus; 11-šmýkadlo; 12-horný pohony kolenových lisov majú malé obrysové rozmery, čo vylepšuje celkové vyhadzovač; 13-stôl; 14-spodný rozmery stroja. vyhadzovač

Obr. 19.17 Kolenový lis s horným pohonom 1-klin na nastavovanie kolenového mechanizmu voči stolu; 2, 3, 4-kolenový mechanizmus; 5-šmýkadlo; 6-pohon; 7-zotrvačník; 8-predlohový hriadeľ; 9-ozubený prevod; 10-kľukový mechanizmus; 11-stôl SjF, TU Košice

27

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Kolenové lisy s hore uloženým pohonom (obr. 19.17) pracujú s ťažnou ojnicou. Výkyvné ramená sú upevnené v priečniku stojana lisu. K priečniku je mechanizmus prichytený pružinami, ktoré nesú celú hmotnosť mechanizmu. Regulácia polohy sa vykonáva klinom 1 v rozsahu 6 až 20 mm v závislosti od veľkosti lisu. Úkos klina je 3

Obr. 19.18 Kolenový lis s dolným Na obr. 19.18 je kolenový lis pohonom s dolným pohonom. Výkonný mechanizmus kolenovokľukových lisov je na obr. 19.19. Kľukový hriadeľ 1 je umiestnený na zadnej strane lisu. Výkyvné ramená 2 sú vyrobené z masívnych oceľových platní. Na ich koncoch sú umiestnené kĺbové panvy 3, prenášajúce namáhanie. Spätný chod šmýkadla zabezpečujú bočnice 4, ktoré majú otvory pre čapy kĺbov 5. Horný kĺb je pripevnený na konzole 6, ktorá sa dá výškove regulovať klinom 7. Konzola 6 sa priťahuje k priečniku lisu pružinami, ktoré vyvažujú hmotnosť všetkých častí výkonného mechanizmu. V niektorých konštrukciách namiesto klina sa používa výstredník, ktorého rozmery musia zodpovedať podmienkam samosvornosti.

Obr. 19.19 Výkoinný mechanizmus kolenovokľukových lisov 1 – kľukový hriadeľ; 2 – výkyvné rameno; 3 – kĺbové panva; 4 – bočnica; 5 – čap; 6 – konzola; 7 - klin SjF, TU Košice

28

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.20 Kolenový lis firmy MAY a- schéma lisu; b- mechanizmus na prenos pohybu z kľukového mechanizmu na baran; c- schéma prenosového mechanizmu Na tvárnenie drobných výliskov, najmä pre elektrotechnický priemysel sa používajú kolenové lisy s dole uloženým pohonom, ktoré vyvinula firma Maypress (obr. 19.20). Pracujú s ťažnou ojnicou. Ťahlo od kľukového hriadeľa nie je napojené na kolenový kĺb, ale na kĺb výkyvnej páky ako je to vidieť z obr. 19.20b, c. Lis je vhodný na tvárnenie aj nesymetrických výliskov.

3.7

Ohýbacie lisy

Sú určené na výrobu profilov z plechu ohýbaním (obr. 19.21). Vyrábajú sa s mechanickým (obr. 19.22 a 19.23) alebo hydraulickým pohonom. Sú to zvislé dvojstojanové lisy otvoreného vyhotovenia, s úzkym a dlhým šmýkadlom (obr. 19.22). Stojan ohýbacích lisov je z oceľoliatiny alebo zváraný. Šmýkadlo je poháňané dvoma ojnicami, ktoré sú nezávisle prestaviteľné.

SjF, TU Košice

Obr. 19.21 Ohýbací nástroj lisu 1-ohybník; 2-ohybnica; 3-platňa; 4-stôl

29

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Pohon ohýbacích lisov je podobný ako u kľukových. Majú treciu spojku a kotúčovú brzdu. Vyrábajú sa s menovitou silou 0,25 až 5 MN pri zdvihu šmýkadla 65 až 140 mm, s dĺžkou stola 1650 až 4250 mm a počtom zdvihov 6 až 25 za minútu. Na zvýšenie výrobnosti je pootáčanie nástroja a jeho nastavenie mechanizované (obr. 19.24). Schéma ohýbacieho lisu s mechanickým pohonom je na obr. 19.23.

Obr. 19.22 Ohýbaci Pootáčanie nástroja, teda výmena, je na obr. 19.24.

Obr. 19.23 Schéma ohýbacieho lisu s mechanickým pohonom

SjF, TU Košice

30

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

3.8

Dvojčinné hlbokoťažné lisy

Dvojčinné hlbokoťažné lisy sú určené na hlboké ťahanie výťažkov z plechu. Táto základná operácia je určujúcim faktorom konštrukcie lisu. Preto mechanizmus, ktorý pridržiava plech – pridržiavač, má byť pri ťahaní synchrónne spojený s kľukovým hriadeľom. Pohyb ťažného šmýkadla je odvodený od kľukového mechanizmu. Pridržiavacie šmýkadlo môže sa pohybovať v rovnakom smere alebo proti smeru ťahania. V prvom prípade sa používa kolenovo-pákový alebo vačkový pohon zhora, v druhom prípade dolný pohon vačkami. Pohybové pomery ťažného šmýkadla zodpovedajú v zásade pohybovým pomerom kľukového lisu. Vedľajší pohyb pridržiavacieho šmýkadla musí preto zodpovedať nasledujúcim požiadavkám (obr. 19.25): •

Obr. 19.24 Pootáčanie nástroja ohýbacieho dotyk

pridržiavača

na

•

Obr. 19. 25 Cyklový diagram dvojčinného hlbokoťažného lisu VO1 - ťažné šmýkadlo; VO2 - pridržiavacie šmýkadlo; Hť - celkový zdvih ťažného šmýkadla; Hpr - zdvih pridržiavacieho šmýkadla; α - uhol pootočenia kľúk. lisu; hp – pracovný zdvih

SjF, TU Košice

31

•

plech má byť v predstihu pred dosiahnutím hlavného ťažného nástroja na plech o hodnotu α‫׳‬x, pokojný stav pridržiavača má sa počas hlbokého ťahania dodržať v intervale α1= α´x+ αp+ α0, kde αp – uhol počas ktorého sa koná pracovný zdvih, vzdialenie sa pridržiavača od ťažnice a jeho rýchlejší spätný zdvih má nastať potom, čo ťažné šmýkadlo prebehne dolným úvratom o uhol αp.

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Podľa konštrukčného a vonkajšieho vzhľadu sú dvojčinné lisy podobné jednočinným lisom. Rozdeľujeme ich do dvoch skupín: • kľukové dvojstojanové lisy, • kľukovo-pákové dvojstojanové lisy. Prvá skupina zahŕňa lisy s kľukovo-vačkovým pohonom pridržiavacieho šmýkadla. V druhej skupine sa lisy líšia veľkosťou pracovného priestoru a v súlade s tým aj počtom kľúk: jedno-, dvoj- a štvorbodové uchytenie ťažného šmýkadla. U jednobodových hlbokoťažných lisoch je menovitá sila pridržiavacieho šmýkadla Fpr=0,63.Fť menovitej sily ťažného šmýkadla. Maximálny zdvih ťažného šmýkadla Hť sa pohybuje v intervale 280 až 1060 mm. Zdvih pridržiavacieho šmýkadla Hpr=(0,62 až 0,67).Hť. U dvojbodových lisoch sa celkový zdvih ťažného šmýkadla pohybuje od 420 do 1000 mm.

3.8.1 Kľukovo - kolenovo-pákové hlbokoťažné lisy Stojan, pohon a hlavný výkonný mechanizmus týchto lisov vrátane spojky a brzdy sú v podstate rovnaké ako na kľukových lisoch. Moderné hlbokoťažné lisy majú dvojrýchlostný pohon, ktorý zvyšuje hospodárnosť, pretože chod naprázdno môže byť väčšou rýchlosťou. Vedľajší pohyb je odvodený od hlavného pohonu (obr. 19.26). Na ťažnom šmýkadle je upevnený ťažník, ktorý má pohyb odvodený od kľukového mechanizmu. Pridržiavacie šmýkadlo s pridržiavačom dáva do pohybu rovinný osemčlánkový kľukovo-pákový mechanizmus. Tento mechanizmus má posuvný pohyb v smere ako ťažné šmýkadlo. Rozdeľovačom pohybu a zároveň hlavným článkom mechanizmu pridržiavača je koncová kľuka OK kľukového hriadeľa, ktorá ťahadlom KL dáva do pohybu križiak LMM. Pohyb križiaka sa prenáša ťahlami MN na výkyvné dvojramenné páky NO1C. Výkyvom dvojramenných pák sa kolená O1, C, D narovnajú alebo ohýbajú a tak vykonávajú posuvný pohyb pridržiavacieho šmýkadla. Potrebný zdvih a prestavovanie pridržiavacieho šmýkadla sa zabezpečuje zmenou rozmerov mechanizmu a to predĺžením alebo skrátením koncovej kľuky OK, ktorá je spriahnutá s hlavnou kľukou. V danom prípade je tento uhol rovný 150°. V prípade pootočenia hlavnej kľuky o uhol α=95° pridržiavacie šmýkadlo sa zastaví v DÚ. Pracovný zdvih ťažného šmýkadla zodpovedá uhlu αp=75 až 80°. Pridržiavanie je dovtedy, kým ťažné šmýkadlo nezačne opúšťať pracovný priestor. Obr. 19.26 Kinematická schéma dvojčinného lisu s kľukovo-pákovým mechanizmom

SjF, TU Košice

32

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

3.8.2 Kľukovo - vačkové hlbokoťažné lisy Vyrábajú sa prevažne ako dvojčinné naklápacie lisy s horným pohonom (obr. 19.27). Dve vačky upevnené na kľukovom hriadeli pohybujú pridržiavacím šmýkadlom 2 cez kladky 3. Ťažné šmýkadlo 4 sa dostáva do pohybu od kľukového hriadeľa cez ojnicu. Tento typ ťažného lisu sa vyrába s menovitými silami od 0,16 do 1 MN. Skúsenosti pri využívaní a porovnávaní hlbokoťažných lisov s vačkovým a pákovým mechanizmom ukázali, že pohon pridržiavacieho šmýkadla vačkami je vyhovujúcim riešením, aj keď sa vačky rýchlo opotrebúvajú a prestávajú zabezpečovať rovnomerný tlak. Maličké zväčšenie medzery pridržiavacieho šmýkadla v pracovnom čase je prípustné. Keď pridržiavač prichádza do styku s plechom, začne pôsobiť prítlačná sila Fv, ktorá je tým väčšia, čím je menšia medzera. Pri veľmi veľkej prítlačnej sile pridržiavača sa môže dno výťažku odtrhnúť. Pri väčšej medzere sa zase na výťažku vytvárajú deformácie v tvare vĺn. Optimálnu medzeru nastavujeme tiahlami. Na kompenzáciu kladných odchýliek hrúbky ťahaného plechu a nepresnosti nástroja je ochrana lisu zaistená pomocou regulovateľných poistiek. Výpočet a nastavenie poistky pridržiavacieho šmýkadla robíme na zaťaženie rovnajúce sa 1,1÷1,2 menovitej sily.

S B

Obr. 19.27 Schéma dvojčinného lisu s kľukovovačkovým mechanizmom 1-vačka; 2-pridržiavacie šmýkadlo; 3- kladky; 4-ťažné šmýkadlo; S- spojka; B- brzda

3.9

Trojčinné hlbokoťažné lisy

Konštrukčne sú podobné dvojčinným hlbokoťažným lisom, doplnené dolným ťažným šmýkadlom, potrebným k tvárneniu výťažkov v opačnom smere ako je smer pohybu horného ťažného šmýkadla.

SjF, TU Košice

33

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Trojčinné hlbokoťažné lisy používame v automobilovom priemysle na zhotovenie veľmi zložitých výťažkov, napríklad strechy karosérií áut s otvormi na predné a zadné okno, v ktorých ťahanie priehlbín sa robí opačným smerom, ako sa ťahá samotný výťažok. Ťahanie podobných výťažkov na týchto lisoch do konečného tvaru výťažku na jeden zdvih má rad výhod: zmenšenie prácnosti, zvýšenie kvality, zmenšenie technologických prídavkov k rozmeru výťažku a ďalšie. Principiálna schéma trojčinného mechanizmu s dvoma nezávislými pohonmi je na obr. 19.28. Na rozdiel od dvojčinných lisov majú horný pohon kľukovokolenový. Je to preto, aby sme na ťahové operácie vytvorili osobitné kinematické podmienky, napr. výdrž v DÚ a jeho ľahké zastavenie. Pohon spodného ťažného šmýkadla je tiež mechanický kľukovým mechanizmom. Synchronizáciu pohybov šmýkadiel trojčinného lisu vyjadrujeme cyklovým diagramom, (obr. 19.30). Cyklický priebeh práce šmýkadiel dosahujeme nasledovne: Po zapnutí spojky nastáva určitý predstihový pohyb pridržiavacieho šmýkadla VO2, za ním nasleduje zdvih horného ťažného šmýkadla VO1. Tesne pred dolným úvratom program pomocou vačky zapne koncový vypínač elektrického obvodu, čím vypne spojku a horné šmýkadlo sa zastaví v DÚ. Obr. 19.28 Principiálna schéma trojčinného hlbokoťažného lisu VO1-horné ťažné šmýkadlo; VO2-pridržiavacie šmýkadlo; VO3-dolné ťažné šmýkadlo; MR-manipulátor; ČO-horná a dolná časť ťažného nástroja

Obr. 19.29 Kinematická schéma trojčinného hlbokoťažného lisu VO1-horné ťažné šmýkadlo; VO2-pridržiavacie šmýkadlo; SjF, TU Košice

Obr. 19.30 Cyklový diagram trojčinného hlbokoťažného lisu

34

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Pred DÚ sa zapne spojka dolného šmýkadla súčasne so zablokovaním horného ťažného šmýkadla. Pri spätnom chode dole, dolné ťažné šmýkadlo zapína hlavný pohon a horné ťažné šmýkadlo po výdrži v pokojnej polohe začne sa pohybovať smerom hore. Pridržiavač zabezpečuje stiahnutie výťažku z ťažného nástroja. Pri priblížení všetkých troch šmýkadiel k východiskovým polohám sa spojky horného a dolného pohonu vypínajú. Pri ďalšom zdvihu sa cyklus opakuje.

3.10

Kovacie lisy

Kovacie lisy s kľukovým mechanizmom sú určené aj na výrobu súčiastok kovaním za tepla i studena. Vhodné sú na výrobu súčiastok kovaním v zápustkách. Sú vyrábané s prídavnými mechanizmami na prísun a prenášanie polovýrobkov a vyhadzovanie výkovkov. Požaduje sa vysoká tuhosť nosných častí, ktorá musí byť až štyrikrát väčšia ako u iných lisov s mechanickým pohonom. Čím vyššia je tuhosť, tým je lepšia mechanická účinnosť lisu, väčšia presnosť výkovku a vyššia životnosť nástrojov. Veľký význam má rýchlosť pohybu šmýkadla, ktorá musí byť taká veľká, aby umožňovala tečenie materiálu v zápustke pri najpriaznivejšom vnútornom i vonkajšom trení. Volíme taký lis, ktorého menovitá sila je o 30-40% väčšia ako deformačná sila Fm=(1,3-1,4).FD. Z hľadiska ochrany proti poškodeniu pri preťažení požadujeme, aby tieto lisy mali poistku proti preťaženiu a indikátor tvárniacej sily. Mechanické kovacie lisy rozdeľujeme na: • zvislé kovacie lisy, • vodorovné kovacie lisy.

3.10.1Zvislé kovacie lisy Používajú sa na kovanie za tepla. Konštruujú sa na vyvodenie síl 2 až 120 MN, pričom príkon elektromotora je 200 až 500 kW, veľkosť zdvihu šmýkadla 200 až 500 mm a počet zdvihov 35 až 110 za minútu. Na tieto lisy sú kladené vysoké požiadavky na tuhosť konštrukcie pri dostatočne veľkom pracovnom priestore. Veľký počet zdvihov šmýkadla lisu zmenšuje čas dotyku nástroja s tvárneným materiálom, čo priaznivo vplýva na životnosť nástrojov. Rýchlosť šmýkadla kovacích lisov je 2 až 4-krát vyššia ako u univerzálnych lisov. Rýchlosť šmýkadla by bolo možné ešte zvýšiť, ale pracovné podmienky a veľké nároky na tuhosť obmedzujú tieto možnosti. Presnosť kovania závisí od tuhosti lisu, ktorá sa pohybuje od 2,5 do 15 MN.mm-1. Kľukové kovacie lisy sa vyrábajú ako zvislé, dvojstojanové uzavreté stroje s otvoreným pohonom a pri menších silách aj s uzavretým pohonom. Na obr. 19.31 je kinematická schéma kľukového kovacieho lisu LKM 4000. Tuhosť kľukového mechanizmu sa zabezpečuje krátkou nedelenou ojnicou, výstredníkovým hriadeľom, masívnym šmýkadlom a dvojitým vedením. Kovacie lisy majú odklinovacie zariadenie na uvolnenie šmýkadla pri jeho zaseknutí, ktoré nastáva v úseku prechodu cez pásmo samosvornosti pri preťažení pohonu, čo je sprevádzané aj zastavením šmýkadla v DÚ alebo blízko neho. Stojan je pritom pružne rozťahovaný a články kľukového mechanizmu sú pružne ohýbané alebo stláčané. Aby sme dostali šmýkadlo zo zaseknutia je nevyhnutné reverzovať otáčanie zotrvačníka. Keď sa nepodarí uvoľniť šmýkadlo reverzným otáčaním zotrvačníka, na SjF, TU Košice

35

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.31 Kinematická schéma kľukového kovacieho lisu LKM 4000 1-elektromotor; 2-vyvažovač šmýkadla; 3-predlohový hriadeľ; 4-pomocné vedenie šmýkadla; 5-chobot; 6-brzda; 7-kľukový mechanizmus; 8-ojnica; 9-zariadenie na ovládanie horného vyhadzovača; 10-horný vyhadzovač; 11-šmýkadlo; 12-spodný vyhadzovač; 13-ozubený prevod; 14-spojka starších lisoch sa zaseknutie odstraňuje rozrezaním zápustky alebo niektorých členov pohonu. Niektoré staršie kovacie lisy majú v stole zabudovaný klinový mechanizmus, ktorý umožňuje odstrániť zaseknutie hnacieho mechanizmu a to dynamickým pôsobením síl na priečny klin 2 (obr. 19.33). Klinový mechanizmus slúži aj na nastavenie potrebnej uzavretej výšky pracovného priestoru pri nastavení zápustiek. Sklon opornej plochy voči rovine stola α=14 až 16°, uhol klina β=8 až 12°. So zmenšovaním uhla β zmenšuje sa nastavovacia výška pracovného priestoru a so zväčšovaním uhla α rastie tlak na priečny klin. Kovacie lisy LKM (obr. 19.34) majú mechanizmus, ktorým sa dá zaseknuté šmýkadlo veľmi rýchlo uvoľniť. Najskôr sa uvolní skrutka s guľovou hlavou 5, a to vysunutím klina 11. Lisy s menovitými silami do 16 MN používajú horný aj dolný vyhadzovač rôznej konštrukcie, ich pohyb je odvodený od hlavného mechanizmu. Výška zdvihu vyhadzovača ja 10 až 20% zdvihu šmýkadla. Na obr. 19.35 je schéma ovládania vyhadzovačov. Horný vyhadzovač je ovládaný vačkovým mechanizmom. Na obr. SjF, TU Košice

36

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy 4.36 je konštrukčné riešenie horného vyhadzovača ktorý je umiestnený v šmýkadle

Obr. 19.34 Schéma šmýkadla lisu LKM 1600 so zariadením na uvoľnenie zápustiek pri zaseknutí 1-ojnica; 2-šmýkadlo; 3-výstredníkový čap; 4-čap; 5-skrutka s guľovou hlavou; 6-príruba; 7-miska; 8-podložka; 9-skrutka; 10-klinová vložka; 11klin; 12-dvojramenná páka; 13-náliatok na šmýkadle; 14-piest hydromotora; 15-výstredník Obr. 19.32 Zvyslý kovací lis LKM 1000 lisu.

Obr. 19.35 Principiálna schéma činnosti vyhadzovačov kovacieho lisu do menovitej sily 16 MN 1-páka; 2-vačka; 3-ťahlo; 4-náliatok nalisu ojnici; 5-kolík; 6-páka; 7-pružina; Obr. 19.33 Schéma s dvojklinovým 8-horný vyhadzovač; 9-pákamechanizmom vyhadzovača; 10-páka so segmentom; 11-kladka; 12-ojnica; 13-šmýkadlo; 14-dolný vyhadzovač 1-základ stola; 2-priečny klin; 3-klinová podložka SjF, TU Košice

37

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.36 Šmýkadlo kovacieho lisu 1-ojnica; 2-poistná skrutka; 3-doraz; 4-kolík; 5-páka; 6-pružina; 7-teleso šmýkadla; 8-vyhadzovač; 9-chobot; 10-pomocné vedenie

3.10.2Vodorovné kovacie lisy Vodorovné kovacie lisy sú určené na kovanie výkovkov rôzneho tvaru z tyčového materiálu. Charakteristickým znakom týchto lisov sú zápustky, ktoré sa roztvárajú v dvoch vzájomne kolmých rovinách. Zápustky sa otvárajú a zatvárajú SjF, TU Košice

38

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.37 Schéma kľukovo-pákového dvojklinového zvieracieho mechanizmu 1-kľukový mechanizmus; 2-kyvný člen; 3-bočné šmýkadlo; 4-ojnica; 5-upínacie šmýkadlo; 6-pravouhlý zub pomocou upínacieho mechanizmu spojeného so šmýkadlom. Nepohyblivá polovica zápustky je upevnená v stojane. Pretože najčastejšie sa ková v uzavretej zápustke pri ohraničenom tečení materiálu, do zápustky sa musí vkladať materiál (tyč), ktorého objem zodpovedá objemu výkovku. Na presné nastavenie dĺžky tyče sa používa narážka. Na vodorovných lisoch sa kovajú výkovky aj v otvorenej zápustke, ale najmä vo viacdutinových zápustkách. Upínací mechanizmus vodorovných kovacích lisov môže byť: • kľukovo-pákový dvojklinový, • kľukovo-pákovo-kolenový, • vačkovo-šmýkadlovo-kolenový. Kľukovo-pákový dvojklinový upínací mechanizmus (obr. 19.37) je rozmerove malý a používa sa pri malých lisoch. Práca tohto mechanizmu je nasledujúca. Kľuka hnacieho hriadeľa vykoná počas jedného cyklu celú otáčku, pričom vykyvuje článok 2. Výkyv článku 2 sa ojnicou 4 prenáša na bočné šmýkadlo 3. Bočné šmýkadlo 3 a upínacie šmýkadlo 5 vytvárajú klinový pár, ktorý pri pohybe vpred vyvodzuje pohyb v smere zvierania zápustiek. Spätný chod upínacieho šmýkadla zabezpečuje pravouhlý zub 6. V kľukovo-pákovo-kolenovom upínacom mechanizme (obr. 19.38) posuv upínacieho šmýkadla je odvodený od hlavného šmýkadla cez systém pák a kolena 3. V lisoch využívajúcich uvedené typy kinematických schém, upínacie šmýkadlo nedosahuje krajnú polohu. Hovoríme tomu vôľa upínacieho šmýkadla. Ak je vôľa veľká, vzniká medzi zápustkami medzera, cez ktorú môže vytiecť kov pri utĺkaní a na výkovku sa tak vytvorí výronok. Vôľa upínacieho šmýkadla môže zapríčiniť nesprávny tvar výkovku. Medzera medzi zápustkami je 0,02 až 0,03 mm, čo je v medziach pružnej deformácie článkov mechanizmu a stojana. Vačkovo-šmykadlovo-kolenový mechanizmus (obr. 19.39) má najväčšiu presnosť pohyb upínacieho šmýkadla. Osobitosťou funkčnej väzby je použitie tvarových vačiek zodpovedajúcich požadovanému pohybu. Za najlepší sa v súčasnosti považuje pohon upínacieho mechanizmu odvodený od dvoch vačiek. Podľa tohto princípu sú zhotovované súčasné vodorovné kovacie lisy stredných a veľkých menovitých síl. SjF, TU Košice

39

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Funkcia upínacieho mechanizmu (obr. 19.39) je nasledujúca. Pohyb vačiek pracovného zdvihu 2 a spätného chodu 3 je zviazaný s kľukovým hriadeľom, na ktorom sú uložené. Tieto vačky posúvajú kladky 4 a 1 umiestnené na spoločnej kulise 5, ktorá koná spätný a pracovný pohyb. Kulisa 5 je pomocou ojnice 6 spojená s pákou 8, ktorá sa pri pohybe vpred vyrovnáva a tým pohybuje upínacím šmýkadlom 7 v smere zvierania zápustiek. Pri spätnom pohybe kulisy 5 sa koleno láme a upínacie šmýkadlo uvoľňuje zápustky. Pre úplné zovretie zápustiek nie je potrebné, aby sa články v kolenách dostali do jednej priamky. To uľahčuje spätný pohyb upínacieho šmýkadla. Technologický cyklus vodorovných kovacích lisoch pozostáva z týchto period: Obr. 19.39 Vačkovo-šmykadlovo-kolenový • pracovného zdvihu mechanizmus upínacieho šmýkadla VO2 1a 4-kladky; 2-vačka pracovného zdvihu; a jeho výdrže, 3-vačka spätného zdvihu; 5-kulisa; 6-ojnica; • pracovného zdvihu 7-upínacie šmýkadlo; 8-páky šmýkadla lisu VO1, • spätného chodu VO2 a jeho krátkej výdrže vo východiskovej polohe, po ktorej môže nasledovať ďalší zdvih VO1 (obr. 19.40). Pretože sa ková v uzavretých zápustkach, do ich dutín sa musí vkladať len toľko materiálu koľko odpovedá objemu výkovku. Pre presné nastavenie tyče, z ktorej sa výkovky vyrábajú slúži doraz.

Obr. 19.38 Schéma kľukovo-pákovokolenového upinacieho mechanizmu 1-kľukový mechanizmus; 2-ojnica; 3-koleno-pákový mechanizmus; 4-šmýkadlo lisu; 5-upínacie šmýkadlo; 6-pákové prevody SjF, TU Košice

40

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Ochrana proti preťaženiu je zabezpečená pružinou vloženou do kinematického

Obr. 19.41 Vodorovný kovací lis LKL reťazca lisu. Vodorovné kovacie lisy sú vybavené kotúčovými spojkami a brzdami, ktoré sú namontované na predlohovom hriadeli. Na obr. 19.41 je vodorovný kovací lis LKL 400.

Obr. 19.40 Cyklový diagram vodorovného kovacieho lisu VO1-šmýkadlo lisu; VO2-upínacie šmýkadlo; 1-krivka dráhy šmýkadla lisu; 2-krivka dráhy upínacieho šmýkadla

SjF, TU Košice

41

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.42 Schéma jednorázového utĺkacieho automatu s delenou zápustkou 1, 2-podávacie kladky; 3, 4-rohátkovo-západkový mechanizmus; 5, 6-páky; 7-deliaci nôž; 8, 9-pevná časť zápustky; 10-pohyblivá časť zápustky; 11-vyhadzovač; 12-baran; 13, 14-ťahlo s vačkou na pohon podávacieho mechanizmu; 15-kľukový hriadeľ; 16,17-vačky

3.11

Automaty na objemové a plošné tvárnenie

Použitie automatov je efektívne v hromadnej a veľkosériovej výrobe. V takých podmienkach automaty pracujú s vysokou efektívnosťou. Napriek tomu aj pri malosériovej výrobe sa vyskytujú možnosti ich efektívneho využitia, najmä tam, kde sú vytvorené podmienky pre skupinové tvárnenie vyliskou podľa technologickej rovnorodosti a unifikácie. Výhody automatov sú vysoká výrobnosť a možná obsluha viacerých strojov súčasne. Používanie automatov na objemové a plošné tvárnenie zabezpečuje rast kultúry výroby a skracuje čas pracovného cyklu. Automaty sú efektívne a rovnocenné automatickým linkám postaveným z niekoľkých lisov. Zaberajú menšiu výrobnú plochu, majú menej mechanizmov, potrebujú menej pracovníkov na obsluhu a spotrebujú aj menej elektrickej energie. Všetky tieto faktory predurčujú rýchlejšie rozšírenie výroby a využitie automatov.

3.11.1Automaty na objemové tvárnenie Schéma jednorázového utĺkacieho automatu s delenou zápustkou, určeného na výrobu nitov s driekom, je na obr. 19.42. Automat má tieto mechanizmy: pohon, utĺkací mechanizmus, strihací a upínací mechanizmus a pomocný mechanizmus pre posuv drôtu. Dvojrázové automaty (obr. 19.43), ktorých hlavný výkonný mechanizmus koná dva pracovné zdvihy za jeden cyklus, používajú sa pri výrobe takých výliskov, ktoré majú hlavu zložitého tvaru. V konštrukcii dvojrázového automatu je výkyvný mechani-

SjF, TU Košice

42

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

zmus premiestňujúci lisovník pre prvú a druhú operáciu. Na tento účel sú v strednej časti šmýkadla umiestnené sane, ktoré sa premiestňujú v zvislom smere a sú na nich pripevnené zápustky. Krajné polohy saní sú fixované narážkou. Špecifickosťou dvojrázového automatu je pomer pracovných zdvihov hlavného a pomocného mechanizmu. Pretože sa výlisok utĺka dvakrát, cyklus práce automatu je rozložený na 2 celé otáčky hnacieho kľukového hriadeľa. Schéma viacrázového automatu je podobná schéme jednorázového automatu, len nástroj má toľko pracovných polôh, koľko je technologických operácií na výrobku. Medzi pracovnými polohami viacrazového automatu tvárnený materiál je premiestňovaný prenášacím zariadením. Tieto automaty sú vhodné na výrobu rotačných súčiastok ako sú skrutky, klince, svorníky, matice a pod. Východiskovým materiálom sú zvitky drôtu kruhového prierezu. Skutočná výrobnosť automatov na matice je 400 ks/min. Automaty sú obyčajne ukotvené k základu pomocou pružných podložiek, ktoré neprenášajú razy a otrasy do základov.

Obr. 19.43 Schéma dvojrázového utĺkacieho automatu 1-pohon; 2-kľukový mechanizmus s ojnicou; 3-podávacie kladky; 4-rohatkovozápadkový mechanizmus; 5,6-strihací a upínací mechanizmus; 7-vyrážač; 8-prevod na vyrážač; 9,10-mechanizmus na premiestnenie zápustky; 11-ozubené kolesá; 12-hriadeľ vačkového pohonu; 13-kladky; 14-páka výkyvného mechanizmu SjF, TU Košice

43

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy Na obr. 19.44 je jednodrôtový automat a na obr. 19.45 dvojdrôtový automat na výrobu klincov firmy KOVOPOL a. s. Drôt pred vstupom do automatu prechádza päťvalcovou rovnačkou.

Obr. 19.45 Dvojdrôtový automat na výrobu klincov THAD 31/80

SjF, TU Košice

44

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.47 Schéma lisu s dole uloženým pohonom a- jednobodový lis s dolným pohonom; b- dvojbodový lis s dolným pohonom Obr. 19.44 Jednodrôtový automat na výrobu klincov THA

3.11.2Automaty na plošné tvárnenie Automaty na plošné tvarnenie rozdeľujeme na: • postupové automaty (automaty pre viac nástrojov), • automaty s dolným pohonom (automaty pre jeden nástroj), • automaty s plynulým posuvom materiálu, • automaty s viacerými šmýkadlami. Postupové automaty sa vyrábajú s menovitými silami od 0,1 do 40 MN s počtom pracovných miest až do 14, s počtom 10 až 120 zdvihov za minútu (obr. 19.46).

Obr. 19.46 Schéma postupového automatu na plošné tvárnenie a-priečne uložené kľukové hriadele; b-pozdĺžne uložené kľukové hriadele Pri tvárnení na postupových automatických lisoch sa hlboké ťahanie robí bez žíhania medzi jednotlivými operáciami, a tak tvarovaný plech má možnosť využitia väčšieho stupňa deformácie, bez obnovy plastických vlastností. Jeden postupový lis môže nahradiť celú linku univerzálnych lisov. Pritom sa značne zníži spotreba výrobnej plochy, znižujú sa náklady na elektrickú energiu a čo je dôležité, zabezpečuje sa skrátenie času výrobného cyklu a zmenšuje sa nepodarkovosť. Automaty s dolným pohonom sa vyrábajú jedno a dvojbodové (obr. 19.47). SjF, TU Košice

45

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Automaty s dole uloženým pohonom sa používajú na tvárnenie postupovými nástrojmi, kde východiskový materiál je zvitok. Tvaruje sa bez oddelenia výtvarku od pása, až po konečný stupeň vyhotovenia. Vyrábajú sa s menovitou silou od 0,16 do 2,5 MN. Dole uložený pohon je tuhší ako hore uložený, pretože časti vyvolávajúce kmitanie sú v blízkosti základov. Pracovný priestor je lepšie prístupný. Konštrukcie tvárniacich automatov do 0,25 MN majú valcový alebo kliešťový podávač. Väčšie automaty od menovitej sily 0,25 MN sa vyrábajú s obojstranným valcovým podávačom a s odpojiteľnými deliacimi nožnicami na šrotovanie. Predradená odvíjačka zaručuje beznárazové podávanie pásu zo zvitku a tým vysokú presnosť posuvu. Jemne nastaviť posuv možno aj počas práce. Charakteristické znaky postupových automatov sú: • rozšírený stojan umožňujúci upevniť 6 až 14 nástrojov, • prispôsobivosť šmýkadla pre rozdielne upínanie horných častí nástroja, • používanie automatického medzioperačného podávania; prvý posuv je pre východiskový materiál, druhý a tretí posuv pre medzioperačný transport, • pridržiavače v stole slúžiace na vyťahovanie jednotlivých medzioperačných výtvarkov, • horné a dolné vyhadzovače, • nožnice na delenie odpadu. Automaty s plynulým posuvom materiálu umožňujú vyrobiť veľké množstvo výtvarkov s malou silou a veľkými rýchlosťami. Zotrvačnosť podávajúcich mechanizmov univerzálnych typov prekáža podstatnému zvýšeniu počtu zdvihov. Z tých dôvodov majú automatické lisy s plynulým posuvom, ktoré dovoľujú pracovať s počtom zdvihov do 1 500 za minútu, veľký význam. Konštrukčný princíp dvojkľukového automatického lisu s plynulým posuvom je na obr. 19.48. V stojane sú uložené dva kľukové hriadele, pričom prvý je poháňaný elektromotorom a druhý ozubenými kolesami s prevodovým pomerom 1:1. Na výstredníkových čapoch hnacích hriadeľov sú namontované dve šmýkadla. Lis nemá spojku, brzdu a zotrvačník.

SjF, TU Košice

46

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.48 Schéma dvojkľukového lisu s plynulým posuvom a- schéma lisu; b- postup strihania: 1-strižník; 2-pridržiavač; 3-strihaný materiál; 4-strižnica; 5-výstrižok Namiesto zotrvačníka akumulátorom kinetickej energie sú ozubené kolesá a iné časti mechanizmu. Na šmýkadle nie sú prizmatické vodiace lišty, ale vodiace tyče upevnené na dolnom šmýkadle. Takéto vyhotovenie zabezpečuje veľkú presnosť vzájomnej polohy šmýkadiel konajúcich rovnobežný pohyb hore, dolu, vľavo a vpravo. Pohyb strižníka 1 a strižnice 4 sa koná v zvislom smere. Pohyb zľava doprava v pozíciách I, II. a III, zabezpečuje posuv plechu. Krok posuvu možno riadiť zmenou polohy šmýkadiel za pomoci excentrických čapov alebo hĺbok vnikania strižníka do strižnice. Tieto lisy sa uplatňujú pri výrobe plytkých výliskov vo veľkom množstve. Medzi automaty s plynulým posuvom pásu plechu patrí aj tvárniaci automat fy RASKIN (obr. 19.49), na ktorom sa nástroj pohybuje po eliptickej dráhe a strižnica sa pohybuje vratným pohybom v rovine stola. Nástroj sa pohybuje spolu s plechom a plynulo ho premiestňuje. Technologické operácie sa vykonávajú v priebehu podávania plechu. Automat má excentrický hriadeľ, na ktorom sa excentricita dá meniť, čím sa dá nastaviť potrebný zdvih nástroja. Ojnica AB je v kĺbe B spojená so závesom CD a v bode D je spojená so šmýkadlom. Pri zdvihu strižníka doľava (čo odpovedá vedľajšej osi elipsy) sa tlačí plech ku strižnici a potom pri pohybe vpravo sa zarezáva do plechu a v ďalšej časti zdvihu ho prestrihuje so súčasným premiestňovaním spolu so strižnicou. Pás v dobe pohybu nástroja doľava ostáva na mieste pomocou klieštinovej brzdy, ktorá dovoľuje posuv len vpravo. Automaty tohto typu sa vyrábajú do menovitej sily 0,25 MN s počtom zdvihov do 500 za minútu, na výrobu súčiastok z plechov šírky 180 mm, hrúbky do 1,5 mm s celkovým zdvihom 0-75 mm. Inštalovaný výkon je do 10 kW. Nevýhodou týchto automatov je to, že pri veľkom počte zdvihov vzrastajú zotrvačné sily. Automaty s viacerými šmýkadlami majú hore alebo dole uložený pohon. Majú 4 až 12 šmýkadiel. Na každé šmýkadlo sa môže upevniť nástroj samostatne. Šmýkadla majú obyčajne kruhové vedenia.

SjF, TU Košice

47

KVTaR

Výrobná technika - Mechanické lisy

Obr. 19.49 Funkčná schéma automatu fy ASKIN

SjF, TU Košice

48

KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy

4

VRETENOVÉ LISY

Princíp činnosti vretenového lisu spočíva v tom, že pohon zrýchľuje vreteno so zotrvačníkom (alebo aj bez zotrvačníka) a baran s hornou časťou nástroja s cieľom naakumulovať kinetickú energiu posúvajúcich a otáčajúcich sa hmôt. V čase pracovného zdvihu sa táto energia využije na tvárnenie polovýrobku. Tento energetický tok môžeme zapísať rovnicou: Ee→(Ev+Eω)=

1 1 .m.v2+ .I.ω2=Ek→Euž. 2 2

Kinetická energia rotujúcich hmôt Eω sa rovná (0,8÷0,9) Ev kinetickej energie posúvajúcich sa hmôt. Vretenové lisy sú určené pre bežné práce v lisovňach a kováčňach. Sú vhodné pre razenie, odstrihovanie, dierovanie, ohýbanie, kalibrovanie a kovanie v zápustkách. Vreteno stroja je energeticky aktívnym členom výkonného mechanizmu, ktoré nie len prenáša energiu ale ju aj akumuluje. Z tohto hľadiska vretenové lisy rozdeľujeme do troch skupín: • vreteno sa len otáča (obr. 20.1a) a matica s baranom koná priamočiary postupný pohyb, • vreteno sa otáča a posúva spolu s baranom (obr. 20.1b), • vreteno sa len posúva (obr. 20.1c) a uvádza do rotačného pohybu maticu, ktorá môže byť uložená v zotrvačníku.

Obr. 20.1 Principiálne schémy vretenových Z technologického hľadiska vretenové lisy rozdeľujeme tiež do troch skupín: • Vretenové lisy určené na práce vyžadujúce malé pracovné zdvihy a veľké sily (obr. 20.2a). Používajú sa na kalibrovanie a pod. Jednotlivé časti stroja sú dimenzované tak, že môžu prenášať deformačné sily FDmax rovné až 5 násobku menovitej sily Fm; • Vretenové lisy určené na práce vyžadujúce malé sily ale veľké zdvihy (obr. 20.2b), napr. na výrobu súčiastok z plechov, FDmax=1,6.Fm; • Tretia skupina je kombinácia predošlých. Stroje sú dimenzované na veľké sily a veľké zdvihy. Sú určené na kovanie v zápustkách a ohýbanie (obr. 20.2c). SjF, TU Košice 49 KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy

Obr. 20.2 Základné pracovné diagramy vretenových lisov Obr. 20.3 Schéma dvojkotúčového lisu. 1-závažie; 2-narážka; 3-páka; 4-hnacie kotúče; 5-zotrvačník Základné parametre nám charakterizujú osobitosti daného typu stroja. Sú ustanovené na základe analýzy technologických požiadaviek a potrebnosti lisov vo výrobe. Silové parametre - sú ustanovené normou na základe vybraných čísel v geometrickom rade R 5 s kvocientom q=1,6 od hodnoty 0,4 do 100 MN. V zahraničí sa používa aj iný kvocient. Tento interval menovitých síl je volený na tvárnenie kovových polovýrobkov od 1 do 200 kg a plochy polovýrobku Sp do 5000 cm2. Energetické parametre – kinetická energia v čase zdvihu, resp. tvárnenia sa spotrebuje na prácu trenia At, napruženie systému Ad, užitočnú prácu Auž a tiež na

Obr. 20.4 Kinematická schéma dvojkotúčového vretenového lisu s pohybovou charakteristikou a- otáčky hnacieho kotúča; b- rýchlosť hnacieho kotúča v mieste dotyku so zotrvačníkom; c- otáčky zotrvačníka Pri pohybe vretena s baranom dole sa zväčšuje polomer styčnej kružnice SjF, TU Košice 50 KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy baran dotkne tvárneného objektu oddiali sa hnací kotúč od zotrvačníka a baran vykoná technologickú operáciu. Veľkosť tvárniacej sily je závislá na tuhosti stojanu a vretena a na veľkosti pretvárnej práce výkovku. Závit na vretene je nesamosvorný, takže po vykonaní práce spojenej s pretvorením výkovku vráti sa zbytok pohybovej energie čiastočne zpäť. Baran do hornej východiskovej polohy sa vráti pomocou druhého hnacieho kotúča a to tak, že vreteno sa otáča v opačnom smere. Baran v hornej polohe ostane stáť čo je spôsobené zabrzdením zotrvačníka brzdou. Kinematická schéma dvojkotúčového vretenového lisu s pohybovou charakteristikou je na obr. 20.4. Otáčky hnacieho kotúča sú konštantné, k miernemu poklesu dôjde v okamžiku dotyku nástroja s polovýrobkom. Nevýhodou tohto pohonu je, že dotyková rýchlosť hnacieho kotúča so zotrvačníkom na počiatku spätného zdvihu je vysoká, vplyvom toho dochádza medzi zotrvačníkom a hnací kotúčom pre spätný zdvih k značnému sklzu.

4.2

Trojkotúčový vretenový lis Pohyb barana v smere k polovýrobku sa uskutočňuje podobne ako

Obr. 20.5 Kinematická schéma trojkotúčového vretenového lisu s pohybovou charakteristikou a- otáčky hnacieho kotúča; b- rýchlosť hnacieho kotúča v mieste dotyku so zotrvačníkom; c- otáčky zotrvačníka

4.3

Vretenové lisy s priamym elektrickým pohonom

U vretenových lisoch s kotúčovým pohonom dochádza k preklzávaniu hnacích kotúčov so zotrvačníkom, čo spôsobuje vznik tepla a nastáva opotrebenie obloženia na zotrvačníku. Tento nedostatok bol odstránený vyrábaním vretenových lisov s priamym elektrickým pohonom (obr. 20.6). Pohon je zabezpečený špeciálnym nízkootáčkovým asynchrónnym elektromotorom riadeným frekvenčným meničom. Rotor spoločne so zotrvačníkom je pevne spojený s vretenom lisu, ktoré je otočne uložené v hornom priečniku stojanu. Jeho otáčaním je matica spoločne so baranom posúvaná vo vedení stojanu. Stator elektromotora je spolu s ventilačnou jednotkou a kotúčovými brzdami uchytený k hornému priečniku stojanu. Vyvažovanie posuvných hmôt je zabezpečené dvoma pneumatickými motormi. Jeden je vpredu a druhý vzadu.

SjF, TU Košice

51

KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy

Pneumatické vyvažovanie posuvných hmôt (obr. 20.7) plní tieto funkcie: • • • •

zabraňuje pádu barana pri poruche vretena, vymedzuje vôľu v mechanizme pred úderom a zamedzuje vzniku rázov, zachycuje odskok barana po údere a urýchľuje jeho reverzáciu, zmenou vyvažovacej sily v priebehu zdvihu (kompresia) dochádza postupne k nevyváženiu a prevyváženiu posuvných hmôt a tým k dokonalému

Obr. 20.6 Konštrukčná schéma vretenového lisu s priamym elektrickým pohonom s pohybovou charakteristikou 1 – vreteno; 2 – matica barana; 3 – rotor; 4 – stator; 5 – baran; 6 – stojan; 7 – ventilačná jednotka; 8 – čelusťová brzda; 9 Dvojokruhové brzdy - dva nezávislé systémy so zdvojenými pružinami a oddelenými ovládacími elektrohydraulickými obvodmi zaisťujú: • vysokú účinnosť brzdenia v obidvoch smeroch otáčania zotrvačníkov, • obloženie má vysokú životnosť. Prevažná časť energie spätného zdvihu je brzdená elektromotorom s rekuperáciou energie do siete, • kontrolu funkcie bŕzd a opotrebenia brzdového obloženia s blokovaním nasledujúceho zdvihu. Aretačný čap (obr.5.7) - mechanicky zaisťuje polohu barana v hornom úvrati (bezpečnosť obsluhy počas manipulácie v pracovnom priestore). .

SjF, TU Košice

52

KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy

ventilačná jednotka elektromotor čelusťová brzda

vyvažovač barana

stojan vreteno aretačný čap baran

Obr. 20.9 Vretenový lis s priamym elektrickým pohonom LVE

Obr. 20.7 Axonometrický pohľad na vretenový lis s priamym elektrickým pohonom LVE 160 Pracovný diagram výstredníkového lisu s priamym elektrickým pohonom je na v vmax

5 0

1

6

3

2

4 t vdob.

-v

Obr. 20.8 Pracovný diagram výstredníkového lisu s priamym elektrickým pohonom obr. 20.8. Pozostáva z nasledujúcich častí: SjF, TU Košice

53

KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy • • •

rozbeh barana - z hornej polohy (O) sa rozbehne v čase (1) na vmax, je konšt. Až do (2) – tu sa ČO dotkne tvarov objektu a rýchlosť klesne na nulu (5). V bode (2) dôjde k prerušeniu prívodu elektrickej energie; spätný pohyb - v okamžiku nulovej rýchlosti (5) je daný pokyn k reverzácii rýchlosti baranu. Z (5) do (6) rýchlosť rastie, od (6) do (3) je konšt.; brzdenie - v bode (3) začne brzdenie rekuperáciou a rýchlosť klesne na dobehovú rýchlosť (vdob.) v bode (4). Tu začne pôsobiť mechanická brzda.

Na obr. 20.9 je vretenový lis s priamym elektrickým pohonom LVE 160.

4.4

Vretenové lisy s hydraulickým pohonom

Princíp činnosti spočíva v rozbiehaní vretena so zotrvačníkom pomocou hydraulického pohonu s priamočiarym alebo rotačným hydromotorom. Tieto stroje sa vyrábajú s menovitou silou Fm=2 až 60 MN,s kinetickou energiou EK až 5 kJ a s rýchlosťou barana vb=0,6 až 2 m.s-1. Na obr. 20.10 je schéma vretenového lisu s hydraulickým pohonom s priamočiarým hydromotorom. Baran, ktorý má tvar uzavretého rámu je posuvný smerom dole a hore piestnou tyčou spojenou s piestom priamočiareho hydromotora. Zvislý pohyb barana prostredníctvom matice v barane uvedie do rotačného pohybu vreteno so zotrvačníkom. V dolnej polohe je baran dosadnutím na tvárnený materiál zabrzdený a pohybová energia zotrvačníka sa prenáša prostredníctvom vretena a matici na baran a spôsobuje tvárnenie materiálu. Pri spätnom pohybe barana jeho pohybová energia vrátane energie zotrvačníka sa použije na stlačenie kvapaliny, ktorá sa využíva pri ďalšom zdvihu. Umiestnenie zotrvačníka pod podlahou zvyšuje stabilitu lisu a bezpečnosť pri práci. Vretenové lisy s hydraulickým pohonom majú vysokú tvárniacu rýchlosť a mohutný úder na konci zdvihu, preto sú vhodné pre výrobu súčiastok v zápustkách. Vretenové lisy majú vo výkonnom orgáne zabudované ochranné zariadenie proti havárií pri preťažení.

SjF, TU Košice

54

Obr. 5.10 Schéma vretenového lisu s hydraulickým pohonom KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

5 5.1

HYDRAULICKÉ LISY Princíp a základné pojmy

Princíp práce hydraulického lisu je založený na poznatku o rovnomernom šírení tlaku kvapaliny v spojitých nádobách (Pascalov zákon). V podstate takýto lis pozostáva z dvoch nádob, v ktorých sú plunžery a komory navzájom pospájané potrubím, (obr. 21.1). Takúto štruktúru prvkov a väzieb nazývame systém hydraulického pohonu stroja. Keď plunžer 1 pôsobí na kvapalinu plochou S1 o sile F1, vzniká tlak p=F1/S1. Keďže tlak sa šíri všetkými smermi rovnako, tak na plunžéry 2 Hydraulický systém je to súhrn hlavných prvkov, zapojených do väzby tak, aby vykonávali požadovanú funkciu. Štruktúra hydraulického systému (obr. 21.2) pozostáva z tlakového generátora G, transformačného mechanizmu TM, Obr. 21.1 Principiálna hydromotora M, rúr a príslušenstva. Hydraulický schéma hydraulického systém slúži na prenos tlakovej energie, pohonu TS informácií a tvárnenie materiálu. Hydraulický pohon (HP) pozostáva zo skupín mechanizmu (generátor, hydromotor, ...), slúžiacich k prenosu energie na vzdialenosť a k jej premene na prácu pomocou výstupného člena so súčasným vykonávaním funkcie regulácie a riadenia výkonného orgánu - VO. TM V hydraulických pohonoch používame rôzne prvky. Sú to napr. : rozvádzače, ventili, rozdeľovače, regulátory a pod. Z hľadiska činnosti môžeme ich rozdeliť do troch skupín: • prvky na riadenie prúdu a smeru prúdenia Obr. 21.2 Štrukturálna kvapaliny , schéma hydraulického • prvky na riadenie pracovného tlaku k tejto funkcii používame rôzne prepúšťacie i poistné ventily, • prvky na programové riadenie pracovného cyklu (servoventily). Tieto prvky môžu byť ovládané priamo človekom alebo servopohonmi, ktorými sa dá nastavovať optimálny pracovný režim s minimálnymi časovými konštantami (reakčnými časmi tr) a s optimálnou účinnosťou. Od týchto transformačných mechanizmov (TM) požadujeme, aby mali minimálne tlakové straty, boli spoľahlivé, ľahko regulovateľné, dobre montovateľné, ľahké a pod. Z toho môžeme konštatovať, že úlohou transformačných mechanizmov je: • riadiť prúd kvapaliny Q=v.S; t.j. riadiť pohyb výkonného orgánu. Môžeme to dosiahnúť buď zmenou otáčok (frekvencie) generátora G, alebo škrtením (zmenou geometrie) prietoku v potrubí, • riadiť tlak kvapaliny Fi=p.S, a to zmenou v prepúšťacích alebo poistných ventiloch alebo zmenou odporu proti pohybu VO, • riadiť výkon P=Q.p, čo je vlastne komplexná regulácia prvkami. Rozvádzače sú prvky na riadenie smeru prúdenia kvapaliny. Na rozvádzače máme požiadavky, aby zabezpečovali riadenie bez rázov v najkratšom čase a bez SjF, TU Košice

55

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy tlakových a prietokových strát. Ovládané sú ručne, pneumaticky, mechanicky, hydraulicky, elektromagneticky a ich kombinácie. Spätné ventily umožňujú voľný prietok jedným smerom. Z konštrukčného hľadiska kladieme na nich požiadavky na tesnosť a rýchlosť. Z konštrukčného hľadiska ich rozdeľujeme na také, ktoré uzatvárajú prietok guličkou (ventilom) alebo posúvačom. Ventily sú prvky na riadenie pracovného tlaku. Sú rôzneho druhu: poistné, prepúšťacie a redukčné. Poistné chránia pred nepredvídaným preťažením. Prepúšťacie používame napr. v pohone s Q=konšt. na reguláciu rýchlosti vp, pričom prebytočné množstvo kvapaliny odteká do odpadu. Redukčné používame k zníženiu tlaku z hlavného pohonu na vedľajší, napríklad pri ovládaní rozvádzačov. Škrtiace ventily používame na riadenie prúdu.

5.2

Hydraulické pohony lisov

V praxi na pohon tvárniacich strojov sa používajú najmä tieto hydraulické pohony: • priamy pohon, • nepriamy pohon s akumulátorom, • nepriamy pohon s násobičom tlaku (multiplikátorom).

5.2.1 Priamy pohon Tlak pracovnej kvapaliny v hydromotore musí byť taký, aby prekonal odpor na šmýkadle, ktorý vzniká pri tvárnení. Hydraulické prvky sú sériovo alebo sériovopararelne radené s čerpadlom. Schéma priameho pohonu je na obr. 21.3. Priamy pohon možno charakterizovať takto: • rýchlosť piesta hydromotora je funkciou prúdu generátora v=f(Q), • hydrostatický tlak kvapaliny je funkciou tvárniacej sily p=f(FD), • príkon generátora sa musí PV rovnať maximálnemu požadovanému výkonu lisu. Priame pohony tvárniacich strojov rozdeľujeme do štyroch skupín. 1. Priamy pohon čerpadlom s konštantným prúdom Generátor dodáva konštantný Obr. 21.3 Schéma priameho prúd za časovú jednotku hydraulického pohonu s premenlivým tlakom. Maximálny tlak sa dosiahne na konci pracovného zdvihu. V čase keď šmýkadlo nekoná pohyb je čerpadlo odľahčené použitím rozvádzača, ktoý umožňuje odtok kvapaliny do odpadu. Elektromotor je zaťažený podobne ako čerpadlo. SjF, TU Košice 56 KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

2. Priamy pohon so stupňovitou reguláciou prúdu V pohone máme zaradené obyčajne dve čerpadlá. Jedno čerpadlo je nízkotlaké a druhé vysokotlaké. Obidve čerpadlá poháňa jeden elektromotor. Včase, keď sa nekoná pracovný zdvih šmýkadla obidve čerpadlá dodávajú kvapalinu. Jej prietokovému množstvu odpovedá rýchlosť pohybu šmýkadla. Na začiatku pracovného zdvihu, keď tlak kvapaliny v hydraulickom obvode prekročí hodnotu na ktorú je nízkotlaké čerpadlo nastavené dôjde k jeho vyradeniu z prevádzky. Vysokotlaké čerpadlo pokračuje v dodávke kvapaliny pričom tvárnenie prebieha pri nižšej rýchlosti šmýkadla zodpovedajúcej prietočnému množstvu kvapaliny. 3. Priamy pohon s niekoľkými stupňami regulácie prúdu Pre tento pohon sa používajú rotačné piestové čerpadlá s automatickou zmenou prúdu v závislosti od tlaku. Zmena prúdu sa zabezpečuje prídavnými mechanizmami na zmenu excentricity rotačnej časti čerpadla. (pružiny, šablóna a pod.) 4. Priamy pohon s výdržou pod tlakom Pri spracovaní plastických hmôt a rôznych polymérov sa musí dodržať špeciálny režim práce. Už pri projektovaní pohonu lisov sa musí počítať s teplotou, pri ktorej sa výrobky lisujú, a s výdržou tlaku počas technologickej operácie. Napríklad pri lisovaní výrobkov z termosetov výdrž je približne 1 minútu na 1 mm hrúbky výlisku. Počas výdrže lis nepracuje, len udržuje tlak na požadovanej hodnote. Na udržanie lisu pod tlakom sa používajú nasledujúce spôsoby: Po dosiahnutí požadovaného pracovného tlaku v hydromotore sa odpojí čerpadlo na čas výdrže. Tlak v hydromotore vplyvom netesnosti s časom klesá a tento spôsob je často pre prax nevyhovujúci. Druhý spôsob používa na vyrovnanie strát netesnosťami prídavné čerpadlo. Pre dlhú výdrž pod tlakom je tento spôsob neekonomický. V poslednom čase sa používa na udržanie tlaku v hydromotore prídavný akumulátor (obr. 21.4). Tento spôsob udržiavania tlaku je spoľahlivý a nenáročný na údržbu. Pri Obr. 21.4 Schéma priameho pracovnom zdvihu šmýkadla hydraulického pohonu s výdržou pod v hydromotore 3 vzrastá tlak až na tlakom hodnotu pmax. Tento tlak sa obyčajne dosiahne na konci pracovného zdvihu. Po dosiahnutí maximálneho tlaku čerpadlo 1 dodáva kvapalinu cez rozdeľovač do hydromotora 3 a tiež cez spätný ventil 5 do akumulátora 6. Objem akumulátora je zvolený tak, aby stačil kryť úbytok kvapaliny netesnosťami v hydraulickom obvode. Na začiatku „tlakovej výdrže“ sa čerpadlo odpojí od hydromotora a úbytok kvapaliny sa kryje z akumulátora 6 cez škrtiaci ventil 4. Poistný ventil 7 chráni hydraulický obvod proti preťaženiu počas chodu čerpadla. SjF, TU Košice

57

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

5.2.2 Nepriamy pohon s akumulátorom Hydraulické prvky sú sériovo alebo sériovopararelne radené s čerpadlom a akumulátorom. V akumulátorovom pohone (obr. 21.5) je čerpadlo 2 priamo spojené s elektromotorom 1. Medzi čerpadlom a hydromotorom 7 je zaradený akumulátor 5. V ňom sa akumuluje energia v čase keď sa nekoná pracovný zdvih. Počas pracovného cyklu, keď je spotreba kvapaliny s vysokým tlakom veľká, spotrebu v hydromotore kryje súčasne čerpadlo a akumulátor, pričom odber z akumulátora je podstatne väčší ako množstvo dodávané čerpadlom. Prietočné množstvo sa reguluje rozvádzačom 6. Medzi čerpadlom 2 a akumulátorom 5 je spätný ventil 4, ktorý zamedzuje zníženiu tlaku v akumulátore cez ventil 3. Čerpadlo dodáva kvapalinu do akumulátora a po naplnení cez poistný ventil ju odvádza do odpadu. Po znížení tlaku v akumulátore čerpadlo znovu dodáva kvapalinu do akumulátora. Pri preťažení čerpadla 2 sa kvapalina dodáva aj z akumulátora 5. Nepriamy pohon s akumulátorom možno charakerizovať takto: • rýchlosť piesta hydromotora je funkciou tvárniacej sily: v=f(FD), Obr. 21.5 Schéma • hydrostatický tlak kvapaliny je funkciou nepriameho pohonu tlaku v akumulátore, ktorý je konštantný: p=f(pa)=konšt., • výkon generátora sa určuje priemerným výkonom hydromotora.

5.2.3 Nepriamy pohon s násobičom tlaku V hydraulických lisoch s násobičom tlaku (multiplikátorom) energia pary, stlačeného vzduchu, kvapaliny alebo mechanická energia elektromotora sa premieňa na tlakovú energiu kvapaliny. V hydraulických pohonoch sa používajú tieto typy násobičov: parné, pneumatické, hydraulické, mechanické a ich kombinácie. Pomocou nich možno dosiahnúť tlak pracovnej kvapaliny 40 až 120 MPa. Principiálna schéma pohonu je na obr. 21.6. Pri použití parného, hydraulického alebo pneumatického multiplikátora (obr. 21.6a) stlačený vzduch, kvapalina alebo para tlačí na prvý stupeň piesta multiplikátora a vytláča pracovnú kvapalinu pod veľkým tlakom do priamočiarého hydromotora. Piest pod vysokým tlakom kvapaliny vykoná pracovný zdvih. Veľký pracovný zdvih piesta lisu zabezpečuje niekoľkonásobné opakovanie zdvihu piesta multiplikátora. Počas približovacieho pohybu šmýkadla k polovýrobku do priestoru priamočiareho hydromotora nad piest prúdi kvapalina z plniacej nádrže 1. Zpätný chod šmýkadla je zabezpečený priamočiarym hydromotorom.

SjF, TU Košice

58

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy Mechanický multiplikátor (obr. 21.6b) je poháňaný elektromotorom. Princíp práce hydraulického lisu s mechanickým multiplikátorom je ten istý ako s parným alebo pneumatickým multiplikátorom. Rozdiel je len s spätnom zdvihu šmýkadla lisu. Pri pohone s mechanickým multiplikátorom spätný chod zabezpečuje kvapalina od čerpadla alebo akumulátora. R1

EM

a

Obr. 21.6 Schéma nepriameho pohonu s násobičom a -parný hydraulický alebo pneumatický pohon násobiča; b -mechanický pohon násobiča; PN -plniaca nádrž; PV -spätný ventil; N -násobič; R -rozvádzač; EM -elektromotor

5.2.4 Rozdelenie a použitie hydraulických lisov

Hydraulické tvárniace stroje sa používajú najmä v technológií tvárnenia, kde sa požaduje konštantná sila v závislosti na zdvihu šmýkadla alebo regulácia tejto sily v závislosti na priebehu tvárniacej charakteristiky. Hydraulické tvárniace stroje sa vyznačujú tým, že možno na nich dosiahnúť vysoké tvárniace sily (až 103 MN) plynulú zmenu rýchlosti výkonného orgánu od 10-4 až 3 m.s-1. Tvárnenie môže prebiehať počas celého zdvihu výkonného orgánu alebo len počas určitého jeho úseku. Počas technologického určenia hydraulické lisy rozdeľujeme na lisy na spracovanie kovov a lisy na spracovanie nekovových materiálov.

5.2.5 Kovacie lisy Sú určené na výrobu súčiastok voľným kovaním alebo kovaním v zápustkach. Požadujeme, aby nástroj bol v kontakte s polovýrobkom len krátku dobu a aby baran dopadol na polovýrobok čím väčšou rýchlosťou. Ďalej požadujeme reverzáciu barana po vykonaní pracovného zdvihu a jeho návrat do hornej polohy. Konštrukčne sú riešené tak, že môžeme meniť veľkosť tlaku v hydraulickom systéme v závislosti na veľkosti polovýrobku. Lis je vybavený zariadením na automatickú kontrolu rýchlosti a zdvihu barana.

SjF, TU Košice

59

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

Obr. 21.7 Hydraulický štvorstĺpový kovací lis a -pohon je uložený hore; b -pohon je uložený dole Na manipuláciu s výkovkami sa používajú dopravné a maniplačné zariadenia. Lisy môžu byť vybavené aj rôznymi prídavnými zariadeniami (zdvíhací stôl, vyhadzovač a obracač polovýrobkov a pod.). Podľa veľkosti menovitej sily majú 1 až 3 priamočiare hydromotory na pohon barana. Vyrábajú sa s menovitou silou do 12MN. Pracujú v ťažkých prevádzkových podmienkach. Niektoré ich časti sa ohrejú na teplotu až 150 °C, preto pracovná kvapalina musí byť chránená proti sálavému teplu a musí byť aj chladená. Schémy typov kovacích lisov sú na obr.6.7, 21.8 a 21.9. Ako zvláštne príslušenstvo sa ku kovacím lisom vyrábajú manipulátory, ktoré sú určené k manipulácii s ohriatym ingotom alebo výkovkom v pracovnom priestore lisu. Môžu posúvať výkovok v smere pozdĺžnej osi, otáčať, zdvíhať a spúšťať v zvislej rovine a posúvať vo vodorovnej rovine. Pre bežné kováčske práce a relatívne krátke výkovky stačí k lisu jeden manipulátor. Pri kovaní dlhých a štíhlych výkovkov sa používajú dva manipulátory umiestnené proti sebe. Pohyby obidvoch sú navzájom synchronizované. Manipulátory ku kovacím lisom sa v zásade vyrábajú v dvojakom vyhotovení. Značne je rozšírený automanipulátor (obr. 21.10) a koľajnicový manipulátor (obr. 21.11). Obr. 21.8 Hydraulický jednostojanový kovací lis SjF, TU Košice

60

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

Obr. 21.9 Hydraulický dvojstĺpový kovací lis a -pohon je uložený hore; b -pohon je uložený dole

Obr.21.10 Schéma kováčského automanipulátora

SjF, TU Košice

61

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

Obr.21.11 Schéma kovačského koľajnicového manipulátora

6.3.2 Pretláčacie lisy Tyče, rúrky, drôty a profily z farebných kovov a zliatin sa zhotovujú pretláčaním na hydraulických lisoch. Vďaka novým mazivám, ktoré sú odolné proti vysokým tlakom a teplotám, touto metódou sa zhotovujú aj polovýrobky z ocele, žiaruvzdorných zliatin a iných ťažkotvárniteľných materiálov. Na obr. 21.12 je schéma vodorovného pretláčacieho lisu o menovitej sile 120 MN. Lis je určený na pretláčanie profilov a rúrok za tepla z hlinikových zliatin. Stojan lisu je vodorovnej stĺpovej konštrukcie, má nepohyblivé priečniky 3 a 6, ktoré sú pripevnené k zváranej ramovej konštrukcií. V priečniku 6, ktorý je odliatok, sú umiestnené dva priamočiare pretláčacie hydromotory 7, piestnice ktorých sú spojené s pohyblivým priečnikom 5. Na čelnej

Obr. 21.12 Schéma vodorovného pretláčacieho lisu o menovitej sile 120 Pre zvýšenie pretláčacej sily pri pretláčaní tyčí alebo profilov je možné zlúčiť pôsobenie dierovacieho a pretláčacích hydromotorov pomocou spojenia tyče s pohyblivým priečnikom 5. Dierovací hydromotor vyvíja silu do 50 MN. Predný nepohyblivý priečnik 3 pozostáva z troch oceľových odliatkov, spojených skrutkami. V strešde priečnika 3 je umiestnená dýza so sadou krúžkov a pretláčací nástroj. Pri vytlačovaní dýza sa opiera o uzávery, ktoré sú vybavené hydraulickým zdvíhacím zariadením. SjF, TU Košice 62 KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy Zvláštnosťou konštrukcie lisu je, že má samostatný dierovací mechanizmus, ktorý rozširuje technologické možnosti lisu. Lis je vybavený pomocným a dopravným zariadením, ktoré podáva odliatok z elektrickej pece do kontajneru 4. Nožnice 2 slúžia na odstránenie zbytku kovu z polovýrobku. Lis ma zariadenia aj pre odstránenie zbytku kovu z pretláčacieho nástroja, zariadenie pre odobratie hotových polovýrobkov a zariadenie pre výmenu pretláčacích krúžkov. Hotové profily alebo rúrky sa podávajú na prijímací stôl 1 lisu. Riadenie základných a pomocných operácií sa vykonáva z hlavného pultu pomocou elektromechanického servosystému. Lis má nepriamy hydraulický pohon s akumulátorom. Pracovnou kvapalinou je voda s prídavkom 2-4 % minerálneho oleja. Tri pracovné hydromotory umožňujú pracovať s menovitými silami: 50 MN, 70 MN a 120 MN pri pracovnej rýchlosti do 30 mm/s.

5.2.6 Raziacie lisy Raziacie lisy sú vhodné na výrobu súčiastok objemovým tvárnením, kde sa požadujú vysoké deformačné sily, napr. výroba dutín vo formách alebo v zápustkách vtlačovaním tvarového lisovníka do oceľových polovýrobkov za studena, výroba kovových mincí a medailí a pod. Na obr. 21.13 je schéma raziacieho lisu s pohonom uloženým dole. Stojan zvislej konštrukcie je vyrobený z oceľoliatiny. K piestu lisovacieho priamočiareho hydromotora a k vrchnej časti stojanu sú pripevnené kalené upínacie platne; na ktoré sa upevňujú horná a dolná časť nástroja alebo na spodnú platňu sa môže položiť polovýrobok, do ktorého sa ma vytvoriť dutina. Pracovný priestor lisu je počas prevádzky osvetlený a uzavretý je oceľovými krytmi s okienkami vyplnenými priehľadnou hmotou, čo umožňuje obsluhe pozorovať priebeh výrobného procesu. Obr. 21.13 Schéma raziaceho lisu Stojan má zariadenie, pomocou ktorého 1-stojan; 2-priamočiary hydromotor; môže obsluha nastaviť požadovanú hĺbku 3-hydrogenerátor s premenlivým zalisovania. prúdom

5.2.7 Lisy na výrobu súčiastok tlakovým liatim Používajú sa na výrobu súčiastok z farebných kovov a ich zliatin vstrekovaním do formy. Uplatňujú sa najmä v sériovej a hromadnej výrobe v automobilovom, leteckom a v elektrotechnickom priemysle, ale aj v ďalších odvetviach strojárskej výroby. V súčasnej dobe sa vyrábajú v trojakom vyhotovení: • s horizontálnou komorou, • s vertikálnou komorou, SjF, TU Košice

63

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy •

s teplou komorou.

Postup výroby súčiastok tlakovým liatím Naplňovanie formy roztaveným kovom sa uskutočňuje v troch fázach (obr. 21.14): • 1.fáza - po naplnenie komory potrebným množstvom roztaveného kovu sa uvedie piest do pohybu rýchlosťou menšou ako 1 m.s-1 až uzavrie plniaci otvor; • 2.fáza - rýchlosť piesta sa zvýši nad 9 m.s-1 a roztavený kov je vstreknutý do formy a zaplní celú jej dutinu; • 3.fáza - piest pôsobí na vstreknutý materiál vysokým tlakom, aby nedošlo k zmršťovaniu odliatku pri jeho ochladzovaní. Vysoký tlak je zabezpečený obyčajne samostatným vysokotlakým obvodom (pomocou akumulátora). Stroje na výrobu súčiastok tlakovým liatim s horizontálnou komorou (CLH) Na obr. 21.15 je funkčná schéma činných častí stroja na výrobu súčiastok tlakovým liatim s horizontálnou komorou. Komora, v ktorej sa pohybuje piest má horizontálnu polohu. V hornej časti komory je plniaci otvor, ktorý je otvorený keď sa piest posunie z ľava do prava do východiskovej polohy. Do komory sa nalieva odmerané množstvo roztaveného kovu. Na obr. 21.16 je stroj CLH 160.01 výrobok Vihorlat a.s. v Snine, ktorý sa vyznačuje tým, že má horizontálnu studenú komoru s kĺbovým uzáverom. Stroj sa skladá z uzatváracej a lisovacej časti, ktoré sú uložené na skriňovom ráme a sú navzájom spojené štyrmi stĺpami. Tie tvoria tiež vedenie nosiča pohyblivej formy, ktorý je so zadným strmeňom stroja spojený pákami kĺbového mechanizmu. Lisovacie ústrojenstvo plynule výškove prestaviteľné je umiestnené na vlastnom ráme, pevne spojenom s ramenom stroja. Druhá pevná polovica formy sa upevňuje na upínaciu platňu strmeňa lisovacej časti. Stroj je vybavený hydraulickým pohonom, ktorý pozostáva z hydrogenerátora, hydraulického piestového akumulátora, proporcionálnych ventilov pre riadenie prietoku a tlaku, priamočiarych hydromotorov a riadiacich rozvádzačov.

Obr. 21.15 Funkčná schéma činných časti stroja na výrobu súčiastok tlakovým liatím s horizontálnou komorou SjF, TU Košice

64

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy Prevádzkovou kvapalinou môže byť buď minerálny olej alebo ťažkozápalná FORMA VYCHODISKOVÁ POLOHA PIESTA PLNIACI OTVOR PIEST

TAVENINA KOMORA POMALÝ POHYB PIESTA

HYDROMOTOR

1. FÁZA

PLNIACI OTVOR ZATVORENÝ

Obr. 21.16 Stroj na výrobu súčiastok tlakovým liatim s horizontálnou komorou CLH 160.01 ZRÝCHLENÝ POHYB PIESTA

2. FÁZA

PIEST V MEDZNEJ POLOHE

VSTREKOVANIE

FORMA NAPLNENÁ TEKUTÝM KOVOM

3. FÁZA

KOMPRESIA

Obr. 21.14 Schéma postupu výroby súčiastok tlakovým liatim kvapalina na bázi polyglykol-voda. Pracovný cyklus je poloautomatický, ktorého priebeh možno naprogramovať, jednotlivé pracovné úkony sú vzájomne istené. Po doplnení mechanizačnými a kontrolnými prídavnými zariadeniami, môže stroj pracovať aj v automatickom cykle. Uzatváracia a vyrážacia sila, rýchlosť pohybu uzatváracieho mechanizmu, ťahačov jadier a hydraulického vyrážača sú plynule regulovateľné na programovom paneli. Lisovací mechanizmus umožňuje pracovať s dvoma fázami lisovacej rýchlosti a s dotlakom. SjF, TU Košice

65

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy

Stroje na výrobu súčiastok tlakovým liatim so zvislou komorou (CLV) Na obr. 21.17 je funkčná schéma činných častí stroja na výrobu súčiastok tlakovým liatím s vertikálnou komorou. Komora, v ktorej sa pohybuje vstrekovací (horný) a vyhadzovací (spodný) piest má zvilú polohu. Vstrekovací piest sa vysunie z komory, čím sa vytvorí otvor na nalievanie odmeraného množstva roztaveného kovu. Na obr. 21.18 je stroj CLV 160.01, výrobok Vihorlatu a.s. Snina, ktorý sa vyznačuje tým, že má zvislú studenú komoru s kĺbovým uzáverom. Stroj sa skladá z uzatváracej a lisovacej časti, ktoré sú uložené na skriňovom stojane a sú navzájom spojené štyrmi stĺpami. Tie tvoria vedenie nosiča pohyblivej časti formy, ktorý je so zadným strmeňom stroja spojený pákami kĺbového mechanizmu. Lisovacie ústrojenstvo je nesené predným strmeňom, na jeho upínaciu platňu sa upevňuje druhá pevná polovica formy. Stroj je vybavený hydraulickým pohonom, ktorý pozostáva z hydrogenerátora, hydraulického piestového akumulátora, proporionálnych ventilov pre riadenie prietokov a tlakov, priamočiarych hydromotorov a riadiacich ventilov. Prevádzkovou kvapalinou môže byť buď minerálny olej alebo ťažkozápalná kvapalina na báze polyglykol-voda.

Obr. 21.17 Funkčná schéma činných častí stroja na výrobu súčiastok tlakovým liatím s vertikálnou polohou

SjF, TU Košice

66

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy Pracovný cyklus je poloautomatický, ktorého priebeh možno naprogramovať, jednotlivé pracovné úkony sú vzájomne istené. Po doplnení mechanizačnými a kontrolnými prídavnými zariadeniami stroj môže pracovať i v automatickom cykle. Uzatváracia a vyrážacia sila, rýchlosť pohybu uzatváracieho mechanizmu, ťahačov jadier, hydraulického vyrážača a lisovacieho piestu sú plynule regulovatelné volbou

Obr. 21.18 Stroj na výrobu súčiastok tlakovým liatim s vertikálnou komorou CLV 160.01 na programovom paneli. Lisovacia sila a rýchlosť lisovacieho piestu v plniacej fáze sú plunule regulovatelné ručne na stroji. Rovnakým spôsobom je možno regulovať priebeh dotlaku.

Stroje na výrobu súčiastok tlakovým liatim s teplou komorou (CLT) Na obr. 21.19 je funkčná schéma činných časti stroja na výrobu súčiastok tlakovým liatim s teplou komorou.

SjF, TU Košice

67

KVTaR

Výrobná technika - Hydraulické lisy Sú určené na výrobu súčiastok zo zliatin taviteľných pri nízkych teplotách, najmä zinku, olova a cínu. Uplatňujú sa hlavne v hromadnej výrobe súčiastok v priemysle telekomunikačnom, elektrotechnickom, meriacich a optických prístrojov. Stroj (obr. 21.20) má uzatváraciu a lisovaciu časť. Uzatváracia časť je umiestnená v ráme, jej os je mierne sklonená z vodorovnej roviny smerom k lisovacej časti. Rám sa skladá z predného a zadného strmeňa, ktoré Obr. 21.19 Funkčná schéma činných sú spojené štryrmi stĺpami je uložený častí stroja na výrobu súčiastok tlakovým na zvarovanom podstavci a možno ho liatím s teplou komorou výškove prestaviť voči ose lisovacej trysky. Uzatváranie, resp. otváranie formy je zabezpečené symetrickým kĺbovým mechanizmom, ovládaným priamočiarym hydromotorom. Lisovací mechanizmus je pevne spojený s podstavcom stroja. Liaci agregát s plniacou komorou je ponorený v tavenine v kelímku elektrickej pece. Forma s celým uzatváracím mechanizmom je k tryske pritlačovaná hydraulicky a je možné ju v prípade potreby od trysky odsunúť. Stroj je vybavený hydraulickým pohonom zostaveným z hydrogenerátora, piestového hydraulického akumulátora, proporcionálnych ventilov pre riadenie prietoku a tlaku, priamočiarych hydromotorov a riadiacich rozvádzačov. Nádrž na prevádzkovú kvapalinu sa nachádza v podstavci stroja. Prevádzkovou kvapalinou je ťažkozápalná kvapalina na báze polyglykol-voda. Pracovný cyklus je poloautomatický alebo automatický, jeho priebeh možno naprogramovať, jednotlivé pracovné úkony sú navzájom istené. Uzatváracia a vyrážacia sila, rýchlosť pohybu uzatváracieho mechanizmu, ťahačov jadier, hydraulického vyrážača a lisovania sú plynule regulovateľné. Lisovacia sila je plynule regulovateľná.

5.2.8 Lisy na spracovanie kovového odpadu

Obr. 21.20 Stroj na výrobu súčiastok tlakovým Obr. 21.21 Funkčná schéma lisu liatím s teplou komorou CLT 160/10-B2 na spracovanie kovového odpadu SjF, TU Košice

68

KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy Používajú sa na lisovanie kovového odpadu do zväzkov. U týchto lisov sa používa priamy hydraulický pohon. Funkčná schéma lisu na spracovanie kovového odpadu je na obr. 21.21. Lis sa skladá z lisovacej skrine, na ktorej sú upevnené: násypka, výkonný orgán pre 1. a 2. lisovanie, mechanizmus na dvíhanie alebo sklopenie veka násypky a pohon. Lisovacia skriňa je zároveň aj stojanom lisu a skladá sa zo šmýkadla, veka, spodnej platne a prednej steny. Priestor skrine slúži k zlisovaniu odpadu a vo vnútri je vyplnený výmennými pancierovými plechmi. Odpad je posúvaný do lisovacej skrine šmýkadlom, ktoré je opatrené po okraji nožmi. Tieto nože odstrihávajú odpad prečnievajúci cez okraj tlačidla. Na obr. 21.22 je schéma technologického postupu lisovania kovového odpadu do zväzku na trojstupňovom lise. Sily pôsobia na spracovávaný odpad postupne v troch na sebe kolmých smeroch.

Obr. 21.22 Schéma technologického postupu zlisovania kovového odpadu do zväzku

5.2.9 Lisy na výrobu súčiastok z plastov Súčiastky termoplastov sa vyrábajú na vstrekovacích lisoch vstrekovaním roztaveného plastu do formy. Vstrekovací lis je komplexný systém, zložený z jednotlivých funkčných skupín. Je to plastikačná a vstrekovacia jednotka, uzatváracia jednotka, pohon, riadiaci a ovládací systém a nástroj. Bloková

SjF, TU Košice

Obr. 21.23 Bloková schéma vstrekovacieho lisu 1-stojan; 2-plastikačná a vstrekovacia jednotka; 3-uzatvárací mechanizmus; 4-skriňa riadiaceho systému 69

KVTaR

Výrobná technika - Vretenové lisy schéma vstrekovacieho lisu je na obr. 21.23 a schématicky rez vstrekovacím lisom je na obr. 21.24.

Obr. 21.24 Schématický rez vstrekovacieho lisu 1-základ; 2 a 3-plastikačný a vstrekovací valec a závitovka; 4-vstrekovacia dýza; 5-násypka na vstrekovanú hmotu; 6-priamočiary vstrekovací hydromotor;7-drážkovaný hriadeľ; 8-ozubené kolesá;9-rotačný hydromotor; 10-vedenie plastikačnej a vstrekovacej jednotky; 12-vodiace stĺpy; 13-pevná časť formy; 14-piest hlavného uzatváracieho priamočiareho hydromotora; 15 – piest pomocného uzatvaracieho priamočiareho hydromotora 16-pevná platňa; 17-privod kvapaliny; 18-pohyblivá platňa Vstrekovaná hmota z násypky 5 je závitovkou 3 dopravovaná do plastikačného valca 2, v ktorom je ohriata na vstrekovaciu teplotu elektrickým odporovým teplom pomocou zariadením umiestneným na vonkajšom povrchu plastikačného a vstrekovacieho valca a pomocou závitovky cez vstrekovaciu dýzu 4 je vstreknutá do formy. Rotačný pohyb závitovky zabezpečuje rotačný hydromotor alebo elektromotor pomocou sústavy ozubených kolies 8. Otáčky závitovky sa môžu meniť výmennou ozubených kolies. Posúvny pohyb závitovky je zabezpečený priamočiarym vstrekovacím hydromotorom 6. Forma sa zatvára a otvára pomocou priamočiareho hydromotora priamo alebo prostredníctvom kĺbového mechanizmu. Forma po nahriatí na prevádzkovú teplotu je ochladzovaná vodou.

SjF, TU Košice

70

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

6

ROTAČNÉ TVÁRNIACE STROJE

Rotačné tvárniace stroje sú stroje s kvazistatickým pôsobením na polovýrobok u ktorých prekonanie deformačného odporu sa vykonáva pri otáčaní výkonného organu s nástrojom alebo polovýrobkom pri plynulom posuve miesta pôsobenia nástroja na polovýrobok. Vyznačujú sa dlhším pracovným časom ako buchary alebo lisy, preto väčšina týchto strojov nemá akumulátory. U rotačných tvárniacich strojoch so špičkovým charakterom práce (napr. kovacie valce) ako akumulátory sa používajú zotrvačníky. Podľa technologického určenia ich delíme na dve skupiny: • rotačné tvárniace stroje pre plošné tvárnenie (ohýbacie stroje, profilovacie stroje, obrubovacie stroje, zakružovacie stroje, rovnacie stroje, stroje na rotačné vytlačovanie, stroje na výrobu dna nádob dotlačením); • rotačné tvárniace stroje pre objemové tvárnenie (redukovacie stroje, kovacie valce, stroje na periodické valcovanie, stroje na valcovanie závitov a ozubených kolies, rozvalcovacie stroje, stroje na rotačné vytlačovanie za tepla, valcovacie stroje). Všetky rotačné tvárniace stroje sú charakteristické tým, že pracovné operácie na nich sa vykonávajú počas pohybu polovýrobku. To umožňuje veľmi výhodne využiť pracovný cyklus týchto strojov a vedie k automatizácii podávania polovýrobkov. Tým, že rotačné tvárniace stroje pracujú s neprerušovaným pracovným chodom majú veľmi široké uplatnenie. Základným technickým parametrom rotačných tvárniacich strojov je menovitý krútiaci moment na hlavnom hriadeli, pričom rýchlosť otáčania je konštantná. Pri niektorých strojoch, napr. kovacích valcoch, je jedným zo základných parametrov tiež menovitá sila, resp. priemer valcov.

6.1

Rotačné tvárniace stroje pre plošné tvárnenie

6.1.1 Ohýbacie stroje ( ohýbačky ) Ohýbačky na plech. Základnými parametrami ohýbačiek je menovitá hrúbka plechu a pracovná šírka. Vyrábajú sa zvyčajne pre hrúbky plechov od 1 do 10 mm, max.16mm a pracovné šírky od 1000 do 4000 mm. Menovitá hrúbka plechu sa určuje pre σpt=500 MPa. Pre najmenší polomer ohybu platí: rmin = ( 1,25 až 1,6 ).s

[mm],

kde: s – hrúbka plechu. Princíp činnosti ohýbačky je na obr. 22.1. Plech 1 sa zovrie medzi dve čeľustie 2, 3 a výkyvnou kulisou 4 sa ohne okolo šablóny alebo pravítka na požadovaný profil. Vzdialenosť neohnutého ramena obmedzuje posuvný doraz 5. Ohýbanie rôznych profilov z plechu je znázornené na obr. 22.2. Programovo riadená ohýbačka XONM 2000/2 je na obr. 22.3. Zahraničné firmy vyrábajú rôzne typy ohýbacích strojov, líšiacich sa nielen pohonom, ale aj konštrukciou a spôsobom ohýbania. Ohýbací stroj firmy SEDWICK (obr. 22.4) využíva princíp voľného ohybu. Ohybnica sa skladá s dvoch ramien 1,2, ktoré sa vyklápajú smerom von. Ohybník 3 sa pohybuje pomocou priamočiareho hydromotora. SjF, TU Košice

71

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.1 Princíp činnosti ohýbačiek typu XOM 1-plech; 2, 3-čeluste; 4-výkyvná kulisa; 5-doraz Ohýbačky rúrok. Na obr. 22.5 je hydraulická ohýbačka rúrok s programovým

Obr. 22.2 Ohýbanie rôznych profilov z plechu riadením XOTH 32A. Má ohýbací kotúč, ktorý je po upnutí rúrky unášaný točivým pohybom otočnej konzoly. Pracovné mechanizmy sú umiestnené na prednom 2 a zadnom 5 ramene. Otočný pohyb konzoly 3 je zabezpečený priamočiarym hydromotorom 8 cez reťazový prevod. Pohyb upínacej čeľusti a prítlačnej lišty je zabespečujú priamočiare hydromotory prostredníctvom pákových mechanizmov. Pre ohýbanie rúrok s tŕňom pre pohyb tŕňa slúži priamočiary hydromotor 10. Veľkosť uhlu ohybu sa nastavuje na programovacom bubne 9. Bubon je vybavený prestaviteľnými narážkami, koncovými spínačmi a stupnicami pre nastavenie osem uhlov ohybu v rozsahu 0 – 180o. Ohýbačky rúrok s tŕňom aj bez tŕňa sú určené na ohýbanie rúrok z kovových materiálov, pri použití špeciálnych nástrojov aj tyčí a profilov z materiálov umožňujúcich tvarovanie za studena. Možno na nich vytvárať rôzne plošné ohyby, čím sa dosiahnu ľubovoľné tvary výrobkov. Stroje sú vhodné pre kusovú SjF, TU Košice

72

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje a malosériovú výrobu, napr. výroba kovového nábytku, dopravných prostriedkov a tiež v chladiarenskej a inštalačnej technike.

Obr. 22.3 Programovo riadená ohýbačka XONM 2000/2

Obr. 22.4 Ohýbací stroj firmy SEDWICK 1, 2-ramena ohybnice; 3-ohybník SjF, TU Košice

73

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.5 Hydraulická ohýbačka trubiek s programovým riadením XOTH 32 A 1-stojan; 2-predné rameno; 3-otočná konzola; 4-pevná konzola; 5-zadné rameno; 6-vedenie; 7-rovinný suport; 8-hydromotor pre natáčanie; 9-nosič programu; 10-hydromotor pre nasúvanie tŕňa; 11-mazanie

6.1.2 Profilovacie stroje ( profilovačky ) Pozdĺžne ohýbanie pásov pomocou valcov (obr. 22.6), tzv. profilovanie, je metóda ohýbania, ktorá nahrádza ohýbanie na ohýbačkách alebo na ohýbacích lisoch. Princíp ohýbania profilu je znázornený na obr. 22.7. Medzi výhody pozdĺžneho ohýbania na profilovacích valcoch patri: • plynulosť procesu ohýbania, • možnosť automatizácie výroby, • presnosť výroby, Obr. 22.6 Pozdĺžne ohýbanie • možnosť ohýbať profily s rôznych pasov pomocou valcov materiálov, • hladkosť povrchu profilu, • možnosť ohýbať rôzne hrúbky plechu od 0,2 do 10 mm a šírky pásu do 1500 mm. Hospodárnosť použitia tejto technológie je len pri hromadnej a veľkosériovej výrobe. Medzi nevýhody pozdĺžneho ohýbania na profilovacích valcoch patri: • náročná výroba profilovacích valcov, • zdĺhavé opravy.

SjF, TU Košice

74

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

6.1.3

Obr. 22.7 Schéma pozdĺžného ohýbania na profilovacích strojoch

Obrubovacie stroje ( obrubovačky ) Okrem ohýbania na celej dĺžke často potrebujeme urobiť postupný ohyb na okraji plechu. Ohýbanie obrubovaním, lemovaním, ryhovaním a pod. sa vykonáva len na tenkých plechoch do hrúbky 4 mm. Tvary a rozmery obrubených profilov týmto spôsobom sú normalizované, aby nástroje boli čo najviac univerzálne. Na obr. 22.8 je ukázaný princíp obrubovania plechu kotúčmi na obrubovačke.

6.1.4 Zakružovacie stroje (zakružovačky) Sú určené na zakružovanie plechov do tvaru valcov a miernych kužeľov za studena. Sú vhodné na Obr. 22.8 Princíp obrubovania výrobu sudov, kotlov, komínov, plechu kotúčmi na obrubovačke plášťov nádrží a pod. Zakružovačky na profily sú vhodné na zhotovenie prstencov, skruži, kruhových výstuh a pod. z profilového materiálu. Zakružovačky na plech. Pre zakružovanie plechov sa používajú trojvalcové a štvorvalcové zakružovačky s vodorovným usporiadaním valcov (obr. 22.9 a, b, c). Posuv plechu sa vykonáva trením medzi plechom a valcami. V momente prechádzania plechu pod horným valcom dochádza k jeho zaobleniu po celej dĺžke. Polomer zaoblenia môže byť ľubovoľný, ale nie menší ako je polomer horného valca. Zaoblenie na malé polomery sa robí niekoľkými po sebe iducími prechodmi, pričom sa ohyb po každom prechode plechu zväčšuje.

SjF, TU Košice

75

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

a

c

b

Obr. 22.9 Zakružovačky plechu a - trojvalcová symetrická; b - trojvalcová nesymetrická; c- štvorvalcová

Obr. 22.10 Symetrická trojvalcová zakružovačka XZM 4000/21

Obr. 22.11 Postup zakružovania na trojvalcovej symetrickej zakružovačke s prestavovaním horného valca

Trojvalcová symetrická zakružovačka je na obr. 22.10. V ložiskách stojanov sú uložené valce – horný (vodiaci) a dva dolné (hnacie). Aby sa mohol skruženec vybrať zo stroja, pravé ložisko sa môže ručne odklopiť a môže sa zdvihnúť pravý koniec horného valca. Okrem toho sa horný valec môže spúšťať alebo dvíhať (nastavovať). Pri zakružovani na symetrických zakružovačkách (obr. 22.11) predný a zadný okraj plechu ostane neohnutý na dĺžke x, rovnajúcej sa približne polovici rozstupu medzi osami dolných valcov. Na nesymetrických zakružovačkách (obr. 22.12) dolné valce plech pridržia a druhý koniec sa ohne.

V praxi pre ohyb koncov plechu sa používajú tri konštrukčné riešenia trojvalcových zakružovačiek (obr. 22.13): • spodné valce sú neprestaviteľné, horný valec zvisle aj vodorovne prestaviteľný (obr. 22.13 a), • spodné valce sú zvisle prestaviteľné, horný valec neprestaviteľný (obr. 22.13b), • spodné valce sú šikmo prestaviteľné, horný valec je prestaviteľný zvisle (obr. 22.13c).

SjF, TU Košice

76

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.12 Postup ohýbania na trojvalcovej nesymetrickej zakružovačke 1-nastavovanie plechu; 2-predohyb jedného konca; 3-ohýbanie; 4, 5-nastavovanie a predohyb druhého konca; 6-zakružovanie na priemer

a) Trojvalcová nesymetrická s vertikálnym a horizontálnym premiestením horného valca

b) Trojvalcová symetrická s vertikálnym premiestením spodných valcov

c) Trojvalcová symetrická s radiálnym premiestením spodných valcov a vertikálnym presuvom horného valca Obr. 22.13 Typy trojvalcových zakružovačiek SjF, TU Košice

77

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.14 Dvojvalcová zakružovačka so šmýkadlom 1-prítlačný valec; 2-hnací valec; 3-plech; 4-šmýkadlo Napriek tomu, že nesymetrické zakružovačky majú technologické výhody v porovnaní so symetrickými, symetrické sa používajú častejšie nakoľko majú jednoduchšiu konštrukciu. Štvorvalcové zakružovačky (obr. 22.9 c),umožňujú napred konce plechov ohnúť a potom ich zakrúžiť dvoma prechodmi (priamym a spätným pohybom). Pre tenšie plechy sa taktiež používajú dvojvalcové zakružovačky so šmýkadlom (obr. 22.14). Plech podávaný medzi hnací valec 2 a pritláčací valec 1 ohýba šmykadlo 4, ktoré má

SjF, TU KošiceObr. 22.16 Zakružovanie rôznych profilov na zakružovačke ZB 70/3H

78

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje zodpovedajúci polomer. Takto získané valcové plášte majú veľkú geometrickú presnosť. Zakružovačky na profily. Podobne ako plech sa zakružuje aj profilový materiál, rúrky a pásy. Na zakružovanie profilov sa používajú výlučne symetrické zakružovačky vodorovné (neveľké profily) alebo zvislé. Profily s nesymetrickým prierezom, ktoré majú v rôznych smeroch rôzne veľký moment zotrvačnosti, je potrebné viesť pritom tak, aby sa samovoľne nestáčali alebo nerozovierali. Preto sú kotúče zakružovačky profilové. S každou zakružovačkou sa dodáva súprava kotúčov na zakružovanie rôznych profilov.

Obr. 22.15 Zakružovačka na profily ZB 70/3H SjF, TU Košice

79

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje Na obr. 22.15 je zakružovačka ZB 70/3H firmy ZOPF, ktorá je určená na

Obr. 22.17 Zvislá zakružovačka na profily XZP 200/20 zakružovanie tyčového materiálu rôznych profilov. Zakružuje sa v zvislej rovine tromi

Obr. 22.18 Kombinovaná zakružovačka na plech a profily XZMP 2000/12 otáčajúcimi sa kotúčmi, ktorými materiál prechádza v oboch smeroch. Rôzne polomery zakruženia vznikajú zmenou zvislej polohy hornej kladky. Na obr. 22. 16 je znázornené zakružovanie rôznych profilov na hore uvedenej zakružovačke. Zvislá zakružovačka na profily je znázornená na obr. 22.17. Na zakružovanie plechov SjF, TU Košice 80 KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje a tyčového materiálu rôznych profilov za studena slúžia kombinované zakružovačky (obr. 22.18).

6.1.5 Rovnacie stroje (rovnačky) Rovnačky sú určené na rovnanie plechov (tabule, pásy) a profilového materiálu za studena. Sú vhodné pre valcovne plechu a strojárske závody na výrobu konštrukcií z plechu. Rovnačky na profily sa používajú v hutníckych prevádzkach. Valčekové rovnačky na plech sú dvojaké (obr. 22.19): • s rovnobežným uložením radov valcov pred rovnaním (obr. 22.19a), • so šikmým uložením radov valcov (obr. 22.19b). Na strojoch s rovnobežne uloženými radmi valcov pred rovnaním sa plech prehýba rovnako pod všetkými valcami. Pri šikmom uložení valcov je to plynulá zmena nábehu plechu do stroja. Rovnačky s rovnobežne uloženými radmi valcov pred rovnaním sa používajú na rovnanie hrubých plechov alebo na predrovnávanie. Druhý typ rovnačiek sa používa na rovnanie tenkých plechov do hrúbky 4mm. Počet valcov je rôzny podľa požiadaviek na presnosť rovnania. Na presné rovnanie sa používajú viacvalcové rovnačky. So zväčšovaním počtu valcov rastú obstarávacie náklady jako aj náklady na prevádzku a údržbu, takže volíme minimálny potrbný počet v rozsahu 5 až 21 valcov. Rýchlosť rovnana sa pohybuje od 5 do 50 m.min-1. Valce rovnačiek sú uložené v dvoch ložiskách a majú hladký povrch. Ložiská bočných valcov sú uložené v šmýkadle prestaviteľnom v zvislom smere.

Obr. 22.19 Schéma uloženia valcov v rovnačkách a - rovnobežné uloženie; b - šikmé uloženie Rovnačky na profily. Podľa konštrukcie ich delíme na rovnačky s letmými valcami (obr. 22.20) a rovnačky s valcami podopretými v dvoch miestach. Letmé uloženie je výhodnejšie vzhľadom na lepšiu výmenu pri zámene rovnaného profilu.

SjF, TU Košice

81

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.20 Rovnačka na profily XRL 40

Obr. 22.21 Schéma stroja na výrobu dien nádob dotlačením 1 - hydromotor; 2 - ohýbací nástroj; 3 - nepohyblivý priečnik; 4 - stĺp; 5 polovýrobok; 6 - ohybnica; 7 - elektromotor; 8 - ozubený prevod; 9 kužeľové súkolesie; 10 - tlačný valec; 11, 12 elektromotory; 13 - hydromotor; 14 - tlačné púzdro

6.1.6 Stroje na výrobu dien nádob dotlačením Rotačné stroje na výrobu dien nádob dotlačením majú široké uplatnenie (obr. 22.21). Na piestnu tyč hydromotora 1 je pripevnená ohybnica 6. Hydromotor je upevnený na nepohyblivom priečniku 3, ktorý je uchytený na štyroch stĺpoch 4. Polovýrobok 5 je položený na ohybacom nástroji 2. Ohýbací nástroj sa otáča SjF, TU Košice

82

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje elektromotorom 7 pomocou prevodov 8 a 9. Okraj na predohnutom alebo rovnom plechu ohýba tlačný valec 10. Jeho hriadeľ je uchytený v segmente, ktorý sa môže otáčať, a tým nakláňať os valca. Nakláňanie osi valca, ako aj jeho zdvih obstarávajú elektromotory 11 a 12. Tlačný valec sa okrem otáčania okolo svojej osi, pri súčasnom dotyku s otáčajúcim sa plechom 5, presúva hore a dole, premiestňuje sa vo vodorovnom smere pomocou hydromotora 13 a nakláňa sa pod uhlom k vodorovnej rovine. Na zhotovenie zakriveného okraja dna slúži tlačné púzdro 14, ktorý sa môže prestavovať vo vodorovnom smere. Na týchto strojoch sa ohýbajú výtvarky priemeru do 6 m. Polovýrobky o hrúbke o 50 mm sa ohýbajú za studena, pri veľkých hrúbkach do 200 mm – za tepla. Na týchto strojoch účelné vyrábať dna nádob v malosériovej výrobe. Vo veľkosériovej výrobe je účelnejšie použiť pri ich výrobe výkonné dvojčinné hydravlické lisy, na ktorých je výrobnosť až trojnásobne väčšia.

Obr. 22.22 Princíp rotačného vytlačovania bez zmeny hrúbky polovýrobku 1 – tlačný valec; 2, – koník; 3 – tlačné puzdro

6.1.7 Stroje na rotačné vytlačovanie Stroje na rotačné vytlačovanie bez zmeny hrúbky polovýrobku (obr. 22.22) majú široké možností použitia. Tieto stroje sú podobné ako hrotové sústruhy (obr. 22.23) len namiesto upínacieho puzdra na vretene majú umiestnené tlačné puzdro 3, ktoré má vnútorný tvár výtvarku. Tlačný nástroj (valec) 1 je vedený suportom; koník 2 má pritlačnú funkciu. Najväčšie stroje sa vyrábajú pre hrúbky plechu až 80 mm a priemery plechu 6 m. Pohyb nástrojov je riadený podľa šablóny alebo sa používa čislicové riadenie. Nakoľko nástroje sú pomerne lacné, tieto stroje sú výhodné hlavne pre kusovú a malosériovú výrobu.

SjF, TU Košice

83

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

6.2

Rotačné tvárniace stroje pre objemové tvárnenie

6.2.1 Stroje na rotačné vytlačovanie za tepla Líšia sa od strojov na rotačné vytlačovanie bez zmeny hrúbky polovýrobku (pozri kapitolu 22.1.7) tým, že na týchto strojoch (obr.7.24) dochádza k zmene hrúbky polovýrobku za tepla, teda vykonáva sa objemové tvárnenie. Princíp práce na týchto strojoch je podobný ako u strojov predchádzajúcich.

6.2.2 Kovacie stroje

Obr. 22.24 Princíp rotačného vytlačovania so zmenou hrúbky Redukovacie stroje polovýrobku (redukovačky). Sú určené pre tvárnenie 1, 6 - tlačný valec; 2, 5 – koník; (redukovanie) plného materiálu kruhového 3, 4 – tlačné puzdro prierezu za studená aj za tepla. Pomocou tŕňa je možné redukovať aj rúrky. Nahrádza sústružnícke operácie. Pri porovnaní so sústružením sa zväčšuje výrobnosť, presnosť opracovania, zlepšuje sa kvalita povrchu a zlepšujú sa mechanické vlastnosti. Základom konštrukcie týchto strojov je otáčajúci sa valčekový výkonný organ s vysokým počtom zdvihov kovadiel. Schéma redukovacieho výkonného organu je na obr. 22.25. Pozostáva s hnacieho hriadeľa 5 so šmýkadlami 2, ktoré sú v kontakte s valčekmi 3. Tieto sa opierajú o valcové teleso 1. Pri otáčaní hriadeľa 5 sú šmýkadlá pôsobením odstredivej sily tlačené k obvodu kde narážajú na valčeky 3 . Po nabehnutí na valček šmýkadla spolu s kovadlami 4 pôsobia na polovýrobok 6. Pretože počet otáčok je pomerne vysoký, je aj počet úderov kovadiel značný, v dôsledku čoho je povrch redukovanej tyče hladký. Redukovacie stroje sú vybavené podávacím zaria-dením.

Obr. 22.23 Stroj na rotačné vytlačovanie

SjF, TU Košice

84

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje Radiálne kovacie stroje. Používajú sa pre kovanie veľkých výkovkov. U týchto strojov výkonné organy s nástrojmi vykonávajú len priamočiary vratný pohyb pomocou kľukového mechanizmu. Rotačný pohyb a súčasne aj posuv vykonáva polovýrobok. Radiálne kovacie stroje sú vodorovné alebo zvislé (posuv polovýrobku je vo vodorovnom alebo zvislom smere). Majú spravidla tri alebo štyri kovadlá (zriedkavo dve). Na obr. 22.26 je zjednodušená schéma zvislého radiálneho kovacieho stroja. Polovýrobok 1 upnutý vo vretene 2 sa otáča a súčasne posúva na saniach 3. Vreteno je poháňané elektromotorom 4 a sane priamočiarym hydromotorom 5.V pracovnom priestore je polovýrobok tvárnený troma vodorovne usporiadanými šmýkadlami 6, ktoré majú konštantný zdvih, sú vedené v prstenci 7 a poháňané výstredníkovými hriadeľmi 8. Pri práci stroja je vodiaci prsteň uvedený do oscilačného pohybu a šmýkadlá 6 konajú radiálny pohyb po obvode tvárneného polovýrobku.

Obr. 22.25 Schéma redukovacieho výkonného organu 1-valcové teleso; 2-šmýkadlo; 3-valčeky; 4-kovadlá;

SjF, TU Košice

85

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje Spoločný pohon výstredníkových hriadeľov je odvodený od elektromotora 9 cez remeňový prevod 10 a centrálne ozubené koleso 11, ktoré poháňa kotúče 12 a prostredníctvom kameňov 13 zotrvačníky 14 upevnené na výstredníkových hriadeľoch. Priemer tvárneného polovýrobku sa mení natáčaním výstredníkových puzdier 15 ozubenými kolesami 16, 17, 18 ozubeným hrebeňom 19 a priamočiarym hydromotorom 20.

Obr. 22.26 Schéma zvislého radiálneho kovacieho stroja 1-polovýrobok; 2-vreteno; 3-sane; 4-elektromotor; 5-priamočiary hydromotor; 6-šmykadlo; 7-prstenec; 8-výstredníkový hriadeľ; 9-elektromotor; 10-remeňový prevod; 11-ozubené koleso; 12-kotúč; 13-kameň; 14-zotrvačník; 15-výstredníkové púzdro; 16, 17, 18-ozubené kolesá; 19-ozubený hrebeň; 20-priamočiary hydromotor; 21-náražky; 22-vodorovný bubon; 23-ozubené koleso; 24-priamočiary hydromotor

SjF, TU Košice

86

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje Na výrobu ideálnych predkovkov určených na zápustkové kovanie sa osvedčili kovacie valce (obr. 22.27). Ich priemer je D≥6 do, kde do je priemer východiskového polovýrobku. Konštrukčné riešenie valcov závisí od výrobného postupu. Na výrobu ideálneho predkovku v troch alebo menšom počte dutín sa používajú kovacie valce s letmým uložením Obr. 22.28 Pozdĺžne valcovanie periodických profilov valcov (obr. 22.27a) pre viac prechodov uzavreté valce s dvoma oporami (obr. 22.27b). Konštrukcia kovacích valcov s letmýn uložením umožňuje jednoduchú a rýchlu výmenu zápustiek. Ohriata tyč sa vkladá do vodiacich líšt buď ručne, alebo automaticky na doraz. Stroj sa uvedie do chodu zošliapnutím pedálu alebo koncovým zapínačom pri doraze. Pohon od elektromotora na zotrvačník je pomocou klinových remeňov. Zotrvačník je spojený s lamelovou brzdou a spojkou. Kovacie valce na predkovanie pracujú väčšinou s ručným vkladaním materiálu a prerušovaným chodom.

Obr. 22.27 Kovacie valce a - s letmým uložením; b - s uložením v dvoch stojanoch

6.2.4 Stroje na periodické valcovanie Pri zložitejších výrobkoch, ktoré vyžadujú kovanie v zápustkách, možno pre hromadnú výrobu s výhodou použiť predkovky získané periodickým valcovaním. V tomto prípade sa vystačí s menším vybavením kováční, súčasne sa zmenšuje spotreba drahých zápustiek (ich životnosť sa zvýši až trojnásobne) a spravidla odpadá predkovanie. Ďalšou výhodou tohto spôsobu výroby je podstatný rast produktivity práce, zníženie nákladov na výrobu, úspory energie, materiálu a miezd. V podstate sa používajú tri druhy zariadení na periodické valcovanie profilov: • pozdĺžne valcovanie periodických profilov pomocou kalibrovacích valcov, ktoré majú po obvode zápustkové dutiny. Výrobnosť na týchto kovacích strojoch môže dosiahnuť až 100 ton predkovkov za hodinu (obr. 22.28); • trojvalcová stolica s kotúčovými alebo kužeľovými valcami obr.7.29. Tento spôsob je vhodný na predkovky, ktoré majú mať kruhový prierez. Nevýhodou je značná zložitosť hydrualického pohonu na ovládanie posuvu valcov; • priečny spôsob valcovania je na obr. 22.30. Pri tomto spôsobe valcovania sa používajú 2 valce, ktorých osi sú mimobežné pod uhlom do 16o. Tieto valce majú na povrchu tvarované špirálové drážky. Kruhová tyč, je zavedená medzi SjF, TU Košice

87

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje vodidlá 1 a 2 a valce 3 a 4. Základný povrch valca má tvar rotačného hyperboloidu, nad ktorým prevyšujú tvárniace nákružky 5. Pri otáčaní valcov vplyvom trenia sa valcová tyč roztáča v opačnom zmysle otáčania valcov. Pretože osi valcov sú skrížené, tyč sa nielen otáča, ale aj posúva v smere svojej osi. Pri tomto skrutkovom pohybe tyč zachycujú tvárniace nákružky a ich pôsobení postupne mení na tvar až na žiadaný profil. Nákružky majú tvar klina, ktorý je špirálovite umiestnený na povrchu valcov s premenným stúpaním. Priečny prierez týchto klinov sa postupne zväčšuje až do konečnej požadovanej hodnoty.

Obr. 22.29 Schéma trojvalcovej stolice a – s kotúčovými valcami; b – s kužeľovými valcami SjF, TU Košice

88

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje Predkovky získané týmto spôsobom valcovania majú nepatrný rozdiel v rozmeroch ±0,5 na priemere. Ďalší príklad priečneho spôsobu valcovania je valcovanie guličiek (obr. 22.31). Do priemeru 20 mm sa valcujú za studena, väčšie guličky za tepla. Pri každej otáčke sa vyrobí jedna gulička. Valce majú otáčky cca 100 otáčok za minútu. Na obr. 22.32 je valcovačka pre priečne klinové valcovanie UL 80 firmy METALPRESS Zastávka.

Obr. 22.30 Priečny spôsob valcovania 1, 2 – vodidlá; 3, 4 – valce; 5 – tvárniace nákružky; 6 – polovýrobok (tyč)

Obr. 22.31 Priečne valcovanie guličiek

SjF, TU Košice

89

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr 22.32 Valcovačka pre priečne klinové valcovanie UL 80

6.2.5 Stroje na valcovanie ozubených kolies Principiálna schéma valcovania predkovku na ozubené koleso je na obr. 22.33a. Ohriaty predkovok po upnutí vykonáva rotačný pohyb a posúva sa k dvom tvárniacim valcom, ktoré majú tvár ozubeného kolesa s tým istým profilom a modulom ako valcované ozubené koleso a otáčajú sa v opačnom smere. Zároveň sa tvarovacie valce navzajom približujú čím vytvárajú v polovýrobku profil zubov. Aby profil zubov bol správny smer otáčania tvarovacích valcov sa v procese valcovania niekoľko krát mení. Na obr. 22.33b je schéma valcovania závitov. Na obr. 22.34 je kinematická schéma stroja na valcovanie ozubených kolies. Od elektromotora 3 cez ozubený prevod sa otáča upínacie zariadenie 2 a tvárniace valce (nástroje) 1. Aby bolo zosynchronizované otáčanie valcov a polovýrobku, ako aj pohyb podávacieho zariadenia je celý systém ozubených kolies vzájomne prepojený. Valcovanie ozubených kolies dovoľuje niekoľkonásobne zvýšiť výrobnosť, nakoľko jeden takýto stroj nahradí 15 – 25 frézovačiek na ozubenie a ušetri sa pritom až 20% materiálu. Pri valcovaní nie sú poškodené vlákna zubov čím sa zvýši ich pevnosťaž o 20 – 30%.

SjF, TU Košice

90

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.33 Valcovanie ozubených kolies a závitov a – valcovanie ozubených kolies; b – valcovanie závitov

posuv polovýrobku

Obr. 22.34 Kinematická schéma stroja na valcovanie ozubených kolies 1 – tvárniace valce; 2 – upínacie zariadenie; 3 - elektromotor

6.2.6 Valcovacie stroje Valcovanie možno definovať ako plynulé tvárnenie kovov tlakom jedným alebo viacerými nástrojmi (valcami). Odliate bloky sú vyrábané valcovaním za tepla na žiadané profily (plechy, T, U, I profily a pod.). Hladké plechy sú vyrábané valcovaním za studená. Schéma usporiadania valcovacích strojov je na obr. 22.35. Jednotlivé valce sú poháňané jednosmernými elektromotormi. Pre optimálne nastavenie všetkých veličín (snímanie hrúbky, teploty, rýchlosti a pod.) pri valcovaní sa využíva automatické programovacie zariadenie.

SjF, TU Košice

91

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

6.2.7 Rozvalcovávacie stroje Pri rozvalcovávaní krúžkov sa tieto operácie robia tak, akoby prebiehalo valcovanie so zmenšením prierezu krúžku. Z množstva polovýrobkov na rozvalcovanie sa používajú buď vyseknuté výstrižky na lisoch z hrubého plechu, alebo predkovky zhotovené na horizontálnych kovacích strojoch, krúžky zvarené z drôtov a pod.

Obr. 22.35 Schéma usporiadania valcovacích strojov a – dvojstolica s reverzáciou; b – kontinuálna trojstolica

Obr. 22.36 Schéma otvoreného spôsobu rozvalcovania krúžkov 1 – polovýrobok; 2, 4, 5 – pomocné valce; 3 – vrchný hnací valec

SjF, TU Košice

92

KVTaR

Výrobná technika - Rotačné tvárniace stroje

Obr. 22.37 Rozvalcovací stroj UR 250/60 Požadované profily z krúžkov (obr. 22.36) sa vyrobia na rozvalcovávacom stroji. Zohriaty polovýrobok 1 sa vkladá na valec 2. Vrchný valec 3 (veľkého priemeru) je hlavným pohonným valcom. Tri dolné valce sú pomocné 2, 4, 5. Okrem otáčania sa vrchný valec môže prestavovať vertikálne. Obidve dolné (pomocné) valce 4 a 5 sa môžu nastaviť pri zmene priemerov valcovaného krúžku. Pritom ľavý dolný valec 4 je stabilné a súčasne sleduje ukončenie technologickej operácie valcovania. Výrobnosť strojov je 4000 až 12 000 kusov za smenu. Obvodová rýchlosť valcovania 3÷5 ms-1. Rozvalcovaním sa môžu vyrábať krúžky priemermi 70 až 100 mm. Na obr. 22.37 je rozvalcovací stroj UR 250/60.

SjF, TU Košice

93

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

7

STROJE NA DELENIE MATERIÁLU

Používajú sa dva spôsoby delenia materiálu tvárnením: strihanie a lámanie. Pri strihaní sa materiál oddeľuje šmykovým pôsobením dvoch nožov. Tento spôsob delenia sa preto používa pre mäkké tvárne materiály menších hrúbok. Táto operácia v lisovniach sa používa na prípravu polovýrobkov (strihanie tabúľ plechov na pásy, rozdelenie zvitkov na tabule, strihanie profilov), na vystrihovanie predliskov k ďalšiemu spracovaniu a pod. Medzi používané technologické operácie v priemyselnej praxi patrí aj delenie materiálu lámaním.

7.1

Rozdelenie strojov na delenie plechov a profilov

Tvárniace stroje na strihanie plechov a profilov sa rozdeľuje na nožnice a lisy. Nožnicami sa prestrihuje, vystrihuje, ostrihuje a pod. Lisy používame na vystrihovanie a ostatné druhy strihania v nástroji. Sú to väčšinou univerzálne stroje, ktoré po výmene nástrojov možno používať aj na iné druhy tvárnenia (ohýbanie, ťahanie a pod.). Nožnice Podľa konštrukčných a technologických znakov nožnice rozdeľujeme na: • nožnice na strihanie plechov, • nožnice na strihanie profilov, • špeciálne nožnice. Nožnice na strihanie plechov môžu byť: -s rovnými nožmi: • pákové nožnice, • kmitacie nožnice, • tabuľové nožnice - s rovnobežnými nožmi, - so sklonenými nožmi; -s kotúčovými nožmi: • jednokotúčové nožnice, • dvojktúčové nožnice – na pásy, - okružné, - krivkové, • viac kotúčové; -na strihanie profilov: • ručné, • strojové, • kombinované - s nožmi na pásy. - s dierovadlom, - univerzálne; - špeciálne nožnice: • rotačné na rúrky, • na strihanie stavebnej ocele, SjF, TU Košice

94

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu • • •

na strihanie predkovkov (štípačky), letmé, na strihanie plechu a drôtov, aligátorové, na strihanie šrotu atď.

Za posledné desaťročia sa vyvinulo veľké množstvo rôznych druhov nožníc rozdielnych určením a konštrukčným riešením. V praxi sa preto používa široký sortiment nožníc na strihanie rôznych hrúbok plechu a profilov. Plechy do hrúbky 40 mm sa strihajú za studena.

7.2

Tabuľové nožnice

Tabuľovými nožnicami sa strihajú výstrižky jednoduchých tvarov alebo jedným zdvihom tabule plechov. Pohon nožníc je mechanický alebo hydraulický. Umiestnený je v hornej alebo dolnej časti nožníc. Pri hrúbkach plechu do s=2,5 mm je výhodný dolný pohon, pri s>2,5 mm sa používa horný pohon. Pohyb sa prenáša od elektromotora cez klinový remeň na zotrvačník. Cez ozubenú predlohu sa prenáša pohyb zo zotrvačníka na kľukový hriadeľ 1 (obr. 23.1), z ktorého do činnosti sa

Obr. 23.1 Kinematická schéma pohonu tabuľových nožníc 1 -kľukový hriadeľ; dostáva šmýkadlo 2 dvoma ojnicami 3. 2-šmýkadlo; 3-ojnica Hlavné časti tabuľových nožníc s mechanickým pohonom sú stojan, šmýkadlo, pridržiavač, stôl a pohon (obr. 23.2). Svojou konštrukciou zodpovedajú konštrukcii mechanických lisov. Stojan nožníc je vytvorený kombináciou portálového a C stojana (obr. 23.3). Pri stavbe stojanov prevažuje zváraná konštrukcia z oceľových platní. Šmýkadlo sa obojstranne vedie vo vodiacich lištách. Vodiacu dráhu treba stanoviť tak, aby od jedného konca nožníc k druhému putujúce pôsobisko reznej sily nevytváralo nijaký škodlivý účinok.

Obr. 23.3 Tabuľové nožnice s horným SjF, TU Košice

95

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

Pridržiavač zabraňuje tomu, aby sa plech počas strihania zdvíhal a vzpriečil

Obr. 23.2 Schéma tabuľových nožníc s pohonom uloženým dole 1 – elektromotor; 2 – zotrvačník; 3 – spojka a brzda; 4 – prevodová skrina; 5 – výstredníkový hriadeľ; 6 – výstredník; 7 – ojnica; 8 – šmýkadlo; 9 – hydraulický pridržiavač; 10 – stôl; 11 – multiplikátor; 12 – zadný doraz medzinožmi. To sa docieli, ak moment F1.b pôsobí oproti momentu Fp.c (obr. 23.4). Pri tabuľových nožniciach s kolenovo-pákovým pohonom (obr. 23.5) sa pohyb horného noža prenáša krútiacim pohybom kľukového hriadeľa cez kolenovo-pákový

Obr. 23.4 Rozklad síl pri mechanizmus. Týmto mechanizmom sa zníži skrúcanie (ohyb) strihaných plechov, nakoľko rôznymi dĺžkami kolenovo-pákového mechanizmu sa zmenšuje rezný uhol φ až k najnižšiemu nastaveniu horného noža. Rôzni výrobcovia sa usilujú skonštruovať také nožnice, ktorých uhly rezu umožnia využitie strihania v celom rozsahu. To znamená, aby sa dal strihať plech od najmenšej do najväčšej hrúbky. To možno docieliť konštrukciou, ktorá zaručuje prestavovanie rezného uhla φ od 1,5 do 3°. Pri modernizácii nožníc existuje Obr. 23.5 Schéma kolenovo-pákového snaha (okrem zvýšenia technických mechanizmu pohonu tabuľových nožníc parametrov nožníc) znižovať aj čas SjF, TU Košice

96

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

Obr. 23.6 Svetelné zisťovanie reznej hrany 1-nôž; 2-plech; 3-žiarovka s koncentrovaným lúčom svetla; 4-osvetľovacia žiarovka; A-ostrihovaná časť plechu; B-veľmi osvetlená časť plechu potrebný na obsluhu nožníc. Keď je plech zle odstrihnutý, niekedy je prácne nájsť chybu a zariadiť, aby sa neopakovala. Preto niektoré novšie konštrukcie nožníc majú zariadenia umožňujúce vidieť rez. Pri strihaní na nožniciach s upraveným zariadením pre viditeľnosť rezu strihač môže pozorovať pozdĺž noža celú dĺžku strihu, resp. opraviť polohu plechu pred spustením nožníc. Pridržiavacie zariadenie plechu je zostrojené tak, aby nebránilo pohľadu na rezanú časť plechu a nôž. Na obr. 23.6 vidno ostro ohraničený tieň, ktorý leží vždy na rovnakom mieste, čiže na mieste strihu, bez ohľadu na hrúbku plechu. V novších konštrukciách nožníc sa používa takéto svetelné zariadenie na správnu kontrolu polohy rezu. Zariadenie sa zakladá na princípe pozorovania čiary rezu tieňom. V súčasnosti sa vyrábajú nožnice so zadným dorazom s mikrometrickým nastavením jeho polohy. Možno strihať plech s presnosťou na 0,2 mm. U nožníc s hydraulickým pohonom šmýkadlo Obr. 23.7 Hydraulický pohon nožníc poháňajú hydromotory. 1-vyvažovací valec; 2-osvetľovacia žiarovka; Šmýkadlo je obyčajne 3-hydromotor; 4-teleskopická tyč; 5-ochranná mreža; zavesené priamo na piesty 6-pridržiavač plechu; 7-otočný čap; 8-doraz; hydromotorov. Tvrdý 9-nástroje nožníc nútený mechanický pohon sa pritom nahrádza plynulým a mäkším prenášaním sily. Vylučuje sa tým preťaženie stroja. Vzhľadom na konštrukciu sa tieto nožnice nelíšia od bežných tabuľových nožníc s mechanickým pohonom. Šmýkadlo možno nastaviť do potrebnej pracovnej polohy. Počet zdvihov závisí od dĺžky strihu a môže byť o toľko väčší, o koľko kratší je strih. Výhodou hydraulického pohonu je možnosť zväčšiť spätnú rýchlosť šmýkadla a nastaviť potrebnú menovitú silu. Ovládanie pridržiavača je hydraulické a nezávisí SjF, TU Košice 97 KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

Obr. 23 9 Tabuľové nožnice s hydraulickým pohonom HNA 2000/6 Obr. 23.8 Tabuľové nožnice s mechanickým pohonom NTC – A od polohy noža. Na niektorých tabuľových nožniciach možno nastaviť strihanú dĺžku. Zamedzí sa tým prebytočnému pohybu noža. Elektromotorický nastavovací zadný doraz umožňuje strihať pásy na potrebnú šírku. Jeho nastavenie možno odčítať na displeji. Predstaviteľom nožníc s hydraulickým pohonom sú napr. nožnice CNT 2500/6,3. V nožniciach CNT 2500/6,3 šmýkadlo sa pohybuje dvoma hydromotormi. Hydromotory sú uložené výkyvne na čapoch zakotvených na stojane a na čapoch šmýkadla. Na dosiahnutie paralelného chodu šmýkadla je medzi valcami tuhá mechanická väzba. Nožnice majú jedenásť pidržiavačov, uchytených na čelnej platni stojana v dvoch sekciách. Pri strihaní plechu užšieho ako 1 000 mm možno jednu sekciu vyradiť z činnosti. Tlak v pridržiavačoch možno nastaviť do 12 MPa. Hydraulický pohon je umiestnený pod stolom. Nožnice majú elektrický počítač zdvihov a osvetlenie na strihanie na rysku. Pohľad na schému rezu hydraulickým pohonom šmýkadla tabuľových nožníc je na obr. 23.7. Výkyvné šmýkadlo zaručuje kvalitnejší strih a minimálnu deformáciu výstrižku. Pohyb šmýkadla sa ovláda dotlačením strihacieho plechu na koncový spínač umiestnený na lište zadného prestaviteľného dorazu. Riadenie veľkosti zdvihu šmýkadla, a tým aj počtu zdvihov sa uskutočňuje podľa dĺžky strihu. Existuje možnosť NC riadenia, pri zaradení nožníc do liniek s neprerušovaným cyklom. Nožnice majú poistku proti preťaženiu a ochranu pracovného priestoru svetelnou clonou. Hydraulický pohon v konštrukcii nožníc sa v ostatnom čase uprednostňuje pred mechanickým pohonom. Tabuľové nožnice s mechanickým pohonom sú na obr. 23.8. Na obr. 23.9 sú tabuľové nožnice s hydraulickým pohonom. Tabuľové nožnice na zvláštne prianie zákazníka výrobcovia dodávajú aj s NC alebo CNC riadenia.

SjF, TU Košice

98

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

Pravouhlé pohonom

nožnice

s hydraulickým

Pravouhlé nožnice s hydraulickým pohonom (obr. 23.10) sú číslicovo riadené a sú určené na strihanie tabúľ z oceľových plechov, neželezných kovov a plastov v automatickom pracovnom cykle. Nožnice majú veľký pracovný priestor Obr. 23.11 Schéma s kolmým pohybom šmýkadla ovládaného ostrihovania okrajov plechu dvoma priamočiarými hydromotormi a pákovým mechanizmom. Sú vybavené súradnícovými stolmi s posúvačom a pásovým vynášacím dopravníkom. Tabule plechov sú strihané na pravouhlé prístrihy podľa zvoleného programu. Majú dva páry nožov, jeden v osi x a druhý v osi y. Odpad vzniklý pri strihaní v osi y sa dostáva do priestoru pod vynášací dopravník a je odstraňovaný ďalším dopravníkom smerom za nožnice. Odpad vzniklý pri strihaní v osi x padá na vynášací dopravník, ktorým je dopravovaný do kontajnerov.

7.3

Kotúčové nožnice Kotúčové nožnice podľa konštrukčných a technologických znakov rozdeľujeme

na: • •

jednokotúčové, dvojkotúčové,

Obr. 23.10 Pravouhlé nožnice CNL 1600/1300/4

SjF, TU Košice

99

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu •

viackotúčové.

7.3.1 Jednokotúčové nožnice Používajú sa väčšinou v hutníckej druhovýrobe na obstrihovanie dlhých tabulí plechu. Dolný nôž je pevný a horný kotúčový posuvný. Horný nôž je upevnený na vozíku, ktorý je ťahaný reťazou alebo pohyblivou skrutkou. Princíp nožníc s jedným kotúčom je na obr. 23.11. Takýmito nožnicami sa strihajú plechy hrubé až 40 mm a dlhé do 15 m. Na jednokotúčových nožniciach sa plech strihá s kotúčovým nožom kolmým na strihaný materiál alebo so skloneným pod uhlom 15 až 35° (obr. 23.12). Skloneným nožom materiál sa pripravuje obyčajne na zváranie.

7.3.2 Dvojkotúčové nožnice

Obr. 23.12 Konštrukcia kotúčového noža 1-stôl nožníc; 2-pevný nôž; 3-otočný kotúčový nôž; 4-poistenie noža

Obr. 23.13 Dvojkotúčové nožnice a - dvojkotúčové nožnice typu NOR; b - dvojkotúčové nožnice typu NOM; c - dvojkotúčové nožnice typu NOT

SjF, TU Košice

100

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu Je viac druhov dvojkotúčových nožníc, ale možno ich zaradiť do dvoch skupín. Prvú skupinu tvoria ostrihovacie dvojkotúčové nožnice, druhú skupinu okružné nožnice. Dvojkotúčovými ostrihovacími nožnicami sa ostrihujú pásy, kruhové tvary a vyduté tvary s veľmi zakrivenými obrysmi (obr. 23.13). Aby sa materiál vťahoval medzi ostrie na obvode kotúčov, ktoré sa otáčajú proti sebe, musia mať kotúče určitý priemer, ktorý závisí od hrúbky strihaného plechu. Rýchlosť strihania 2 až 8 m.min-1 sa reguluje podľa hrúbky plechu s. Na obr. 23.13a sú dvojkotúčové nožnice na pásy typu NOR. Majú dva kotúčové nože rovnakého priemeru s rovnobežnou osou ich uloženia v stroji. Na obr. 23.13b sú dvojkotúčové nožnice typu NOM. Vystrihujú sa

Obr. 23.14 Schéma okružných nimi kruhové tvary. Krivkové nožnice NOT majú jeden pár kotúčových nožov s rovnobežnými osami (obr. 23.13c). Nože sa nastavujú suportom umiestením v hornej hlave. Dolný hriadeľ podľa hrúbky plechu a priemeru nástroja možno posúvať vo zvislom smere.

Obr. 23.15 Okružné nožnice MDK 1000 SjF, TU Košice

101

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu Okružnými nožnicami (obr. 23.14) sa strihajú okraje výtvarkov alebo plechu do kruhového tvaru, ktoré sa centrujú vodiacim strmeňom. Polomer výstrižku určuje vzdialenosť strmeňa od strižnej hrany danej ostrím kotúčových nožov. Na obr. 23.15 sú okružné nožnice MDK 1000.

Obr. 23.16 Principiálna schema nožníc s viacerými kotúčovými nožmi

7.3.3 Viackotúčové nožnice Viackotúčové nožnice majú na dvoch pohonových hriadeľoch upevnených viac párov kotúčových nožov (obr. 23.16). Delia tabule plechu a zvitky na pásy. Strihané pásy sa natáčajú na navíjacie bubny. Pohon odvíjacích a navíjacích bubnov možno nastaviť na rýchlosť 0,5 až 2 m.s-1. Na obr. 23.17 je linka na pozdĺžne delenie zvitkov pásu pomocou viackotúčových nožníc.

7.4

Kmitacie nožnice

Kmitacie nožnice pôvodne boli iba pomocnými nožnicami na vystrihovanie. V ostatných rokoch sa nielen zvýšila výrobnosť týchto strojov, ale zmenila sa aj ich konštrukcia, čiže v súčasnosti môžeme okrem vystrihovania vykonávať na nich operácie ako zastrihovanie, ohýbanie, drážkovanie, lemovanie a pod. (obr. 23.18). Ich technologické možnosti sú tak široké, že ich môžeme nazvať univerzálnymi tvárniacimi strojmi.

Obr. 23.17 Linka na pozdĺžne delenie zvitkov LPDZ 1000/2 Nožnice majú stojan tvaru C (obr. 23.19). Šmýkadlo s horným nožom poháňa elektromotor cez výstredníkový hriadeľ. Preťaženiu motora zabraňuje poistná klzná SjF, TU Košice

102

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu spojka. Otočné usporiadanie hlavy dovoľuje vo všetkých smeroch strihať bez pohybu plechu. Na týchto nožniciach sa materiál delí krátkymi nožmi, pričom dolný nôž je pevný a horný sa pohybuje hore a dole pomocou výstredníka. Rezný uhol je asi 20°. Nožnice pracujú s veľkým počtom zdvihov šmýkadla (300 až 1 800 min-1) pri rýchlosti strihania až 5 m.min-1. Maximálna menovitá sila je 0,03 MN. Týmito nožnicami možno obstrihávať aj obťažné výtvarky, čo sa inými nožnicami nedá. Pri hrubších plechoch (3 mm a viac) sa odporúča najprv vyvŕtať dieru na vedenie nožov.

Obr. 23.18 Prehľad operácií, ktoré možno vykonávať na kmitacích nožniciach

7.5

Letmé nožnice

V hutníckej prvovýrobe sa letmými nožnicami delia vyvalcované plechy a vývalky pri pohybe deleného materiálu v linke. Umiestňujú sa v osi linky alebo mimo ňu. Podľa konštrukcie a pohybu nožov rozdeľujeme ich na: • pákové – kyvné, • jednoosové – rotačné, SjF, TU Košice

103

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu • •

dvojkotúčové – rotačné, s nerotačným postupným pohybom.

Obr. 23.19 Kmitacie nožnice 1 – stôl; 2 – pohon; 3 – strihacie nože; 4 – stojan Principiálne schémy týchto nožníc sú na obr. 23.20. Letmé nožnice pracujú ako spojité alebo s prerušovaným strihom. Dĺžku tabule možno regulovať zmenou rýchlosti, zmenou času rozbehu, resp. zmenou vzdialenosti fotobunky od nožníc. Najrozšírenejšie sú dvojkotúčové nožnice. Strihajú sa nimi pásy aj profily. Nevýhodou týchto nožníc je zmena sklonu noža proti strihanému materiálu. Rýchlosť strihania je 10 až 12 m.s-1. Na obr. 23.21 sú nožnice s nerotačným postupným pohybom. Nože sú uložené otočne vo výstredníku a pomocou pák sa udržiavajú v kolmej polohe na os strihaného materiálu.

Obr. 23.21 Schéma nerotačných pákových nožníc. 1, 3 – pákový prevod; 2 – strihací nôž; 4 – ťahadlo; 5 – piestnica; 6 – hydromotor; 7 – strihaný materiál

SjF, TU Košice

104

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

Obr. 23.20 Letmé nožnice Obr. 23.21 Schéma letmých dvojkotúčových nožníc a – pákové; b – jednoosové 1 – ozubený prevod; 2 –kotúče nožov; 3rotačné; – nožové cdržiaky; – dvojkotúčové; d – nože; s nerotačným postupovým 4 – strihacie 5- strihaný materiál pohybom

SjF, TU Košice

105

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

7.6

Nožnice na profily

Delia sa nimi tvarové tyče, kruhové, štvorcové, obdĺžnikové prierezy a profily L, T, U, I a Z. Ich baran má tvar platne posuvnej vo vedení medzi dvoma pevnými vodiacimi lištami, ktoré sú časťou stojana nožníc (obr. 23.22). Nože možno deliť a vymieňať. Nožnice na profily sú obyčajne dopĺňované ďalšími prídavnými zariadeniami, ako dierovadlo, nožnice na plochý materiál a pásy, vykrajovač profilov a pod. Nožnice na profily doplnené prídavnými zariadeniami sa nazývajú univerzálne nožnice na profily. Ďalším typom nožníc na profily sú pákové nožnice na profily. Na obr. 23.23 je schéma univerzálnych pákových kombinovaných nožníc.

7.7

Lámacie stroje

Na delenie materiálu veľkých prierezov nad 2 000 mm2 konštruujú sa lisy s menovitou silou 2,5 až 30 MN. Ide o lisy s kľukovým alebo hydraulickým pohonom, ktoré v pracovnom priestore majú dva podperné nepohyblivé hroty a jeden pracovný pohyblivý hrot.

Obr. 23.22 Nožnice na profily

SjF, TU Košice

106

KVTaR

Výrobná technika - Stroje na delenie materiálu

Obr. 23.23 Schéma pákových nožníc na profily 1 – dierovadlo; 2 – nôž na strihanie profilového materiálu; 3 – nože na strihanie odpadu Lámanie sa používa v hutách, kováčňach, sústružniach v príprave materiálu pred jeho ďalším opracovaním. Je to hospodárna metóda delenia ak l/h alebo l/d>1,1 až 1,3 a Rm>600 MPa pre nelegované ocele, pre legované ocele môže byť Rm vyššie. Pred lámaním na materiáli treba vytvoriť vrub (drážku), a to vypálením kyslíkom, brúsením alebo trieskovým obrábaním. Postačujúce je 3 až 5 % prerezanie materiálu do hĺbky asi 2 mm. Drážkovanie kyslíkovým horákom najvýraznejšie znižuje (v dôsledku vzniknutých tepelných napätí) silu na lámanie. Drážkovanie (lámanie s vrubom) v porovnaním s lámaním bez vrubu znižuje silu na 1/5 až 1/10. Silu na lámanie vypočítame zo vzťahu: 4.R m .W o , l kde: k je koeficient zahŕňajúci vplyv vrubu k=0,1 až 0,2, bez vrubu K=1, Wo – moment odporu prierezu v ohybe, l – vzdialenosť podperných hrotov, d - priemer lámaného kruhového materiálu, h – výška obdĺžnikového prierezu lámaného materiálu. F=k

Pohyblivé aj nepohyblivé hroty sú z húževnatej ocele, tepelne zušľachtené. Čelá lámaných hrotov majú tupý uhol 120°. Rovinnosť lomových plôch sa zlepšuje s rastúcou krehkosťou materiálu. Tolerancia hmotnosti lámaných polovýrobkov je hraniciach (1 až 2%) hmotnosti lámaného dielca.

SjF, TU Košice

107

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

8

BUCHARY

8.1

Charakteristika a rozdelenie bucharov

Buchary sú tvárniace stroje, v ktorých sa materiál pretvára na úkor kinetickej energie, nahromadenej v pohybujúcich sa častiach stroja. Princíp práce Pracovné časti bucharov, ktoré nesú kovadlá alebo zápustky, poháňa stlačený vzduch, para, plyn, kvapalina alebo pružina. Práca tlaku pary, vzduchu, plynu alebo kvapaliny premieňa sa na kinetickú energiu rozbehom pohyblivých častí na určitú rýchlosť podľa vzťahu:

∫

hr

0

mv 2 Fh dh = 2

(J),

kde:

hr je dráha rozbehu, Fh – sila pôsobiaca na pohyblivé časti pri rozbehu, m - hmotnosť pohybujúcich sa častí, v – najvyššia rýchlosť pohybujúcich sa častí v momente úderu. Deformácia materiálu začína pri najväčšej rýchlosti a na konci pretvorenia je nulová rýchlosť. Charakter zmeny rýchlosti od najväčšej hodnoty do nuly závisí od kinematickej väzby stroja. Najväčšia rýchlosť pohybujúcich sa častí bucharov je až 10 m.s-1 a pri vysokorýchlostných bucharoch 20 m.s-1. Čas na deformáciu na jeden úder je niekoľko tisícin sekundy. Buchary patria k rázovým strojom, kde nástroj dynamicky pôsobí na kovaný materiál. Kinetická energia úderu je pri bucharoch s pevnou šabotou (obr. 24.1): m1v12 , Ek = 2 pri protibežných bucharoch: Ek =

m1v12 m2v22 + 2 2

(J),

kde: m1, m2 je hmotnosť pohyblivých častí, v1, v2 – rýchlosti pohyblivých častí v momente úderu.

Obr. 24.1 Princíp práce buchara SjF, TU Košice

108

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Rozdelenie bucharov Podľa technológie, pre ktorú sú buchary určené, rozdeľujú sa buchary na: voľné kovanie, zápustkové kovanie, plošné kovanie. Podľa nositeľa energie (obr. 24.2) buchary sa rozdeľujú na päť základných skupín. Do prvej skupiny patria parovzdušné buchary, ktoré poháňa para alebo stlačený vzduch. Para sa privádza k bucharu potrubím od parných kotlov a stlačený vzduch od kompresorov kompresorovej stanice. Para alebo stlačený vzduch sú nositeľmi energie. Energia pary a stlačeného vzduchu sa premieňa v indikovanú prácu a mení sa v kinetickú energiu postupného zdvihu pohyblivých časti buchara. Hnací mechanizmus parovzdušného buchara tvorí piest a piestnica. Pracovným mechanizmom je baran s kovadlom alebo zápustkou; sú to pohyblivé časti buchara. Druhú skupinu bucharov tvoria pneumatické buchary. Pneumatické buchary poháňa stlačený vzduch od kompresora, ktorý je časťou stroja. Kompresor je poháňaný elektromotorom. V tejto skupine bucharov vzduch odoberaný z atmosféry tvorí pružné prostredie medzi piestom kompresora a pracovným piestom a je pracovným médiom. Pri pohybe piesta kompresora prebieha zmena tlaku vzduchu vo valcoch, čo spôsobuje zdvih pracovného barana. Kovadlo alebo zápustka sa upevňujú priamo na piestnicu. • • •

Obr. 24.2 Rozdelenie bucharov Tretiu skupinu bucharov tvoria mechanické buchary, ktoré poháňa elektromotor pomocou mechanického prevodu, skladajúci sa z trecích, ohybných a SjF, TU Košice

109

KVTaR

Výrobná technika - Buchary pružných spojení. K bucharom s trecími prenosovými mechanizmami patria doskové padacie buchary, k bucharom s ohybnými prenosovými článkami – buchary s reťazou, k bucharom s pružnou väzbou – pružinové buchary. Vo štvrtej skupine sú hydraulické buchary. Nositeľom energie v nich je kvapalina, a to minerálny alebo syntetický olej, emulzia, voda. Kvapalina pod tlakom pôsobí na pracovný piest a tlaková energia kvapaliny sa premieňa v kinetickú energiu barana. V piatej skupine sú plynové vysokorýchlostné buchary. Nositeľom energie v týchto bucharoch je plyn, najčastejšie dusík. Počas pohybu barana energia plynu sa premieňa v kinetickú energiu. K piatej skupine patria aj buchary pracujúce na princípe spaľovacích motorov. Nositeľom energie je plynová zmes. Všetky buchary podľa spôsobu práce rozdeľujeme na dve skupiny: jednočinné a dvojčinné. V jednočinných bucharoch pohyb jednotlivých častí smerom dole vyvodzuje hmotnosť padajúcich častí. Energia rázu pohyblivých častí sa využíva na pretvorenie výkovku. Pohyblivé časti do hornej polohy sa dvíhajú parou, vzduchom, kvapalinou, plynom alebo elektromotorom. K jednočinným bucharom patria niektoré parovzdušné, hydraulické a časť mechanických bucharov. Pri dvojčinných bucharoch pohyb barana dole sa vyvodzuje nielen hmotnosťou pohyblivých častí, ale aj energiou pary, vzduchu, plynu, kvapaliny, elektrickej energie alebo pružiny. Preto energia rázu pohyblivých častí dvojčinných bucharov je väčšia ako energia jednočinných bucharov s rovnakou hmotnosťou a zdvihom pohyblivých častí. K dvojčinným bucharom patrí časť parovzdušných, pneumatických, mechanických, hydraulických bucharov a všetky plynové vysokorýchlostné buchary. Ďalšie podskupiny bucharov sa tvoria podľa typu šaboty. Buchary môžu mať nepohyblivú šabotu, odpruženú šabotu a pohyblivú šabotu. V bucharoch s nepohyblivou šabotou sa energia rázu čiastočne prenáša na základ a okolie. Vznikajú tak nepríjemné otrasy na pracovisku. Buchary s odpruženou šabotou majú medzi šabotou a základom buchara pružnú izoláciu, ktorá tlmí otrasy. V bucharoch s pohyblivou šabotou je šabota vyhotovená ako druhý baran. Pri práci sa barany pohybujú proti sebe a nadobudnú určitú kinetickú energiu. Keď hybnosť šaboty a pohybujúcich sa častí sa navzájom rovná, vtedy sa ráz neprenáša na základ. Podľa konštrukcie stojana buchary môžu byť jednostojanové a dvojstojanové. Konštrukcia stojanov bucharov sa prispôsobuje zdroju kinetickej energie a technológii, pre ktorú sú buchary určené. Rozmery bucharov podmieňujú rozmery kovaných výrobkov, veľkosť hmotnosti pohyblivých časti buchara a ich kineticku energiu.

8.2

Parovzdušné buchary

V parovzdušných bucharoch nositeľom energie je para alebo horúci vzduch. Stav pary alebo vzduchu ako pracovného média charakterizuje tlak p, teplota T a špecifický objem V. Tlak pary je 0,7 až 0,9 MPa a tlak vzduchu 0,6 až 0,8 MPa. Teplota prehriatia pary nemá byť vyššia ako 300oC, vzduchu 250oC. V bucharoch sa používa suchá nasýtená, mokrá a prehriata para. Pri mokrej pare proces rozpínania a stlačenia prebieha podľa vzťahu: p.V k = konšt . Pre mokrú paru k<1,135. Pri zjednodušených výpočtoch k = 1. Chyba pri výpočte je menšia ako 8%, čo sa pri technických výpočtoch pripúšťa. Parovzdušné buchary môžu pracovať aj s horúcim vzduchom, dodávaným z kompresorovej stanice. Zmena stavu vzduchu pri práci je daná adiabatou, kde SjF, TU Košice

110

KVTaR

Výrobná technika - Buchary k=1,4. Priebeh kompresie a expanzie pre paru a vzduch prebieha rôzne. Keď v začiatočnom stave používame zohriatu paru, expanzia pary prebieha podľa krivky odpovedajúcej vzťahu pV=konšt. Keď sa použije zohriaty vzduch, expanzia vzduchu prebieha podľa krivky, zodpovedajúcej vzťahu pV1,4= konšt. Keď porovnávame prácu pri použití pary a vzduchu, potom 1 kg suchej nasýtenej pary vykoná prácu podstatne prevyšujúcu prácu 1 kg horúceho vzduchu. To sa vysvetľuje tým, že špecifický objem zohriatej pary v jeho východiskovom stave je väčší, ako špecifický objem horúceho vzduchu. Základné princípy parovzdušných bucharov sú na obr. 24.3 . Parovzdušné bucharary sa vyrábajú jednočinné aj dvojčinné. Používajú sa na voľné aj zápustkové kovanie. Podľa konštrukcie stojana môžu byť jednostojanové a dvojstojanové.

Obr. 24.3 Základné princípy parovzdušných bucharov

8.2.1 Parovzdušné jednostojanové dvojčinné buchary Používajú sa pre všetky druhý prác voľného kovania (obr. 24.4). Pri kovaní v zápustkách uprednostňujeme dvojstojanový buchar, ktorý má vedenie barana presnejšie a tuhšie, zasahujúce až do manipulačného kovacieho priestoru. Jednostojanové buchary poháňa vzduch alebo para. Prevádzkový tlak je od 0,7 do 0,9 MPa. Riadenie týchto bucharov môže byť samočinné s piestovým posúvačom alebo ručné ventilové. Ručným riadením sa dosahuje menší počet zdvihov ako samočinným riadením. jednostojanové dvojčinné buchary sa používajú na také práce, ktoré potrebujú viac jednotlivých úderov. Môžu sa na nich kovať výkovky s východiskovými rozmermi 80 až 380 mm výšky alebo priemeru. U nás sú normalizované jednostojanové buchary v dvojakom vyhotovení a v šiestich veľkostiach s hmotnosťou barana do 2 000 kg.

SjF, TU Košice

111

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

8.2.2 Parovzdušné dvojstojanové dvojčinné buchary Dvojstojanové dvojčinné buchary (obr. 24.5) sú najrozšírenejšie parovzdušné buchary. Používajú sa na voľné a zápustkové kovanie. Základnými uzlami buchara sú stojan 1, valec 3, pohyblivé časti 12 (piest, piestnica, baran, horná časť zápustky). šabota 4, riadiaci systém 5 a mazací systém. Nosný systém sa skladá z dvoch stojanov – pravého 6 a ľavého 7, spojených priečnikom 2. Dolu sú stojany upevnené na šabotu 4 skrutkami 9. K pohyblivým častiam patrí baran 11, piestna tyč 12, piest 13, horná polovica zápustky alebo kovadlo 15. K hlavným pracovným uzlom barana

Obr. 24.4 Parovzdušný jednostojanový dvojčinný buchar patrí valec 3, vnútri ktorého je piest 13. Na hornej strane valca 3 je tlmiaci valec 16 s piestom 17. Vo valci 3 je zalisovaná vložka 18, z tepelne spracovanej liatiny. Paru alebo vzduch do valca 3 rozdeľuje posúvač 10. Škrtiaci ventil 14 je zviazaný ťahadlom 19 s pákou ovládajúcou posúvač 10. Pákou 20 sa reguluje poloha škrtiaceho ventilu 14 proti polohe posúvača 10 a pedála 8. Dvojčinné dvojstojanové buchary sú osobitne vhodné na kovanie vo viacdutinových zápustkách. Ich menovitá energia je 100 až 250 kJ. SjF, TU Košice

112

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Parné rýchlobežné buchary v SR sú normalizované s hmotnosťou barana 500, 800, 1200, 1600 a 2 500 kg.

Obr. 24.5 Parovzdušný dvojstojanový dvojčinný buchar

Obr. 24.6 Dvojstojanový buchar na voľné kovanie SjF, TU Košice

113

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Dvojstojanové buchary na voľné kovanie sú stavané na ručné riadenie (obr. 24.6). Tieto buchary sa používajú väčšinou na kovanie jednoduchých výkovkov strednej veľkosti.

Obr. 24.7 Parovzdušný dvojstojinový mostový buchar Na kovanie výkovkov veľkých rozmerov používajú sa mostové buchary (obr. 24.7), ktoré majú energiu úderu až 250 kJ. Tieto buchary charakterizuje to, že majú medzi stojanmi veľký kovací priestor. Parovzdušné dvojčinné dvojstojanové buchary pre voľné a zápustkové kovanie sa líšia najmä v konštrukcii stojana. Buchary pre voľné kovanie majú väčší pracovný a manipulačný priestor ako buchary pre zápustkové kovanie. Rozdiel vidno na na obr. 24.8.

Obr. 24.8 Porovnanie dvojstojanových buharov a – buchar na voľné kovanie; b – buchar na zápustkové kovanie

SjF, TU Košice

114

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

8.2.3 Dvojstojanové jednočinné parovzdušné buchary Tieto buchary sú známe pod názvom vzduchové padacie buchary. Sú to jednočinné buchary, pri ktorých stlačený vzduch sa používa na zdvíhanie barana do hornej východiskovej polohy. Zdvihový mechanizmus je tenká piestna tyč s piestom. Konštruujú sa s úderovou prácou do 50 kJ, pri hmotnosti barana až 4000 kg. Pri týchto bucharoch úderový efekt možno dosiahnuť iba potenciálnou energiou, preto môžu mať piestnu tyč s menším priemerom. Pri týchto bucharoch podľa zistených hodnôt z praxe sa uvažuje sila na zdvih barana: F = x.G = (2 až 3).G (N), Ďalej pre túto silu platí: π F = .D12 .p (N), 4 a pre priemer piesta: 4.G D1 = (m), p kde: G je hmotnosť pohyblivých častí buchara, p – pracovný tlak. Princíp pohonu jednočinného parovzdušného buchara je na obr. 24.9. Na riadenie buchara sa používajú tri ventily. Ventil 1 vtokový, ventil 2 výtokový a ventil 3 vyrovnáva tlak nad piestom. Ventil 3 je nastavený tak, že po presunutí piesta cez výfukové otvory v hornej časti valca nad piestom sa vytvorí vzduchová poduška na zabrzdenie pohybujúcich sa častí a zamedzí sa tým narazenie piesta na horné veko.

Obr. 7.9 Parovzdušný dvojstojinový jednočinný buchar Obr. 24.9 Princíp pohonu jednočinného buchara SjF, TU Košice

115

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Buchar má ručné riadenie. Vyvažovač A v pokojnej polohe pružinami uzatvára ventil 1 a ventil 2. Po stlačení riadiacej páky otvorí sa ventil 2 a baran vykoná pracovný zdvih. Spätný zdvih barana do hornej polohy je po presunutí páky, uzavretí ventilu 2 a otvorení ventilu 1.

8.2.4 Parovzdušné buchary s krátkym zdvihom Majú veľkú výrobnosť dosiahnutú zmenšením zdvihu a presné vedenia barana. Na obr. 24.10 je buchar firmy Beche s krátkym zdvihom, ktorý má dobré prevádzkové vlastnosti a je vhodný na kovanie vo viacdutinových zápustkách. Môže sa používať aj na predlžovanie tyči s nasledujúcim zápustkovým kovaním. Dosahuje 90 až 100 úderov za minútu. Čas dotyku zápustiek s výkovkom je veľmi malý, a tým sa zvyšuje životnosť zápustiek. Tieto buchary obyčajne poháňa vzduch z centrálneho rozvodu alebo vlastného kompresora. Pri použití kompresora zohrievanie vzduchu nie je potrebné, pretože vzduch stlačovaný kompresorom je asi 150oC teplý. Zdvih barana je 400 až 570 mm.

Obr. 24.10 Parovzdušný buchar s krátkym zdvihom a – konštrukčná schéma; b – schéma rozvodu; 1 – vstupný ventil; 2 – výfukový ventil; 3 – zásobníky vzduchu; 4 – rozvádzač; 5 – ovládanie ventilov; 6 – nožné ovládanie

SjF, TU Košice

116

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Tieto buchary majú nízku stavebnú výšku asi 3,2 až 4,4 m. Pomer hmotnosti barana k šabote je minimálne 1:23. Prednosťou týchto bucharov je, že šabota a stojan majú veľmi tuhú väzbu, a tak sa zabezpečí veľká presnosť kovania. Opísané buchary možno aj programovo riadiť. Možno tak používať rôzne sily úderu s rozdielnym počtom rázov v ľubovoľnom poradí. Parovzdušné buchary s krátkym zdvihom sa používajú na výrobu výkovkov do osobných automobilov ako napr. ozubených kolies, malých ojníc, vačkových hriadeľov, hnacích hriadeľov, vačiek a pod.

8.2.5 Riadenie parovzdušných bucharov Na riadenie práce buchara používajú sa riadiace mechanizmy, ktoré podľa druhu použitého rozvádzača pracovného média rozdeľujeme na ventilové a posúvačové. Podľa spôsobu riadenia sú: • ručné, • samočinné, • kombinované, • programovo riadené. Ručné riadenie je ventilové alebo posúvačové. Toto riadenie sa používa len pri bucharoch so silnými a jednotlivými údermi. Samočinné riadenie sa vyrába väčšinou ako posúvačové. Pohyb posúvača je zviazaný s pohybom barana. Keď je riadiaci posúvač nastavený na určitú polohu, dosahujú sa stále rovnaké údery. Kombinované riadenie je kombinácia ručného a automatického riadenia. Programové riadenie má nastavený program kovania, ktorý závisí od času, alebo dráhy kovania, resp. od obidvoch. V súčasnosti sa na riadenie používajú väčšinou posúvačové rozvody. Pri posúvačovom rozvode sa pohyb barana viaže na pohyb posúvača. Rozdiel v riadení zápustkových bucharov a bucharov pre voľné kovanie vyplýva z toho, že na zápustkovom buchare kuje jeden pracovník – kováč. Pri kovaní má ruky zamestnané a buchar riadi nohou. Pri voľnom kovaní na parovzdušných bucharoch buchar riadi riadič – mechanik a kovanie riadi kováč. Mechanik a kováč sa o potrebných úderoch dorozumievajú signálmi. Parovzdušné buchary pre voľné kovanie sa ovládajú ručne.

8.3

Pneumatické buchary

Pneumatické alebo kompresorové buchary majú vlastný kompresor a nezávisia od centrálneho rozvodu vzduchu. Používajú sa najmä na voľné kovanie a utĺkanie za tepla. Spotreba energie týchto bucharov je asi o 20% nižšie ako pri rovnako silných dvojčinných parovzdušných bucharoch. Kondenzát sa pri týchto bucharoch nevyskytuje, pretože pracujú s uzavretým cyklom suchého vzduchu.

SjF, TU Košice

117

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Princíp pneumatického buchara je na obr. 24.11. Pri otáčaní kľukového hriadeľa 1 ojnicou 2 sa pohybuje piest kompresora 3. Pohyb barana 4, ktorého súčasťou je aj pracovný piest a piestnica sa kopíruje podľa pohybu piesta kompresora 3 s určitým fázovým oneskorením. Pneumatické buchary sa rozdeľujú na jednočinné a dvojčinné.

Obr. 24.12 Konštrukcia dvojčinného pneumatického buchara Najpoužívanejšie pneumatické buchary sú dvojčinné buchary (obr. 24.12). Kompresor v týchto bucharoch tvorí s pracovným valcom buchara konštrukčne jeden celok. Pohon je od elektromotora cez kľukový mechanizmus. Pneumatické buchary so svojimi vlastnosťami, ako je napr. pohotovosť, citlivosť regulovania energie úderu, dobrá účinnosť a iné vyrovnávajú ostatným

Obr. 24.11 Princíp pneumatického buchara 1 – kľukový hriadeľ; 2 – ojnica; 3 – piest kompresora; 4 baran SjF, TU Košice

118

KVTaR

Výrobná technika - Buchary bucharom. Svoje uplatnenie nachádzajú v udržbárskych dielňach, roľníckych družstvách na kovanie poľnohospodárskeho náradia a pri výrobe menších výkovkov voľným kovaním.

8.3.1 Princíp práce pneumatického buchara Ako vyplýva z obr. 24.13 piest kompresora poháňa elektromotor cez kľukový mechanizmus. Pracovný piest, ktorý je súčasťou barana sa uvádza do činnosti tlakom vzduchu v hornom alebo dolnom priestore pracovného valca. Jednému dvojzdvihu piesta kompresora zodpovedá jeden dvojzdvih barana. Počet úderov barana sa rovná počtu otáčok kľuky, pritom nezávisí od energie úderu, ani od veľkosti zdvihu. Ako začiatočná poloha piestov sa berie poloha, keď piest kompresora je v hornom úvrati, uhol kľuky α= 0 a baran v dolnom úvrati.

Obr. 24.13 Princíp práce dvojčinného pneumatického V začiatočnej (východiskovej) polohe piestov horné a dolné objemy valcov sú spojené s atmosférou a začiatočný tlak vzduchu sa rovná atmosferickému. Pri chode piesta kompresora smerom dolu v dolnom priestore valca nastáva postupné stlačenie vzduchu. V hornom priestore naproti tomu nastáva podtlak. V takej polohe kľuky, keď nastáva taký rozdiel tlakov dolného a horného priestoru valcov, že sa premôže hmotnosť barana a trenie, začne baran stúpať hore. Pritom uhol kľuky α=α1. Od toho okamihu pohyb barana sa zrýchľuje v závislosti od rozdielu tlakov nad a pod piestom. Pri α=α2, keď piest kompresora je v dolnom úvrati, horné priestory valcov sa pomocou preplachovacích kanálikov spoja s atmosférou. Pritom vzduch vnikne do horných priestorov valcov a využije sa pri spätnom údere barana. V nasledujúcom časovom momente sa začne pohybovať piest kompresora hore a pritom má rovnaký smer pohybu ako baran. Pri uhle α=α′3 nastáva zakrytie horného rozvodného kanála hranou pracovného piesta, a tým zastavenie barana v hornom úvrati. Odkrytie rozvádzacieho kanála pri spätnom chode je pri α=α′3 , ktorý je menší ako 360° sa horné a dolné valce spoja s atmosférou a cyklus sa opakuje. SjF, TU Košice

119

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

8.3.2 Ovládanie pneumatických bucharov K rozvodu buchara patria dva otočné valcové posúvače. Posúvače spája páka. Ovládanie musí zaručovať chod naprázdno, držanie barana v hornom úvrati, kovanie a tlačenie výkovku na nákovu (obr. 24.14). Pri behu naprázdno (obr. 24.14a) sú obidva posúvače spojené na obidvoch stranách valca s atmosferickým vzduchom. Baran leží na kovadline a alebo na

Obr. 24.14 Schéma rozvodu vzduchu pneumatického buchara a – stredná poloha posúvačov; 1 – horný otočný posúvač; 2 – teleso horného posúvača; 3 – stredný posúvač; 4 – teleso dolného posúvača; 5 – dolný posúvač; b – pokojná poloha, kompresor pracuje naprázdno; c – poloha pre maximálne pracovné údery; d – poloha pre tlačenie barana smerom dole Obr. 24.15 Pružinový buchar zápustke. Spotreba energie je malá. Držanie barana v hornom úvrati zabezpečuje spojenie dolných strán valcov, pričom baran sa kmitavým pohybom drží v hornej polohe (obr. 24.14b). Pri kovaní obidve strany valca kompresora (obr. 24.14c) sú spojené s oboma stranami valca barana. Baran pracuje v rytme s otáčkami kľukového hriadeľa. Tieto zdvihy možno regulovať od nízkych do stredných a silných úderov tým, že dolný tlak vzduchu sa podľa potreby škrtí.

8.4

Mechanické buchary

Mechanické buchary tvoria skupinu bucharov, ktoré poháňajú elektromotory a energiu z elektromotora na baran buchara prenášajú mechanické transformačné mechanizmy. K mechanickým bucharom patria pružinové, trecie s doskou a reťazové buchary.

8.4.1 Pružinové buchary Pri pružinových bucharoch baran poháňa kľukový mechanizmus. Medzi kľukovým mechanizmom a baranom je pružný člen, najčastejšie listové pružiny. Iba staršie vyhotovenie bucharov má oblúkové pružiny. Pružinové buchary (obr. 24.15) sa vyrábajú s hmotnosťou barana od 15 do 110 kg. Stojan je vyhotovený tak, že obsluha môže pracovať z troch strán. Buchar je SjF, TU Košice 120 KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Obr. 24.16 Princíp padacieho buchara konštrukčne jednoduchý a jeho obsluha a údržba je ľahká a lacná. Tieto buchary sa používajú najmä v malých kováčniach. Veľký počet zdvihov za minútu umožňuje na malých bucharoch vykovať výkovok na jeden ohrev. V súčasnej dobe sa už prakticky nevyrábajú.

8.4.2 Doskové padacie buchary Pracovné časti týchto bucharov sa skladajú z barana, dosky upevnenej na barane klinom, stojana, šaboty a zdvíhacieho mechanizmu (obr. 24.16). Doska je uložená medzi dvoma alebo štyrmi kladkami. Dve kladky sú hnacie a dve prítlačné. Pri otáčaní hnacích kladiek elektromotorom a po pritlačení dosky prítlačnými kladkami na hnacie kladky, medzi kladkami a doskou vzniknú trecie sily, ktoré zdvíhajú dosku, a tým aj baran do hornej pracovnej polohy. Po odsunutí prítlačných kladiek baran s doskou padá a uskutočňuje pracovný zdvih. Tieto buchary sa vyrábali s hmotnosťou barana 500 až 2 500 kg. Zdvih barana je regulovateľný dorazom od 0 do 1 500 mm. Počet zdvihov buchara závisí od veľkosti zdvihu v rozsahu od 35 do 70 za minútu. Zdv9hac9 mechanizmus má 1 až 3 dosky z impregnovaného červeného smreku, jaseňa, duba, alebo zo syntetických drevovlaknitých dosiek, ktoré sú uložené vedľa seba. Hospodárnosť týchto bucharov sa posudzuje podľa spotreby dosiek. Na hospodárnosť najviac vplýva opotrebenie na zrýchľovacom a spomaľovacom úseku. Okrem toho sa doska vplyvom zrýchlenia pri údere namáha, čo znižuje jej životnosť. V súčasnej dobe sa nevyrábajú.

8.4.3 Reťazové padacie buchary SjF, TU Košice

121

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Obr.24.17 Reťaz. padací buchar Reťazové padacie buchary (obr. 24.17) odstraňujú niektoré nevýhody doskových bucharov. Použitie bucharov je najvýhodnejšie pri kovaní vo viacdutinových zápustkách. Reťaz je pružne spojená s baranom a životnosť tohto zdvihového mechanizmu je veľká. Možný počet úderov pri plnom zdvihu je asi 45 až 55 za minútu, pri kratších zdvihoch 80 až 100 za minútu. Maximálna úderová práca je 10 kJ a rozsah ich použitia je väčší ako pri doskových a vzduchových bucharoch. Rýchlosť na začiatku zdvihu barana musí mať určitý pomer k odrazovej rýchlosti barana, aby sa reťaz zbytočne veľmi nenamáhala. keďže pri kovaní je ráz nedokonale elastický, leží súčiniteľ rázu v intervale 1>k > 0. Súčiniteľ rázu musí byť braný do úvahy v závislosti od padacej rýchlosti barana.

8.5

Protibežné buchary

Protibežné buchary podľa konštrukcie a vzájomnej väzby proti sebe sa pohybujúcich úderných častí rozdeľujeme na: • protibežné so zviazaným pohonom, • protibežné s nezávislým pohonom. Rozdelenie protibežných bucharov je na obr. 24.18. Protibežné buchary môžu mať úderné časti s rovnakou a nerovnakou hmotnosťou. Ich usporiadanie môže byť vertikálne alebo horizontálne. Dva barany (obr. 24.19) horný a dolný sa pohybujú proti sebe. Aby tvárnenie prebehlo v rovine dotyku nástroja, treba dodržať podmienku: m1.v1 = m2.v2 = m. v . SjF, TU Košice

122

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Keď m1=m2=m – hmotnosť pohybujúcich sa hmôt, v1=v2=v – rýchlosť pohybujúcich sa hmôt. Kinetická energia buchara: 1 1 Ek = m1.v12 + m2.v22 = m.v2 2 2 V praxi je hmotnosť dolného barana niekedy 10 až 20% väčšia, ako hmotnosť horného barana. Rýchlosť obidvoch baranov je rovnaká. Čiže m2v2 > m1v1, čo spôsobuje počas tvárnenia zdvih obidvoch baranov s tvárneným materiálom smerom hore. To sa využíva pri bucharoch s mechanickou pásnicovou väzbou na odľahčenie pásov počas úderu. Hmotnosť baranov je nepriamo úmerná ich zdvihu. Jeden z baranov je ovládaný parou, vzduchom, hydraulicky alebo mechanicky.

Obr. 24.18 Rozdelenie protibežných bucharov

SjF, TU Košice

123

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Pohyb dolného barana s horným je zviazaný mechanicky alebo hydraulicky (obr.7.19).

8.5.1 Protibežné bezšabotové buchary so zviazaným pohonom K protibežným bucharom so zviazaným pohonom patria buchary s pákovou väzbou, s pásnicovou väzbou a s hydraulickou väzbou.

Obr. 24.19 Princípy protibežných bucharov a – s pákovou väzbou; b – s pásnicovou väzbou; c – s hydraulickou väzbou Protibežné buchary s pákovou väzbou Tieto buchary sa používajú málo. Sú to ľahké buchary s pracovným zdvihom do 600 mm. V dôsledku pružných síl po údere sa barany odrazia od seba. Tvrdá kinematická páková väzba zabraňuje odrazu, preto sa vkladajú do tejto väzby pružné články v podobe pružín (obr. 24.20). V praxi sú tieto pružiny najslabším článkom bucharov s pákovou väzbou. Pákový systém väzby nedovoľuje použiť barany s rôznou hmotnosťou. Protibežné buchary s pásnicovou väzbou Protibežné buchary s pásnicovou väzbou sa osvedčili lepšie ako buchary s pákovou väzbou (obr. 24.21). Vyrábajú sa s energiou do 500 kJ. Spodný baran má hmotnosť väčšiu ako horný baran. Pri práci buchara po údere sa preto obidva barany s nástrojom posunú smerom hore a tým je odľahčená pásnicová väzba baranov. Pohon je najčastejšie parovzdušný. Ovládanie a riadenie buchara je podobné ako pri parovzdušných bucharoch so šabotou.

SjF, TU Košice

124

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Pásnice, ktorými sú

Obr. 24.20 Schéma protibežného buchara s pákovou väzbou a – parovzdušný pohon buchara; b – mechanický pohon buchara zviazané barany sú z oceľových pásov valcovaných za studena hrúbky 0,5 až 0,6 mm. Materiál pásov má pevnosť σpt=1 300 až 1 600 MPa. Počet pásov v každej pásnici je podľa veľkosti buchara od 20 do 40 kusov. Šírka pásov 100 až 300 mm. Životnosť pásnic je 500 až 600 hodín prevádzky. Na buchare možno kovať, kým 1/3 pásov nie je poškodená. Pásy sa poškodzujú najmä pri upevňovacích otvoroch. Aby sa všetky pásy pri práci na buchare rovnomerne namáhali, musia sa otvory na pásoch vŕtať pri ich rovnakom napnutí. Pred vŕtaním sa pásy napínajú v špeciálnom prípravku.

Obr. 24.21 Protibežný buchar s pásnicovou väzbou SjF, TU Košice

125

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Pásy, sú upevnené k hornému a dolnému tlmiču päťkou. Konštrukcia päťky na upevnenie pása k hornému tlmiču na obr. 24.22. V tlmiči sa na tlmenie rázu používajú gumové kotúče. Medzi gumové kotúče sa vkladajú oceľové kotúče, najmä

Obr. 24.22 Upevnenie pásov k hornému baranugumových kotúčov je obyčajne 6. Dolný tlmič znázornený na v hornom tlmiči. Počet obr. 24.23 má gumové kotúče bez vystuženia oceľovými kotúčmi. Dolný tlmič , o ktorý sa opiera baran, na konci spätného zdvihu má na zmenšenie tvrdosti zväzku gumových kotúčov niekedy prevŕtané otvory. U protibežných bucharov s pásnicovou väzbou čapy a pásnice sú dynamicky namáhané dvakrát za pracovný cyklus. Namáhanie sa prenáša do rámu stroja. Vznikajúce chvenie veľkých protibežných bucharov sa prenáša do základu a je tak veľké, že je potrebná izolácia základov. V posledných rokoch sa používa na

Obr. 24.23 Upevnenie pásov k dolnému baranu vyrovnanie zaťaženia pásnic a na utlmenie rámov špeciálne kompenzačné zariadenie (obr. 24.24). Kladka 5 je namontovaná na páke 3, ktorá je otočná okolo hriadeľa 4, upevneného na stojane bucharu. Plunžer hydromotora 8 upevnený na stojane 1 je spojený cez konzolu 6 a ťahadla 7 s hriadeľom 2. SjF, TU Košice

126

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Obr. 24.24 Princíp protibežného buchara so zariadením na tlmenie rázov 1 – stojan; 2 – hriadeľ; 3 – páka; 4 – hriadeľ; 5 – kladka; 6 – konzola; 7 – ťahadlo; 8 – plunžer hydromotora Protibežné buchary s pásnicovou väzbou sú najrozšírenejšie protibežné buchary. Pohon týchto bucharov je parovzdušný. Protibežné buchary s hydraulickou väzbou Na kovanie veľkých výkovkov s energiou úderu až 1 300 kJ sa stavajú buchary s hydraulickou väzbou baranov. Pracujú na princípe spojených nádob. Mechanizmus väzby je na obr. 24.25. Maximálna dĺžka zápustky je až 5 m. Hmotnosť každého barana je až 150 t, celková hmotnosť buchara až 1 200 t. Maximálny počet úderov je 40 za minútu. Pracovné médium je para alebo vzduch. Rozvod sa ovláda hydraulickým posilňovačom. Tlak oleja v spojených hydraulických valcoch je 16 MPa. Odpory v hydraulickom obvode závisia od rýchlosti pretekania pracovnej kvapaliny v potrubí a vo valcoch, preto rýchlosť úderov baranov nemá byť vyššia ako 2,5 až 2,7 m.s-1.

SjF, TU Košice

Obr. 24.25 Protibežný buchar s hydraulickou väzbou 127

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

8.5.2 Protibežné buchary s nezávislým pohonom Sú určené na zápustkové kovanie (obr. 24.26). Každý z obidvoch baranov, horný 1 a dolný 2, dostáva sa do pohybu nezávislým pohonom. Sú to v podstate dva parovzdušné buchary, ktorých riadenie je spriahnuté. Pracovným médiom môže byť para alebo stlačený vzduch. Buchary ovláda páka 3 cez posilňovač 4 a sústavu pák na rozvádzač 5 a 6 horného a dolného hydromotora 10 a 9. Horný hydromotor 10 má

Obr. 24.26 Schéma protibežného buchara s nezávislým pohonom baranov 1 – horný baran; 2 – dolný baran; 3 – ovládacia páka; 4 – posilňovač; 5 – horný rozvádzač; 6 – dolný rozvádzač; 7 – škrtiaci ventil; 8 – prívodné potrubie; 9 – dolný hydromotor; 10 – horný hydromotor; 11 – dolný mechanický tlmič; 12 – horný tlmič so vzduchovou poduškou; 13, 14 – zariadenie na automatické riadenie buchara; 15 – potrubie; 16, 17, 18 – ventily na odvod kondenzátu; 19, 20 – matice na zviazanie riadiacej hornej a dolnej pohonovej jednotky buchara; 21 – tlmič so vzduchovou poduškou; 22 – pracovný piest; 23, 24 – tlmič s tanierovým pružinami tlmič rázov 12 a dolný hydromotor 9 tlmič 11. Pri dlhšom zastavení stroja horný baran klesne dole a dolný na tlmič 11, preto pred spustením stroja cez pomocné potrubie 15 sa do dolnej dutiny hydromotora 10 vpúšťa para cez ventil 17. Kondenzát z horného hydromotora sa vypúšťa ventilom 16 a z dolného hydromotora ventilom 18. SjF, TU Košice

128

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Obr. 24.27 Bezšabotový parovzdušný buchar s nezávislým pohonom baranov Vzájomná väzba regulácie sa nastavuje vzájomnou polohou rozvádzača 5 a 6 a škrtiaceho ventilu 7 pootáčaním matíc 19 a 20. Pri práci buchara v prípade, že nie je správny chod baranov, energia úderu dolného barana sa tlmí tlmičom 21. Regulácia buchara je pomocou páky podobne, ako u parovzdušných bucharov so šabotou. Celkový pohľad na bezšabotový buchar s nezávislým pohonom baranov je na obr. 24.27.

8.5.3 Šabotové protibežné buchary Protibežné bezšabotové buchary sú vhodné na kovanie v jednodutinovej zápustke. Pre niektoré operácie kovania sú bezšabotové buchary nevhodné, napr. na vyťahovanie a pod. Nevýhody odstraňuje protibežný buchar so šabotou, pri ktorom celá hmotnosť sa SjF, TU Košice

Obr. 24.28 Protibežný buchar so šabotou 129

KVTaR

Výrobná technika - Buchary zúčastňuje na protiúdere (obr. 24.28). Protiúder vzniká pôsobením reaktívnej sily F2=F1 od nositeľa energie v hydromotore 2. Tlmenie pri spätnom pohybe je tlakom vzduchu alebo kvapaliny vo valci tlmiča 1. Buchar pri práci sa pohybuje vo vedení 3.

8.5.4 Horizontálne protibežné buchary Horizontálne protibežné buchary sú známe pod názvom impaktory. Používajú sa na kovanie v zápustkách, aj na voľné kovanie. Princíp týchto bucharov je na obr. 24.29. Barany 1 a 2 sa dostavujú do protiúderu pôsobením stlačeného vzduchu alebo pary, ktorá sa dávkuje osobitne pre ľavý a pravý hydromotor motor 4. Rozvádzače v pohone 5 a 6 sú napojené na zdroj energie. Polovýrobok 7 je vedený dopravníkom 8 a 9 s chápadlami do roviny rázu.

Obr. 24.29 Principiálna schéma protibežného buchara s horizontálnym pohybom baranov Spomínané buchary sa používajú na dokončovacie práce s tvárnením v jednej dutine. Vyrábajú sa s energiou úderu do 550 kJ. Pri neprerušovanom chode dosahujú až 180 zdvihov za minútu.

8.6

Vysokorýchlostné buchary

Na kovanie ťažko tvárniteľných materiálov s vysokým deformačným odporom, vysokouhlíkových a legovaných vysokopevných ocelí, žiarupevných, antikoróznych ocelí a na kovanie Mo, Cr, W sa používajú vysokorýchlostné buchary. Princíp tvárnenia vysokými rýchlosťami sa vyznačuje tým, že nástroj na tvárnený materiál dopadá vysokou rýchlosťou. Dopadová rýchlosť nástroja ovplyvňuje deformačnú rýchlosť tvárneného materiálu. Je známe, že so zvyšovaním deformačnej rýchlosti tvárnenia rastie aj pretvárny odpor tvárneného materiálu. Je tom jav, ktorý z energetického hľadiska záporne ovplyvňuje tvárniaci proces. Rýchlym pretvorením tvárneného materiálu vzniká tiež tzv. tepelný efekt. Časť energie dodanej bucharom počas tvárniaceho procesu sa mení v teplo. Teplo z tvárneného materiálu nie je dostatočne rýchlo odvádzané do okolia, a tak sa zvyšuje teplota materiálu. Tepelný efekt pri určitých rýchlostiach tvárnenia vyvažuje negatívny vplyv pretvárneho odporu, ktorý stúpa so zvýšujúcimi sa rýchlosťami tvárnenia. Optimum tvárniacej rýchlosti, pri ktorej prevláda kladný vplyv tepelného efektu nad záporným SjF, TU Košice

130

KVTaR

Výrobná technika - Buchary vplyvom zvyšujúceho sa pretvárneho odporu je 10 až 30 m.s-1. Pri nižších rýchlostiach sa ešte tepelný efekt výrazne neprejaví. Podľa nositeľa energie v súčasnosti vyrábané vysokorýchlostné buchary možno rozdeliť do troch skupín: • prvú skupinu tvoria vysokorýchlostné buchary pracujúce so stlačeným dusíkom. Pri týchto bucharoch sa používa uzavretý systém pracovného média; • druhú skupinu tvoria vysokorýchlostné buchary, v ktorých nositeľom energie je stlačený vzduch. Buchary pracujú s otvoreným systémom pracovného média; • tretiu skupinu vysokorýchlostných bucharov tvoria buchary pracujúce na princípe výbušného motora.

8.6.1 Vysokorýchlostné buchary pracujúce so stlačeným dusíkom Princíp vysokorýchlostného bucharu s uzavretým systémom pracovného média je na obr. 24.30. Predstaviteľom týchto bucharov je buchar Dynapak. Zdvih barana 9 z dolnej polohy do hornej je dvoma pomocnými hydromotormi 10. V okamihu, keď sa horná plocha piesta 6 pritlačí na prstencové tesnenie 4, ktoré je upevnené na hornej časti valca 8, z priestoru medzi tesnením 4 je vypustený stlačený plyn otvorom 5. Baran sa drží v hornej polohe tlakom plynu, ktorý pôsobí na piest 6. Zdvíhacie zariadenie 10 sa spustí do dolnej polohy. Cez otvor 7 sa do valca 8 dopĺňa dusík. Objem valca 8 je 3 až 4-krát väčší ako objem, ktorý uvoľní plunžer pri pracovnom zdvihu. Veľkosť zdvihu barana buchara je konštantná a energia rázu závisí od tlaku vo valci 8. Veľkosť tlaku sa nastavuje regulátorom podľa rozmerov výkovku v rozsahu 10 až 100% nominálneho tlaku. Pracovný zdvih sa uskutoční stlačením tlačidla na dodávku stlačeného plynu cez otvor 5. Baran 9 padá dole a urýchľuje ho tlak plynu na piest 6. Aj reaktívnym

Obr. 24.30 Princíp vysokorýchlostného buchara DYNAPAK 1 – pneumatický tlmič; 2 – horný vyhadzovač; 3 – rám buchara; 4 – tesnenie; 5 – otvor; 6 – čelo piesta; 7 – otvor pre prívod stlačeného dusíka; 8 – pracovný valec; 9 – baran; 10 – zdvíhacie zariadenie barana; 11 – vedenie telesa rámu buchara SjF, TU Košice

131

KVTaR

Výrobná technika - Buchary pôsobením plynu na čelo piesta 6 a na hlavu valca sa posunie rám stroja vo vodiacich lištách 11 proti baranu. Hotový výkovok sa zo zápustky vysúva vyhadzovačom 2. Držanie barana v hornej polohe je silou Fn od nízkeho tlaku na dolnú plochu piesta. Sila Fn musí byť väčšia ako súčet tiažovej sily barana G b a sily od vysokého tlaku Fb pôsobiaceho na plochu S s priemerom dy : Fn > Fb + Gb. Tlak dusíka je do 14 MPa a tlak plynu zo spodnej časti (nízky tlak) 0,3 až 0,5 MPa. Účinnosť buchara η=0,59 až 0,63.

8.6.2 Vysokorýchlostné buchary pracujúce so stlačeným vzduchom Do tejto skupiny patrí buchar „YVK“ vyvinutý v k. p. ŽĎAS. Na obr. 24.31 je princíp bucharu YVK. Má pneumaticko – hydraulický pohon. Vo vedení 5 sa pohybuje rám stroja 4, uložený na pneumaticko – hydraulickom tlmiacom zariadení 7. V protibežnej časti je pneumatický expanzný valec 2, do ktorého zasahuje baran 3. Baran 3 sa dvíha do hornej východiskovej polohy hydraulickým piestom 10 s piestnicou 8. Piest 10 je uložený v pomocnom hydraulickom valci 1 umiestnenom nad expanzným valcom 2. Pomocou piesta 10 a piestnice 8 je baran 3 dvíhaný do hornej polohy. Držanie barana v hornej polohe je podobné ako pri buchare Dynapak tým, že v expanznom valci 2 je určitý pretlak plynu a po dosadnutí barana 3 na tesnenie je priestor medzi tesnením a čelom barana spojený s atmosférou. Ako pracovné médium sa používa stlačený vzduch o 7 MPa. Po zdvihnutí barana 3 a jeho zachytení v hornej polohe, piest 10 s piestnicou 8 sa posunie do spodnej polohy, a tým je buchar pripravený na pracovný zdvih. Tlak vzduchu vo valci 2 možno regulovať od 0,6 do 7 MPa. Pracovný zdvih nastane po pustení vzduchu medzi tesnenie 11 a čelo barana 3. Buchar sa ovláda elektropneumaticky.

8.6.3 Vysokorýchlostné buchary pracujúce na princípe výbušného motora Pri bucharoch pracujúcich na princípe výbušného motora typu Petro – Forge odpadá fáza akumulácie energie v stlačenom plyne. Potrebná energia sa získava spaľovaním plynu v spaľovacej komore. Tieto stroje (obr. 24.32) sa vyrábajú so spaľovacou komorou s pracovným objemom 4 000 cm3. Vyvíjajú energiu úderu 14 kJ. Začiatočná rýchlosť rázu je približne 15 m.s-1. Zdvih piesta je 225 mm a jeho priemer 200 mm. Kovací cyklus trvá priemerne 1 sekundu.

SjF, TU Košice

132

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Buchar Petro – Forge zlučuje v sebe časti vysokorýchlostného buchara a výbušného motora. Celý pracovný cyklus trvá 4 takty. Pri spaľovaní paliva sa piest udržuje v hornej polohe tlakom 0,14 až 0,35 MPa. Tento vzduch sa privádza zo vzdušníka cez regulačný ventil s možnosťou nastavenia príslušného protitlaku. Výsledkom spaľovania je, že tlak plynov v spaľovacej komore sa zvyšuje 5 až 7 – krát, prekonáva odpor piesta a koná pracovný zdvih.

Obr. 24.31 Princíp vysokorýchlostného buchara YVK 1 – hydraulický valec; 2 – expanzný valec; 3 – baran; 4 – teleso rámu buchara; 5 – vedenie rámu; 6 – vyhadzovač; 7 – pneumatické tlmiče; 8 – piestnica; 9 – zápustka; 10 – piest; 11 – tesnenie

SjF, TU Košice

133

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

8.7

Hydraulické buchary

Nositeľom energie hydraulických bucharov je kvapalina. Ako pracovná kvapalina sa najčastejšie používa emulzia a minerálny olej. V súčasnosti sa vyrábajú hydraulické buchary jednočinné aj dvojčinné.

8.7.1 Jednočinné hydraulické buchary Jednočinné hydraulické buchary (obr. 24.33) kovajú v jednoduchých i viacdutinových zápustkách. Vyrábajú sa so zdvihom od 0,6 do 1,35 m, s hmotnosťou barana od 500 do 3 700 kg a s energiou rázu od 8 do 50 kJ.

SjF, TU Košice

134

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Obr. 24.32 Princíp vysokorýchlostného buchara Petro – Forge 1 – nasávací ventil; 2 – vstrekovacie zariadenie; 3 – zapaľovanie; 4 – výfukový ventil; 5 – čelo piesta; 6 – piet, piestna tyč, baran; 7 – pracovný valec

Obr. 24.33 Jednočinný hydraulický buchar

SjF, TU Košice

135

KVTaR

Výrobná technika - Buchary

Jednočinný hydraulický buchar pracuje podobne ako jednočinný padací mechanický buchar. Hydraulickým pohonom sa zdvíha baran do hornej východiskovej polohy. Pohyb barana a pohybujúcich sa častí z hornej do dolnej pracovnej polohy sa deje vplyvom ich hmotnosti. Pracovný tlak kvapaliny je 16 až 32 MPa. Hydraulické buchary majú dobrú účinnosť (až 75%). Počet úderov je 40 až 60 za minútu.

8.7.2 Dvojčinné hydraulické buchary Pohon dvojčinných hydraulických bucharov je hydrogenerátorovo – akumulátorový. Principiálna schéma je na obr. 24.34. Pracovná kvapalina sa dodáva od hydrogenerátora cez spätný ventil 5 k rozvádzaču 3. Spätná vetva obvodu je spojená s akumulátorom. Tesne pred úderom barana rozvádzač 3 automaticky uzatvára prívod pracovnej kvapaliny s vysokým tlakom a rozvádzač 2 spojí priestor priamočiareho hydromotora 1 nad piestom s nádržou 9. V hornej časti priamočiareho hydromotora poklesne tlak pracovnej kvapaliny. Spätný zdvih nasleduje bezprostredne po ukončení pracovného zdvihu.

Obr. 24.34 Schéma pohonu dvojčinného hydraulického buchara 1 – valec pracovného hydromotora; 2,3 – rozdeľovač; 4 – akumulátor; 5 – spätný ventil; 6 – poistný ventil; 7 – hydrogenerátor; 8 – elektromotor; 9 – nádrž Pracovný cyklus trvá dovtedy, kým je stlačený ovládací pedál riadenia buchara. Výškou stlačenia pedálu sa reguluje prietočné množstvo kvapaliny cez rozvádzač 3. Tým je riadená aj rýchlosť barana. Hydraulické dvojčinné buchary v súčasnosti sa vyrábajú s energiou úderu od 15 do 60 kJ s počtom zdvihov až 80 za minútu. Maximálny zdvih barana je 0,85 m. Hydraulické buchary pri pracovnom zdvihu na začiatku styku nástroja s tvárneným materiálom majú rýchlosť pohyblivých častí: vmax=

2.E k m

(m.s-1)

kde: vmax-max. rýchlosť barana pri dotyku s tvárneným materiálom, SjF, TU Košice

136

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Ek-kinetická energia pohybujúcich sa častí, m-hmotnosť pohybujúcich sa častí. Max. rýchlosť barana vmax obmedzuje rýchlosť kvapaliny v hydraulickom obvode a pohybuje sa od 1 do 7 m.s-1.

8.7.3 Vhodnosť použitia bucharov na kovanie Aj napriek prenikaniu lisov do kováční buchary sú stále najpoužívanejšími tvárniacimi strojmi na voľné a zápustkové kovanie. Vhodnosť použitia bucharov na kovanie je zjavná z porovnania práce buchara a lisu. Na obr. 24.35 je priebeh síl pri kovaní na lise a na obr. 24.36 priebeh síl pri kovaní na buchare. Pri kovaní na lise horná časť zápustky z1 sa premiestni z polohy I do polohy II a vykoná dráhu H1 bez

Obr. 24.35 Priebeh síl pri kovaní na hydraulickom lise

Obr. 24.36 Priebeh síl pri kovaní na spotreby energie na tvárnenie. Keď sa dotkne materiálu určeného na kovanie, v polohe II stúpne sila na nástroji na hodnotu F1. Pri ďalšom stlačení sa prekonáva pretvárny odpor a sila podľa krivky F=f(h). Stlačením na dráhe h2 do polohy III stúpa sila pomaly. Pri ďalšom stlačení stúpa pretvárny odpor, a tým prudko stúpa aj sila. Na konci zdvihu prebieha dolisovanie a pritom sú potrebné veľké sily. Výška stlačenia h3 medzi polohou III a IV, je v porovnaní s celkovým zdvihom malá. Na kovanie na lise sa vynaloží energia: SjF, TU Košice

137

KVTaR

Výrobná technika - Buchary h2 + h3

E1=

∫ F (h).dh

(J),

0

kde: F je najväčšia sila potrebná na kovanie (N), h2+h3 – pracovný zdvih (m). Sily pri kovaní na buchare sú 1,8 až 3 – násobne vyššie ako sily pri kovaní na lise. Práca na buchare sa nevykoná stlačením naraz, ako na lise, ale prerušovane, pretože rázová práca buchara obyčajne nestačí na tvárnenie výkovku jedným úderom. Pri jednom údere dosiahne sa rázová práca A a po prvom údere dosiahne sa stlačenie len o výšku h‛1, po druhom h‛2 atď. a až po poslednom údere dosiahneme požadované celkové stlačenie h‛. Plochy A sú pre jednotlivé údery buchara približne rovnaké. Pri poslednom údere dosiahne sa požadovaná najväčšia sila F2b. Stlačenie výkovku je pri poslednom údere malé. Pre konkrétny buchar možno z veľkosti posledného stlačenia posudzovať veľkosť sily, čiže namáhanie zápustky stroja. Pri centrickom pôsobení tvárniacich síl sú stojany bucharov, na rozdiel od lisov, veľmi málo zaťažené. Užitočné zaťaženie bucharov pri ráze neohraničuje žiadna menovitá sila, ako pri práci na lise a závisí iba od deformačného odporu výkovku. Teoreticky možno na buchare vyrábať výkovky ľubovoľných rozmerov, ktoré sa zmestia do pracovného priestoru. Pri kovaní na buchare čas styku nástroja s materiálom pri jednom údere je 20 až 30 – krát menší ako pri kovaní na rýchlobežnom lise. Celkový čas na kovanie je až 3 – krát väčší na buchare ako pri kovaní na lise. Ďalšou špecifickosťou kovania na buchare je, že materiál výkovku lepšie zateká do dutiny zápustky ako pri kovaní na lise. Preto veľké výkovky zložitejších tvarov sa v súčasnosti vyrábajú len na buchare. Pri porovnaní s kľukovými kovacími lismi vyplýva, že pri menšom vyťažení lisov ako 40% vo výrobe s malými sériami je výhodnejšie používať buchary. Použitie lisov je vhodné na tvárnenie za tepla v strednej a veľkosériovej výrobe pri kovaní výkovkov malej a strednej hmotnosti.

8.8

Základy bucharov

Pri práci šabotových bucharov značná časť energie, ktorá sa nevyužije na deformáciu výkovku, sa spotrebuje na kmitanie šaboty a základu buchara. Základy bucharov sa vplyvom kmitania vo väčšej alebo menšej miere usadzujú. Sadanie základu je obyčajne nerovnomerné, čo zle vplýva na prácu buchara. Aby otrasy vyvolané údermi bucharov nevykazovali škodlivý účinok na základy ostatných zariadení, treba ohraničiť amplitúdu a frekvenciu ich kmitania. Najefektívnejší spôsob odstránenia kmitov základu nebezpečných pre budovy a škodlivých aj pre zdravie ľudí je ich tlmenie. Tlmenie chvenia zmenšuje sily, pôsobiace na základ pri údere barana. Tlmenie spočíva v tom, že železobetónový blok, na ktorom je postavený buchar, sa uloží na pružné časti, napr. pružiny, gumu, korok atď. Pružné časti sú uložené v základe buchara. Keď je tuhosť pružných elementov menšia ako tuhosť základu, vzniká vysoký stupeň tlmenia chvenia buchara.

SjF, TU Košice

138

KVTaR

Výrobná technika - Buchary Konštrukcia základov Z konštrukčnej stránky sa základy rozdeľujú na oporné a zavesené. Pri opornej konštrukcii základov tlmiče vibrácií sú umiestnené pod blokom (obr. 7 37). Závesná konštrukcia základu je na obr. 24.38. V bloku sú zaliate nosníky nosnej konštrukcie. Závesná konštrukcia dovoľuje regulovať výškovú polohu

Obr. 24.37 Oporná konštrukcia základu buchara buchara. Podlaha pri buchare sa opiera o steny základovej jamy. Základová jama je odizolovaná od vibrácií a obsluha buchara nie je vystavená bezprostrednému vplyvu kmitania. Pri opornej konštrukcii pod zotrvačný blok buchara sa ukladajú pružné časti zachytávajúce chvenie buchara. V praxi sa používajú nasledujúce pružné časti:

Obr. 24.38 Závesná konštrukcia základu pružiny, guma, kvapalina, korok, drevo, organická a oceľová plsť a pod. Pri tlmení bucharov sa najviac používajú oceľové pružiny.

SjF, TU Košice

139

KVTaR

Výrobná technika - Skúšky geometrickej presnosti

9

SKÚŠKY GEOMETRICKEJ PRESNOSTI TS

Účelom týchto skúšok je overiť geometrickú presnosť výroby jednotlivých súčiastok a montáže tvárniaceho stroja. Výrobná presnosť má vplyv na presnosť výrobkov ale hlavne znižuje životnosť stroja a nástroja. Použivatelia stroja vyžadujú od jeho výrobcu funkčné zdôvodnenú presnosť, ktorá je potrebná pre zabezpečenie požadovanej životnosti a presnosti výrobkov. So zvyšovaním presnosti vyhotovenia stroja značne rastú výrobné náklady, preto nie je potrebné vyžadovať extrémne vysokú presnosť. Je potrebné tolerancie rozmerov súčiastok udržiavať v hospodárnych toleranciách. Meranie geometrickej presnosti sa vykonáva podľa noriem a u strojov, pre ktoré nie sú k dispozícii normy, meranie sa vykonáva podľa protokolov o meraní geometrickej presnosti, ktoré udáva výrobca. Namerané hodnoty sa porovnávajú s medznými hodnotami, ktoré udávajú výrobcovia alebo sú obsiahnuté v normách. V ďalšej časti je uvedený spôsob merania geometrickej presnosti, u Obr. 25.1 Meranie rovinnosti upínacej mechanických jednočinných lisoch so plochy stola stojanom tvaru písmena O a C. 1 – upínacia plocha stola; Geometrická presnosť sa musí zisťovať 2 – podložka; 3 – pravítko pri presne stanovených podmienkach: • lis musí byť upevnený na základe tak, aby upínacia plocha stola bola vo vodorovnej polohe s presnosťou ±0,2 mm/1000 mm, • pri meraní, kde je potrebný pohyb šmýkadla musí byť vôľa medzi vodiacimi plochami na šmýkadle a na stojane v predpísaných toleranciách. K meraniu sa používajú atesované kontrolné pravítka, uholníky, uchylkomery, základné mierky a meriace tŕne.

9.1

Meranie rovinnosti upínacej plochy stola a šmýkadla

Na upínaciu plochu stola sa v rôznych miestach a v rôznych smeroch priloží kontrolné pravítko podložené na dvoch miestach rovnako vysokými podložkami (obr. 25.1). Úchylka rovinnosti sa zisťuje vkladaním škarových mierok medzi pravíko a plochu stola. Podobne sa zisťuje aj rovinnosť upínacej plochy šmýkadla

9.2

Meranie rovnobežnosti upínacej plochy stola a šmýkadla

Meranie sa vykonáva pomocou uchylkomeru pripevneného na stojanku, ktorý sa posúva v dvoch rovinách po pravítku položenom na stole (obr. 25.2). Úchylky sa zisťujú v hornom a dolnom úvrati šmýkadla pri nastavenom najväčšom zdvihu a při najväčšej dĺžke ojnice (u lisoch, uktorých sa dĺžka ojnice dá meniť). U lisoch s prestaviteľným stolom sa meranie vykonáva v hornej a v dolnej polohe stola. SjF, TU Košice

140

KVTaR

Výrobná technika - Skúšky geometrickej presnosti

9.3

Meranie kolmosti pohybu šmýkadla k upínacej ploche stola

Meranie sa vykonáva pomocou uchylkomera upevneného pomocou držiaka v otvore šmýkadla. Dotyk uchylkomera sa kolmo dotyka uholníka položeného pomocou pravítka na upínaciu plochu stola (Obr. 25.3). Meranie sa vykonáva v dvoch polohách v osi A-A1 a B-B1 pri maximálnom zdvihu šmýkadla.

9.4

Meranie kolmosti osi otvoru v šmýkadle k upínacej ploche šmýkadla

Do upínacieho otvoru v šmýkadle sa vloží tŕň, na ktorom je otočne uložená objímka s ramenom dlhým 150 mm, na ktorom je upevnený uchylkomer, tak aby sa svojím hrotom dotýkal upínacej plochy šmýkadla. Meranie sa vykonáva otáčaním ramena s uchylkomerom o 360° (obr. 25.4).

9.5

Obr. 25.2 Meranie rovnobežnosti upínacej plochy stola a šmýkadla

Meranie hádzania zotrvačníka

Obr. 25.4 Meranie kolmosti osi otvoru šmýkadla k upínacej ploche šmýkadla

Obr. 25. 3 Meranie kolmosti pohybu šmýkadla k upínacej ploche stola Obvodové hádzanie SjF, TU Košice

141

KVTaR

Výrobná technika - Skúšky geometrickej presnosti

Uchýlkomer pomocou stojanka je upevnevý na stojane lisu a svojim hrotom sa dotyka obvodu zotrvačníka, s ktorým pootočíme okolo osi o 360°. Obvodové hádzanie je rozdiel najväčšej a najmenšej vzdialenosti otáčajúcej sa rotačnej plochy od osi otáčania (obr. 25.5 dole). Osové (čelné) hádzanie Uchýlkomer upevnený na stojane lisu sa svojím hrotom dotýka čela zotrvačníka vo vzdialenosti 10 mm od obvodu. Osové hádzanie je rozdiel medzi najväčšou a najmenšou vzdialenosťou otáčajúcej čelnej plochy od zvoleného pevného bodu v ktorom je upevnený uchýlkomer (obr. 25.5 hore).

Obr. 25.5 Meranie hádzania zotrvačníka

SjF, TU Košice

142

KVTaR

Výrobná technika - Bezpečnosť pri práci na tvárniacich strojoch

10 BEZPEČNOSŤ PRI PRÁCI NA TS Pri prevádzke tvárniacich strojov treba brať do úvahy všetky predpisy, normy a podmienky pre bezpečnú prevádzku strojov. Ide o normy STN 21 0301 až STN 21 0306 Presnosť tvárniacich strojov, STN 21 0701 až STN 21 0714 Bezpečnostné predpisy, STN 21 1402 až STN 21 1420 Upínanie na tvárniacich strojoch a pod. Normy a bezpečnostné predpisy zabezpečujú najmä ochranu obsluhy pred úrazom. Štatistika dokazuje, že pri práci na tvárnicich strojoch najväčší počet úrazov vzniká po vniknutí ruky do nebezpečného priestoru počas chodu šmýkadla. Preto bezpečnosť obsluhy pri práci zabezpečujú ochranné kryty, rozličné odťahovače rúk, našľapovacie mosty a v ostatnom čase svetelná ochrana.

10.1

Ochranné zariadenia tvárniacich strojov

Zariadenia pre bezpečnú prácu na kľukových lisoch sa rozdeľujú na: • zariadenia na vonkajšiu ochranu pracovného priestoru, • zariadenia na blokovanie pohonu, • elektrickú ochranu lisu, • zariadenia na ochranu mechanického poškodenia súčiastok lisu, • zariadenia na mechanizáciu a automatizáciu podávania a odoberania z pracovného priestoru. Zariadenia na vonkajšiu ochranu pracovného priestoru rozdeľujeme na pasívne a aktívne chrániče, ktoré nedovoľujú vniknutiu rúk do nebezpečnej zóny v pracovnom priestore. Pasívne ochranné zariaenia sú to rozličné ochranné kryty, veká a podobne, ktoré zakrývajú pohyblivé časti stroja. K aktívnym ochranným zariadeniam patria pohyblivé mreže, odťahovače rúk, našľapovacie mosty a bezkontaktné opticko – elektronické ochranné systémy pracovných priestorov tvárniacich strojov. Blokovanie pohonu je jednou z najúčinnejších ochranných zariadení. Bloková ochrana vypína lis pri neprípustnej zmene napätia v elektrickej sieti alebo nečakanom poklese tlaku v pneumatickom systéme. Pracovný priestor lisov s automatickým podávaním polovýrobkov a odoberaním výliskov z nebezpečnej zóny treba ohradiť, a tým zabrániť prístupu rúk do pracovného priestoru. V systéme nútenej cirkulácie kvapalného mazadla lisov treba použiť tlakovú ochranu, ktorá automaticky vypína lis pri poklese tlaku mazadla pod určenú hranicu. Lis možno spustiť iba vtedy, keď sa dosiahne predpísaný tlak v systéme mazania. V systéme pneumatického obvodu má byť tlaková ochrana, ktorá odpojí lis pri nižšom tlaku, ako je pracovný tlak. Na zabezpečenie okamžitého zastavenia šmýkadla lisu treba nastaviť brzdný uhol na hodnotu menšiu ako 15°. Systém regulovania výšky pracovného priestoru musí zodpovedať technologickým potrebám a bezpečnosti práce na stroji. Elektrická ochrana lisov musí vyhovovať predpisom STN 34 1630, STN 34 0110, STN 34 1550, STN 34 1010 a v nich citovaných ďalším normám. Elektrické prístroje mechanických lisov sa umiestňujú v osobitnej skrinke. Hlavný sieťový vypínač musí mať rukoväť vyvedenú von zo skrinky. Požiadavky na podávacie a dopravné zariadenia tvárniacich strojov sú zhrnuté v ON 21 6011. Mechanizované a automatizované podávanie či SjF, TU Košice

143

KVTaR

Výrobná technika - Bezpečnosť pri práci na tvárniacich strojoch odoberanie výtvarkov a odoberanie odpadu po tvárnení je najefektívnejší spôsob odstránenia možnosti úrazu a zlepšenia pracovných podmienok. Ale aj pri použití automatizovaných a mechanizovaných zariadení musí byť nebezpečný priestor nedostupný pre ruky.

10.2

• • • •

Bezkontaktné opticko – elektronické ochranné systémy pracovných priestorov tvárniacich strojov Spoločným znakom týchto zariadení je zmena signálu pri zaclonení svetelného lúča medzi vysielačom a prijímačom. Rozdeľujú sa na: • svetelné mriežky, • svetelné clony. Svetelné mriežky sú zariadenia, ktoré ktyjú mriežkové ochranné pole radom svetelných zväzkov. Svetelné clony sú zariadenia, ktoré pracujú s pohyblivým svetelným zväzkom. Podľa konštrukcie sú svetelné mriežky: s oddelenými vysielačmi a prijímačmi usporiadanými protiľahle (obr. 26.1), so striedavým umiestnením vysielačov a prijímačov (obr. 26.2), s jedným vysielačom v jednej skrini a viacerými prijímačmi v druhej skrini (obr. 26.3),v usporiadaní Z kde lúč z vysielača sa odráža cez sústavu odrazových zrkadiel do prijímača (obr. 26. 4), s vysielačmi v jednej skrini a s reflektorom na protiľahlej strane (obr. 26.5). Pri svetelných clonách jeden vysielač a jeden prijímač sú v jednej skrini a na protiľahlej strane je reflektor (obr. 26.6). Zdrojom osvetlenia sú žiarovky a luminiscenčné diódy. Druh použitého svetelného zdroja nie je rozhodujúci pre vlastnú činnosť zariadenia. Najrozšírenejšie princípy bezkontaktných opticko – elektronických

Obr. 26.1 Svetelná mriežka V1 až Vn – svetelné vysielače; P1 až Pn – svetelné prijímače

Obr. 26.2 Svetelná mriežka striedavo usporiadaná V1 až Vn – svetelné vysielače; P1 až Pn – svetelné prijímače

zariadení pracujú na princípe autokolimácie (obr. 26.7). Svetelnú clonu vytvára rotujúci polygonálny hranol, z ktorého sa lúč odráža na parabolické zrkadlo. Hranol sa umiestňuje v ohnisku zrkadla, a tým sa vytvoria rovnobežne sa posúvajúce lúče po celej výške chráneného pásma. SjF, TU Košice

144

KVTaR

Výrobná technika - Bezpečnosť pri práci na tvárniacich strojoch Protiľahlú stranu pásma tvorí reflektor, ktorý lúč vracia späť na polygonálny hranol cez polopriepustné zrkadlo na prijímač. Chránený priestor kontroluje iba jeden vysielací zdroj a prijímač (fotoelektrický menič). Akékoľvek

Obr. 26.3 Svetelná mriežka s jedným vysielačom a viacerými prijímačmi

Obr. 26.4 Svetelná mriežka v usporiadaní Z

poruchy v chránenom poli vydávajú impulzy na zastavenie stroja. Reflektor tvorí sústavu odrazových elementov s vysokou reflexnou schopnosťou. Najčastejšie je to fólia na jednej strane s reflexnou vrstvou z malých sklených guľôčok (obr. 26.8). Reflektor s fóliou majú malé reflexné schopnosti, ale dovoľujú veľký uhol dopadu, a tým sú necitlivé na vyklonenie zo smeru.

Obr. 26.5 Svetelná mriežka s reflektorom

Obr. 26.6 Svetelná clona v – svetelný vysielač; P – svetelný prijímač

Ďalej sú to reflektory s trojbokými hranolmi tvaru trojbokých ihlanov, ktorých steny zvierajú 90° (obr. 26.9). Hranoly majú vysokú reflexnú schopnosť. Uhol medzi optickou osou hranola a dopadajúcim lúčom nesmie byť väčší ako 15°. Reflektor je zo skla alebo z iných vhodných materiálov (obr. 26.10). Ďalej sú to reflektory s trojbokými hranolmi tvaru trojbokých ihlanov, ktorých steny zvierajú 90°. Hranoly majú vysokú reflexnú schopnosť. Uhol medzi SjF, TU Košice

145

KVTaR

Výrobná technika - Bezpečnosť pri práci na tvárniacich strojoch optickou osou hranola a dopadajúcim lúčom nesmie byť väčší ako 15°. Reflektor je zo skla alebo z iných vhodných materiálov (obr. 10).

Obr. 26.7 Svetelná clona s polygonálnym hranolom 1 – žiarovka (svetelný vysielač); 2 – kondenzor; 3 – polopriepustné zrkadlo; 4 – parabolické zrkadlo; 5 – kondenzor; 6 – fotomerač; 7 – reflektor; 8 – riadiaci lúč; 9 – polygonálny hranol

SjF, TU Košice Obr. 26.9 Reflektory s trojbokými hranolmi tvaru trojbokých ihlanov

Obr. 26.8 Reflektor s fóliou 1 – reflexná vrstva; 2 – nosná vrstva; 3 – sklená guľôčka

146

Obr. 26.10 Reflektor

KVTaR