гибочное приспособление с качающимися вальцовочными роликами

Формула изобретения

1. Гибочное приспособление для сгибания закрытых, полуоткрытых и открытых полых профилей, содержащее центральный ролик (3) для прилегания к внутренней стороне гнутого профиля (1, 1'), раскатной ролик (4) для прилегания к внешней стороне сгиба, сгибающий ролик (11) для размещения на стороне сбега профиля и воздействия на внешнюю сторону сгиба, напротив которого расположены опорные ролики (5, 6), раскатные ролики (12, 13), размещенные противоположно друг другу в плоскости, перпендикулярной к плоскости гибки для воздействия на верхнюю и нижнюю боковые стенки (50, 51) профиля, выполненные с возможностью качания, и оправку для размещения внутри профиля, отличающееся тем, что раскатные ролики (12,13) выполнены с возможностью направления течения материала, возникающего во внешней торцовой стенке сгиба профиля, через соответствующие им боковые стенки во внутреннюю торцовую стенку сгиба профиля.

2. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что при гибке с раскаткой верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) в своем осевом положении относительно плоскости сгибаемого профиля расположены по отношению друг к другу с образованием конической поверхности.

3. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) выполнены с возможностью обеспечения большей глубины раскатки на верхней и нижней внешней сторонах сгиба, чем на внутренней.

4. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что качающиеся ролики (12, 13), воздействующие на внешнюю сторону сгиба, имеют относительную глубину проникания в материал на верхней и нижней боковых стенках (50, 51), а к внутренней стороне сгиба глубина проникания сходит на нет.

5. Приспособление по п.3, отличающееся тем, что качающиеся ролики (12, 13), воздействующие на внешнюю сторону сгиба, имеют относительную глубину проникания в материал на верхней и нижней боковых стенках (50, 51), а к внутренней стороне сгиба глубина проникания сходит на нет.

6. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) выполнены с возможностью обеспечения размещения линии гибки на внутренней стороне сгиба и направления течения материала от внешней стороны сгиба к внутренней стороне сгиба.

7. Приспособление по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) выполнены с возможностью обеспечения размещения линии гибки на внутренней стороне сгиба и направления течения материала от внешней стороны сгиба к внутренней стороне сгиба.

8. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что при гибке квадратных трубчатых профилей на внешней стороне сгиба раскатной ролик установлен параллельно внешней стороне сгиба профиля, а прилегающий к внутренней стороне сгиба центральный ролик расположен параллельно внутренней стороне сгиба.

9. Приспособление по любому из пп.3-6, отличающееся тем, что при гибке квадратных трубчатых профилей на внешней стороне сгиба раскатной ролик установлен параллельно внешней стороне сгиба профиля, а прилегающий к внутренней стороне сгиба центральный ролик расположен параллельно внутренней стороне сгиба.

10. Приспособление по п.7, отличающееся тем, что при гибке квадратных трубчатых профилей на внешней стороне сгиба раскатной ролик установлен параллельно внешней стороне сгиба профиля, а прилегающий к внутренней стороне сгиба центральный ролик расположен параллельно внутренней стороне сгиба.

11. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что раскатной и центральный ролики для прилегания к внутренней и внешней сторонам сгиба выполнены с возможностью качания и установлены напротив друг друга.

12. Приспособление по любому из пп.3-6, 8, 10, отличающееся тем, что раскатной и центральный ролики для прилегания к внутренней и внешней сторонам сгиба выполнены с возможностью качания и установлены напротив друг друга.

13. Приспособление по п.7, отличающееся тем, что раскатной и центральный ролики для прилегания к внутренней и внешней сторонам сгиба выполнены с возможностью качания и установлены напротив друг друга.

14. Приспособление по п.9, отличающееся тем, что раскатной и центральный ролики для прилегания к внутренней и внешней сторонам сгиба выполнены с возможностью качания и установлены напротив друг друга.

15. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) выполнены с возможностью обеспечения совпадения линии гибки с линией силы тяжести и размещения ее примерно в середине сгибаемого профиля при гибке симметричного профиля.

16. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что у верхнего и нижнего качающихся раскатных роликов (12, 13), по крайней мере, часть рабочей поверхности имеет коническую форму.

17. Приспособление по п.16, отличающееся тем, что верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) выполнены с обеспечением возможности получения контура со скосом линии гибки наружу в зоне центральной - средней линии и от линии гибки в направлении к внутренней стороне сгиба.

18. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что верхний и нижний качающиеся раскатные ролики (12, 13) выполнены с обеспечением сдвига линии гибки к внешней стороне сгиба и отведения приращения материала в боковых стенках во внутреннюю стенку сгиба при гибке с раскаткой и высадкой.

19. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что ролики выполнены с возможностью обеспечения прилегания со скоростью, соответственно, к внешней и внутренней сторонам профиля меньшей скорости прохождения профилем линии гибки.

20. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что тормозные башмаки выполнены с возможностью прилегания к внутренней и внешней сторонам профиля для увеличения сопротивления сгибаемому профилю и возникновения в зоне оси гибки сильного эффекта сжатия.

21. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что центральный (3) и раскатной (4) ролики выполнены с возможностью качания.

22. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что центральный ролик и напротив него расположенный раскатной ролик могут быть установлены с образованием по отношению друг к другу конической поверхности.

23. Способ гибки закрытых, полуоткрытых и открытых полых профилей, характеризующийся тем, что течение материала, возникающее во внешней торцевой стенке сгиба, перенаправляют через прилегающие к ним боковые стенки во внутреннюю торцевую стенку сгиба посредством гибочного приспособления согласно пп.1-22.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что при гибке с раскаткой течение материала на линии гибки профиля направляют от внешней стороны сгиба профиля к внутренней стороне сгиба для распространения по соответствующей периферии дуги.

25. Способ по п.23, отличающийся тем, что при гибке с раскаткой линия центра тяжести, примерно совпадающая с линией гибки, остается в постоянном положении, в результате действия сил сжатия в направлении от центральной линии гибки профиля к внутренней стороне сгиба профиля идет утолщение материала, в таком же объеме на внешней стороне сгиба идет в результате раскатки убыль материала и, как следствие, силы сжатия и растяжения устраняются.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гибочному приспособлению с качающимися раскатными роликами в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение раскрывает новый способ гибки, который далее обозначается как «холодная гибка профилей с раскаткой».

При холодном деформировании, при гибке полых профилей, в частности открытых и полуоткрытых, имеется проблема образования в профиле вьптучиваний, продольных сгибов, волнистости или изломов.

В DE 19717472 А1 предложено решение этой проблемы, состоящее в том, что четырех-вальцовая гибочная машина оборудуется устанавливаемой во внутреннем пространстве профиля в зоне гибки оправкой. Гибочная машина состоит из прилегающего к внутренней стороне изогнутого профиля центрального ролика, прилегающего к внешней стороне сгиба раскатного ролика и расположенного с внешней стороны профиля сгибающего ролика, который воздействует на внешнюю сторону сгиба, а именно в противовес упорному действию опорного ролика, прилегающего к внешней стороне сгиба на входной стороне приспособления.

Установлено, что при использовании этого известного гибочного приспособления наблюдается эффект развальцовки горизонтальных сторон сгиба (внутренняя и внешняя стороны сгиба) профиля, а именно таким образом, что прилегающий к внешней стороне сгиба раскатной ролик уменьшает толщину профиля в этой зоне, а прилегающий к внутренней стороне сгиба центральный ролик воспринимает силы действия, причем в зоне внутренней стороны изгиба в результате эффекта сжатия может происходить утолщение стенки согнутого профиля.

До сих пор изменения толщины стенок во внутренней и внешней зонах сгиба подлежащего гибке профиля принимались во внимание, но возможности целенаправленно управлять ими не было.

Связанные с этим силы растяжения и сжатия на внутренней и внешней сторонах сгиба оказывают поэтому соответствующее негативное влияние на форму профиля и его стенок.

Из-за этого потоки материала от внешней стороны к внутренней стороне сгиба или же в направлении объемов внешней и внутренней частей сгиба (поперечно-продольные потоки материала в поперечном сечении профиля) не могли подвергаться контролируемому влиянию. Поэтому и могли образовываться вспучивания и искривления в стенках.

В соответствии с этим, при гибке в рассматриваемом профиле имеется зона растяжения во внешней части и зона сжатия во внутренней части сгиба.

Растяжение и сжатие являются следствием приложения силы для преодоления момента сопротивления сгибаемого профиля, результатом действия этого является перемещение материала в стенках сгибаемого профиля.

Вытяжку и осадку материала вызывают большие силы растяжения и сжатия во внешней и внутренней зонах образования изгиба в сгибаемом профиле в случае превышения предела эластичности.

При обычном изгибании профилей в соответствии с DE 19717472 А1 в пограничной зоне гибки проявляется деформация поперечного сечения профиля, причем уже в соответствии с предметом изобретения DE 19717472 А1 влияние на эту деформацию усилилось в такой степени, что в результате размещения в зоне гибки дорна внутренняя и внешняя стенки профиля имели правильные поверхности.

Однако в боковой стенке изогнутого профиля могли образовываться так называемые микро- и макротрещины, а в зонах перехода от подвергавшихся вальцеванию частей стенок и не подвергавшимся ему могли возникать срезающие силы, способные вызвать разрыв материала. Непрерывность материала нарушалась и даже прерывалась.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать гибочное приспособление таким образом, чтобы достигалась оптимальная деформация профиля без нарушения непрерывности материала и без образования микро- и макротрещин в его боковых стенках.

Таким образом должна получаться чистая и сохранившая свои размеры форма поперечного сечения гнутого профиля, а также чистая поверхность профиля.

Для решения поставленной задачи изобретение охарактеризовано техническими признаками формулы изобретения.

Существенным является то, что в плоскости, перпендикулярной к плоскости гибки, определяемой расположенными друг напротив друга центральным и вальцовочным роликами, расположены так называемые качающиеся вальцовочные ролики, которые воздействуют на верхнюю и нижнюю боковые стороны профиля.

Этим техническим решением предлагается новый способ гибки вальцовочного типа, при котором индуцируется поток материала по оси гибки профиля. Этот поток материала возникает в результате процесса вальцовки с ее начала до завершения.

Силы растяжения и сжатия таким образом ослабляются до минимума или полностью исключаются в зависимости от силы раскатки и глубины внедрения раскатных роликов в материал.

Однородность материала в процессе гибки в значительной степени сохраняется или даже улучшается в результате соответствующего изобретению уплотнения всех стенок (внешняя сторона сгиба, внутренняя сторона сгиба, боковая стенка вверху и боковая стенка внизу).

Вышеназванное негативное влияние на материал в поперечном сечении по оси гибки может в результате этого больше не проявляться.

С учетом этого изобретение предлагает другие, прилегающие к верхней и нижней боковым стенкам ролики, которые в последующем обозначаются как качающиеся раскатные ролики. Термином «качающиеся раскатные ролики» изобретение, однако, не ограничивается. В самом простейшем исполнении изобретения эти раскатные ролики (с наличием контура или без него) установлены не качающимися, а неподвижными.

Изобретение касается в основном индуцированного потока материала, направленного от внешней стороны в сторону внутренней стороны сгиба профиля, и заключается в управлении этим потоком путем установки верхних и нижних раскатных роликов у верхней и нижней боковых стенок, чтобы с помощью их устанавливать направление потока материала от внешней стороны к внутренней стороне изгиба и вызывать его в ней. Дополнительно передвижка материала имеет следствием продольный его поток, удлинение выше линии гибки.

Если, например, открытый, полуоткрытый или закрытый полый профиль изгибается в двух направлениях, после процесса гибки получается дугообразный, располагающийся в XY-плоскости профиль. Он характеризуется внешней стороной сгиба и внутренней стороной сгиба, причем к внешней стороне сгиба прилегает так называемый раскатной ролик, а к внутренней стороне - так называемый центральный ролик.

При таком сгибании на внешней стороне изгиба происходит удлинение профиля на величину l+ l, а на внутренней стороне изгиба длина l сохраняется. Это имеет место в случае, когда линия сгиба находится на внутренней стороне сгиба. Это означает, что общее поперечное сечение профиля раскатываемости вперед от внутренней стороны сгиба.

В результате этого под действием раскатного ролика на внешней стороне сгиба происходит удлинение материала, одновременно с этим образуется контролируемый продольный поток материала, чтобы таким образом образовать внешнюю сторону изгиба. В последующем для увеличения наглядности обе стенки (как правило, располагающиеся параллельно относительно друг друга), к которым прилегают раскатной ролик и центральный ролик, называются «торцевыми». Перпендикулярно к ним располагающиеся стенки называются «боковыми».

Изобретение касается теперь возникающего в торцевой стенке внешней стороны сгиба потока материала, который соответственно изобретению направляется качающимися раскатными роликами нового типа - действующими на боковые стенки -через соответствующие им боковые стенки к торцевой стенке внутренней стороны сгиба.

В соответствии с изобретением установлены верхние и нижние качающиеся раскатные ролики, которые прилегают соответственно к верхней и нижней боковым стенкам. Они воспринимают поток материала от внутренней и внешней сторон сгиба и распределяют его в зависимости от глубины проникания и угла установки по всей прилегающей площади верхней и нижней боковых стенок. Больше описанных до этого отрицательных изменений материала под влиянием сил растяжения, срезания и сжатия поэтому не происходит, так как поток материала, индуцированный верхним и нижним качающимися раскатными роликами, направляется в верхнюю и нижнюю боковые стенки.

Если, например, толщина стенок подлежащего гибке профиля на всем протяжении одинакова, линия сгиба в результате соответствующих изменений поперечного сечения по причине ранее описанных и рассчитанных перемещений материала в стенке профиля может проходить так, что зоны сжатия на внутренней стороне сгиба профиля практически может не быть. Поэтому больше не проявляется сил сжатия, способных вызвать деформации. Такое перемещение линии гибки достигается путем раскатки боковых стенок. Данный способ называется поэтому также гибкой с раскаткой.

При гибке с раскаткой верхний и нижний качающиеся раскатные ролики в своем осевом положении относительно параллельности подлежащего сгибанию профиля устанавливаются по отношению друг к другу конически. Как на верхней, так и на нижней боковых стенках у внешней стороны сгиба достигается поэтому большая глубина раскатки по сравнению со стенками у внутренней стороны изгиба.

Установка положения осей как верхнего, так и нижнего качающихся роликов поэтому такова, что качающиеся ролики на верхней и нижней боковых стенках у внешней стороны сгиба так или иначе проникают в материал, в противовес этому глубина проникания в направлении внутренней стороны изгиба может уменьшаться до 0.

Этим самым достигается, что даже, как правило, обязательно имеющийся сгибающий ролик может оказаться лишним и только лишь в результате указанной установки двух качающихся раскатных роликов, взаимодействующих с горизонтальным раскатным и центральным роликом, достигается дуговидная деформация профиля. Необходимость в дополнительном изгибающем ролике, который прилегает на аксиальном расстоянии от ранее названных центрального и раскатного роликов к внешней стороне изгиба профиля и деформирует его, отпадает.

Понятно, что изобретение не ограничивается удалением изгибающего ролика. Возможно также оставить и сгибающий ролик при дополнительном монтировании предусмотренных изобретением качающихся раскатных роликов, которые воздействуют на верхнюю и нижнюю боковые стенки профиля.

Важным в данном изобретении является то, что линия сгиба прокладывается на внутренней стороне сгиба и в результате этого индуцируется поток материала от внешней стороны изгиба в направлении внутренней стороны сгиба. Это достигается путем установки качающихся раскатных роликов по длинной их оси под разными углами и с разной глубины их внедрения в подлежащий деформации материал.

При такой гибке с раскаткой, кроме того, важно одновременно учитывать и происходящие на внутренней и внешней сторонах сгиба потоки материала. С этой целью предусмотрено, чтобы располагающийся на внешней стороне сгиба раскатный ролик устанавливался параллельно (или под углом) по отношению к внешней стороне изгиба, в то время как прилегающий к внутренней стороне сгиба центральный ролик устанавливался параллельно или под углом по отношению к внутренней стороне сгиба.

При этом глубина проникания прилегающего к внешней стороне изгиба раскатного ролика воспринимается от вертикально к нему расположенных, воздействующих на боковые стенки качающихся раскатных роликов, и передается на боковые стенки и по боковым стенкам доводится до внутренней стороны сгиба. Важно, чтобы между находящимся на внешней стороне изгиба раскатным роликом и вертикально с ним соединяющимся качающимся раскатным роликом не было щели или свободного пространства у подлежащего деформации профиля. Эти ролики должны, следовательно, в возможно большей степени как бы охватывать по типу геометрического замыкания сгибаемый профиль, чтобы предотвратить образование в этом щелевом пространстве выступов, боковых смещений и т.п.

Чтобы достичь такого действия, необходимо конструкционно выполнить качающиеся раскатные ролики передвигающимися в направлении их продольной оси, так чтобы они в процессе гибки следовали за сгибаемым профилем.

Таким образом, теперь изменение объема V материала торцовых и боковых стенок согнутого профиля в направлении от внешней стороны изгиба к внутренней стороне сгиба с уменьшением V смещается на увеличение длины. Этим самым достигается, что на внутренней стороне сгиба больше уже не происходит скопления материала, а изменения материала внешней стороны изгиба с V max на V min внешней стороне сгиба имеет результатом соответствующее увеличение длины.

Изобретение не ограничивается конической по отношению друг к другу установкой прилегающих к боковым стенкам качающихся роликов при так называемой гибке с раскаткой. При другой форме исполнения может быть также предусмотрено, что при определенных формах профилей и особой толщине стенок также прилегающие к внутренней и внешней сторонам изгиба раскатной и центральный ролики могут быть выполнены с возможностью качания и соответствующим образом также могут быть установлены относительно друг друга.

Если при гибке с раскаткой профиль имеет стенки разной толщины, целесообразно устанавливать под наклоном в расчете на разную глубину внедрения в профиль и прилегающие к внутренней и внешней стенкам раскатной и центральный ролики («скашивать»).

Далее прилагается второй вариант осуществления изобретения, так называемая гравитационная гибка.

При этой гравитационной гибке линия сгиба остается на линии центра тяжести, т.е. примерно в середине сгибаемого профиля, если речь идет о симметричном профиле.

При этой гравитационной гибке важно, чтобы верхние и нижние качающиеся раскатные ролики, которые прилегают к верхней и нижней боковым стенкам, или могли устанавливаться «маятниково наклонно» относительно друг друга, или образовывали бы вместе одну сдвоенную коническую рабочую поверхность.

Гравитационная гибка описывает процесс гибки, при котором у профиля над нейтральной линией, следовательно, линией центра тяжести, во внешней зоне сгиба в результате растяжения наблюдается уменьшение толщины стенок и их удлинение за пределы линии центра тяжести.

В месте линии центра тяжести толщина стенки начинает увеличиваться на величину объема материала, который был оттеснен от линии центра тяжести к внешней стороне изгиба.

Другими словами:

1. Насколько объем уменьшается снаружи, настолько возрастает он внутри.

2. Насколько длина увеличивается снаружи, настолько она уменьшается внутри. Это правило применимо для симметричного с точки зрения поперечного сечения и стенок профиля.

Этот физический процесс вызывает также, хотя и минимальное, уменьшение развертки в результате смещения гравитационной линии внутрь.

Линия центра тяжести, т.е. центр тяжести смещается в сторону внутренней стороны сгиба на величину X; вызвано это смещением объема материала.

Поперечное сечение внутренней части профиля благодаря оправке в значительной степени сохраняется.

Это положение является основой для расчета объемов, используемых при определении различных глубин проникновения при раскатке в стенки профиля, и таким образом используется для контролирования радиусов сгибаемого профиля.

Качающиеся раскатные ролики устанавливают с учетом выше названных физических явлений и рассчитанных на основании их изменений объема в зонах торцевой и боковой стенок.

Утонение во внешней зоне сгиба, утолщение во внутренней зоне сгиба, а также коническое изменение боковых стенок в результате точной по размеру установки качающихся раскатных роликов раскатываются теперь целенаправленно.

Преимущество гравитационной гибки:

1. Очень пластичная структура (т.е. отсутствие неровностей, микро- или макротрещин в структуре).

2. Ровные внутренние и внешние контуры поперечного сечения профиля (следовательно, никаких искривлений, выступов, волнистостей в стенке профиля).

3. Высокая степень сохранения размеров сгиба и поперечного сечения профиля.

4. Улучшение состояния поверхности профиля после гибки.

5. Более высокая производительность гибки

6. Гнутая деталь изготовляется за одну технологическую операцию.

7. Свободно выбираемый контур гибки.

8. Одним и тем же гибочным приспособлением можно обеспечить минимально возможные радиусы и кривые.

В результате действия сил сжатия от линии гибки в направлении внутренней стороны сгиба происходит приращение материала в такой же степени, в какой происходит убыль его в направлении внешней стороны сгиба.

В качестве третьего варианта осуществления изобретения подробнее описывается так называемая высадочная раскатка-гибка. Здесь также имеются верхние и нижние качающиеся раскатные ролики в сочетании с аксиально смещенным относительно вышеназванных роликов сгибающим роликом.

Линия сгиба образуется при этом в направлении к внешней стороне сгиба и коническое приращение материала боковых стенок переводится во внутреннюю стенку сгиба. Основные силы сжатия возникают на внутренней стенке сгиба в результате укорачивания развертки сгиба.

Высадочная раскатка-гибка предусматривает использование расположенных напротив друг друга замедленных центрального и раскатного роликов, т.е. скорость прилегающих соответственно к внешней и внутренней сторонам профиля роликов меньше скорости движения профиля через зазор гибочного штампа. Дополнительно на внутренней и внешней сторонах сгиба расположены так называемые тормозные башмаки, которые повышают нагрузку на сгибаемый профиль и тем самым по оси сгиба возникает сильный эффект сжатия.

В целом в основе трех способов гибки лежит положение о том, что в результате симметричного или же асимметричного смещения объемов материала поперечного сечения профиля под влиянием раскатки качающимися раскатными роликами, которые прилегают к верхней и нижней боковым сторонам, устраняется ухудшение характеристик материала.

Внутренняя геометрия (под ней понимают форму внутреннего поперечного сечения) профиля сохраняет прежние размеры. Важно то, что сохраняется внутренний размер профиля и изменяются лишь внешние его размеры в смысле смещения объемов. При этом внутренний размер профиля остается постоянным.

В качестве альтернативы далее описывается другая возможность сохранения внешних размеров профиля неизменными. Это достигается в результате использования упругой, передвижной оправки, которая воспринимает возникающие внутри профиля изменения толщины стенок. Поэтому при рассмотрении изогнутого профиля с внешней стороны сгиба не заметны различия в толщине стен во внутренней зоне сгиба.

Линией гибки в данном случае является линия, по которой действуют силы растяжения и сжатия и формируется соответствующий профиль. При этом при всех формах реализации изобретения важно, что изобретение направлено не только на двухразмерную деформацию профиля, но также и то, что установкой или контурированных или качающихся раскатных роликов из двухразмерного профиля можно выгнуть и спираль (трехразмерная форма). При спиральной гибке может даже отпадать необходимость в изгибающих роликах, а также в других известных приспособлениях, потому что данная форма гибки достигается только лишь за счет смещения объемов (на основе использования качающихся раскатных роликов).

Это достигается за счет конической установки центрального ролика и расположенного напротив него раскатного ролика.

К тому же как и прежде верхние и нижние качающиеся раскатные ролики служат для обеспечения желаемого потока материала и радиуса гибки.

Предмет данного изобретения следует не только из предмета отдельных пунктов формулы изобретения, но и из комбинации отдельных ее пунктов.

Все содержащееся в настоящих документах, включая аннотацию раскрываемых данных и признаков, в частности представленная на фигурах чертежей пространственная компоновка, рассматривается как соответствующее изобретению, если в отдельности, или в комбинации является новым по отношению к уровню техники.

Далее изобретение рассматривается более подробно с использованием изображающих несколько вариантов осуществления чертежей. При этом из чертежей и их описаний следуют дополнительные соответствующие изобретению признаки и преимущества изобретения.

Изображено:

фиг.1: схематическое изображение гибки двухразмерного профиля;

фиг.2: деформация профиля при гибке в соответствии с фиг.1, когда в зону сгиба не вводится дорн;

фиг.3: схематическое изображение горизонтальной проекции гибочного приспособления в соответствии с первым вариантом;

фиг.4: разрез по линии А-А на фиг.3;

фиг.5: увеличенное изображение сгибаемого под воздействием роликов профиля при гравитационной гибке;

фиг.6: увеличенное изображение сгибаемого под воздействием различных роликов профиля при гибке с раскаткой;

фиг.7: вторая форма исполнения гибочного приспособления в горизонтальной проекции;

фиг.8: разрез по линии А - А на фиг.7;

фиг.9: разрез по линии В - В на фиг.7;

фиг.10: увеличенное изображение сгибаемого профиля при высадочной раскатке-гибке приспособлением, изображенным на фиг.7-9;

фиг.11: разрез профиля через зону раскатки с четырьмя прилегающими роликами;

фиг.12: схематическое изображение процессов деформации в разрезе.

На фиг.1 симметричный полый профиль (обозначенный как профиль 1) способом симметричной деформации преобразуется в гнутый профиль.

С целью упрощения не показано, что со стороны входа профиля 1 в устройство расположены еще согласно фиг.3 дополнительные опорные ролики 5,6.

При сравнении фиг.1 и фиг.3 важно обратить внимание на то, что к внешней стороне сгиба (внешняя торцевая стенка) прилегает раскатный ролик 4, а к внутренней стороне сгиба (внутренняя торцевая стенка) - центральный ролик 3. Оба ролика приводятся во вращение или вместе, или поодиночке.

Во внутреннем пространстве полого профиля располагается стержень 7 оправки, на переднем конце которого находится шток 8 оправки с опорными элементами 9,10 на нем.

Эти опорные элементы 9,10 представляют собой очень износоустойчивые опорные образования, которые прилегают к внутренней стороне профиля 1 в прилегающем к зоне гибки пространстве.

Зона гибки создается противоположным расположением центральных роликов 3 и 4. Впрочем, профиль дополнительно может проталкиваться через зону гибки в направлении 2 не изображенным на фигуре толкающим приспособлением.

Фиг.1 показывает, что к внешней стороне 53 сгиба прилегает раскатный ролик 4, а к внутренней стороне 52 сгиба - центральный ролик 3. Этим достигается то, что, например, внутренняя сторона изгиба сгибается с радиусом 15 гибки, а внешняя сторона сгиба - с радиусом 14 гибки.

Чтобы сделать гибку вообще возможной, на аксиальном удалении от зоны гибки с внешней стороны 53 сгиба размещен сгибающий ролик 11, который соответственно изображению может перемещаться в позицию 11', чтобы таким образом прилагаемым усилием воздействовать на внешнюю сторону 53 сгиба сгибаемого профиля.

Сгибающий ролик 11 в принципе преодолевает противодействие опорных роликов 5, 6, в частности опорного ролика 6, в то время как опорный ролик 5 выполняет лишь направляющую роль.

В соответствии с изобретением теперь предусмотрено, что к верхней боковой стенке 50 прилегает придающий ей форму верхний качающийся раскатной ролик 12, а к нижней боковой стенке 51 - придающий ей форму нижний качающийся раскатной ролик 13.

Это является новым и не очевидным из уровня техники.

Расположение верхнего и нижнего качающихся раскатных роликов 12, 13 также показано схематически на фиг.1.

В соответствии с изобретением в первом варианте осуществления предусмотрено, что оба эти качающихся раскатных ролика 12, 13 в своем осевом положении выполнены с возможностью качаться (относительно горизонтальной оси 21), т.е. верхний раскатной ролик 12 может в направлении стрелок 18 отклоняться на ось качания 22а, а нижний качающийся раскатной ролик 13 - в направлении стрелки 19 на нижнюю ось качания 22b.

Этим поясняется, что оба качающихся раскатных ролика 12, 13 расположены относительно друг друга конически и при этом имеется большая глубина проникания на соответствующую стенку 50, 51 на внешней стороне 53 сгиба, чем в те же боковые стенки 50, 51 на внутренней стороне 52 сгиба.

Более того, в соответствии с предпочтительным вариантом предусмотрено, что глубина проникания на внешней стороне 53 изгиба является максимальной, в то время как на внутренней стороне 52 изгиба она сходит на 0.

В соответствии с одним из вариантов изобретения предусмотрено, что не только качающиеся раскатные ролики 12, 13, прилегающие к верхней и нижней боковым стенкам 50, 51 выполнены с возможностью качения и наклона, а также еще дополнительно раскатной ролик 4 и/или центральный ролик 3 также установлены с возможностью качения.

В изображенном на фиг.1 и 4 примере этого исполнения верхний качающийся раскатной ролик 12 установлены с возможностью перемещения по часовой стрелке в направлении стрелки 18 к верхней боковой стенке 50, в то время как нижний качающийся раскатной ролик 13 установлен с возможностью перемещения против часовой стрелки (направление 19) к соответствующей боковой стенке 51.

Фиг.2 показывает, что если профиль деформируется в отсутствии направляющего приспособлении, то из профиля 1 получается профиль 1' нежелательной формы, который на внешней стороне 53 изгиба имеет соответствующий выгиб внутрь при соответствующем сужении профиля, причем одновременно происходит уменьшение толщины материала.

На внутренней стороне сгиба 52 можно представить себе приращение материала, причем результатом этого является образование соответствующего выгиба и увеличение толщины стенок.

Это явление наблюдается прежде всего тогда, когда внутрь профиля не вводится шток оправки 8 и силы растяжения снаружи вместе с силами сжатия внутри придают профилю изображенную форму.

Соответственно изобретению, как показано на фиг.4, предусмотрено, что прилегающие к боковым стенкам 50, 51 качающиеся раскатные ролики 12, 13 направляются соответственно с вальцующими усилиями F2 и F3 к боковым стенкам 50, 51 и при этом одновременно могут перемещаться в направлении стрелок 18, 19 навстречу друг другу.

При гибке с раскаткой получается в результате этого изогнутый профиль 1' с коническим контуром боковых стенок, как это показано на фиг.4.

В зоне центрального ролика 3 на поперечном срезе профиля на внутренней стороне сгиба образуется утолщение, а в зоне внешней стороны изгиба профиль утончается. В зоне боковых стен 50, 51 материал при этом распределяется конически.

Фиг.5 показывает в увеличенном масштабе деформирование профиля при гравитационной гибке.

При этом соответствующие ролики 3, 4, 12, 13 обозначены лишь едва, а именно только в зоне их рабочих поверхностей, воздействующих на соответствующие внешние стенки изгибаемого профиля 1.

Экстраполяция фиг.5 на фиг.1 показывает, что профиль изгибается в направлении стрелки 26 как бы из плоскости фиг.5. вверх.

При этом важно, что раскатной ролик 4 подается во внешний свод в соответствии со стрелкой 46 (направление подачи). Ось 54 гибки проходит по нулевой линии 30.

Прежний, недеформированный внешний свод 29 превращается в деформированный свод 29'. Это связано с утонением 43 материала. Утонение 43 материала представляет собой разницу между недеформированным внешним сводом и образовавшимся после гибки внешним сводом 29'. Отмеченное утонение материала вызывают возникающие при деформировании силы растяжения.

В зоне боковых стенок, где действуют качающиеся раскатные ролики 12, 13, происходит коническое утонение 31 материала, которое показано в виде тонких клиновидных полос, простирающихся перпендикулярно от вертикальных полос утонения 43 материала на внешней стороне сгиба в направлении внутренней стороны сгиба.

На оси 54 гибки в зоне нулевой линии 30 это клиновидное утонение 31 материала прекращается.

По другую сторону линии гибки на внутреннем своде 28, напротив, проявляется утолщение 32 материала, которое, начиная от линии 30 гибки, увеличивается в виде узкой, клиновидной шпонки в направлении внутренней стороны 52 сгиба.

При этом объемы утонения 31 материала и утолщения 32 материала по объему одинаковы.

Важно в такой ситуации, чтобы соответствующие качающиеся раскатные ролики 12, 13 имели особым образом контурированную рабочую поверхность и без качания или наклона внедрялись сами в соответствующие боковые стенки.

Рабочая поверхность 25 соответствующих качающихся раскатных роликов 12, 13 скошена таким образом, что отрезок 25а рабочей поверхности от линии 30 гибки до внешнего свода 29 конически расширяется. Тем самым достигается во внешнем своде максимальная глубина проникания качающихся раскатных роликов 12, 13. Эта глубина проникания способствует удлинению свода, т.е. увеличению длины по внешней стороне 53 сгиба.

Правее линии 30 гибки в направлении внутренней стороны 52 сгиба или внутреннего свода 28 рабочие поверхности 25b соответствующих качающихся раскатных роликов, напротив, выполнены правильно цилиндрическими. Это приводит к тому, что образующееся в конической форме в зонах боковых сторон 50, 51 утолщение 32 материала перенаправляется в направлении 33 во внутренний свод 28. Это происходит в результате того, что качающиеся раскатные ролики 12, 13 проникают в соответствующие им боковые стороны 50, 51 симметрично, а не под углом, поэтому утолщение 32 материала вытесняется в направлении 33 во внутренний свод 28 и там входит в состав внутреннего свода конечной формы 28'.

На внутренней стороне 52 сгиба образуется поэтому утолщение 32' материала в результате того, что вытесненный раскатным роликом 4 материал 36 качающимися раскатными роликами 12, 13 в конечном итоге перемещается направо в направлении внутренней стороны сгиба, а именно на линию утолщения 32' материала.

Из утолщений 32 материала конической формы в зоне внутренней стенки внутреннего свода 28 образуется утолщение 34 материала.

Центральный ролик 3 лишь придает форму, соответственно являясь таким образом только опорой для внутренней стороны 52 сгиба.

Появляющееся при этом утолщение 44 материала образуется из перемещаемых объемов материала обоих клиньев возникающей в боковой стенке утолщения 32 материала.

Возникающие в результате растяжения и сжатия силы равны по величине, но имеют разные знаки. Это показано штриховкой, которая указывает на то, что в зоне центральной оси 23 и оси гибки они равны 0, в зоне же внешнего свода 29 они имеют знак минус.

Применив тот же подход, на внутреннем своде 28 они приведены со знаком плюс и потому максимальны.

На внешней стороне сгиба поэтому возникает сила растяжения, а на внутренней стороне сгиба - сила сжатия.

Возникающее на внешнем своде 29 утонение 27а преобразуется вследствие этого на внутреннем своде 28b в равное по объему вызванное сжатием утолщение 27.

Боковая граница рабочей поверхности 35 качающегося раскатного ролика в процессе движения раскатного ролика перемещается в направлении рабочей поверхности 35'.

На фиг.6 представлена система для гибки с раскаткой.

В этой системе существенным является не то, что качающиеся раскатные ролики 12, 13 не имеют особым образом контурированной рабочей поверхности 25, а то, что качающиеся раскатные ролики 12, 13 отклонены оба на угол 45 (угол ), а именно от внешнего свода 29 по направлению к внутреннему своду 28.

Линия гибки перемещается в данном случае от центра тяжести на центральной оси 23 в направлении линии 30 гибки на внутреннем своде 28.

При гибке с раскаткой важно, что сгибающий ролик 11 не является безусловной необходимостью, а сгибание происходит только лишь в результате конически установленных качающихся раскатных роликов 12, 13 и при помощи подаваемых на проникание раскатного ролика 4 и центрального ролика 3.

При этом центральный ролик 4 проникает в направлении 46 (направление подачи) во внешний контур 29, в результате чего происходит утонение 43 материала, которое преобразуется в удлинение на внешнем своде.

Одновременно утонение 43 материала преобразуется в зоне боковых стенок в клиновидно распространяющееся утонение 31 материала, которое к внутренней стороне сгиба на внутреннем своде 28 сходит на 0.

При такой гибке с раскаткой линия гибки находится на внутренней стороне внутреннего свода 28.

Важно при этом, что оба качающихся раскатных ролика наклоняются относительно друг друга в направлениях стрелок 18, 19, причем глубина проникания в профиль с левой стороны соответствует утонению 43 материала. Все три раскатки, а именно раскатка раскатным роликом 4 и качающимися раскатными роликами 12, 13 происходит одновременно.

По этой причине на внутренней стороне сгиба происходит утолщение 56 материала. Удельное давление раскатного ролика 4 на внешний свод 29 примерно в 3 раза больше по сравнению с удельным давлением прилегающего к внутреннему своду 28 центрального ролика 3. В результате этого, если, например, глубина проникания в зоне внешнего свода 29 составляет 4 мм, глубина проникания в зоне внутреннего свода 28 составляет 1,3 мм, соответственно для роликов 4, 3.

Пример исполнения, показанный на фиг.6, характеризуется, следовательно, тем, что верхние качающиеся раскатные ролики 12 установлены конически по отношению к нижним качающимся раскатным роликам, поэтому достигается большая глубина проникания этих обоих качающихся раскатных роликов во внешний свод 29 по сравнению с внутренним сводом 28.

На внутреннем своде 28, там, где проходит линия гибки 30, глубина внедрения равна 0.

Весь процесс гибки происходит на оси 54 гибки. Во всех трех примерах исполнения является существенным то, что внутреннее пространство профиля 1, 1' на этой оси гибки постоянно стабилизируется позиционно точно удерживаемым там штоком оправки, чтобы таким образом сохранить внутренние размеры профиля 1. Сила действия раскатного ролика 4 передается в результате этого через профиль и удерживаемый во внутреннем пространстве профиля шток оправки на центральный ролик.

Таким же образом, в соответствии с изобретением качающиеся раскатные ролики 12, 13 проникают в соответствующие боковые стенки 50, 51 профиля с регулируемой силой проникания, причем эта сила находится в пределах 100 кН. Предположим, что сила проникания раскатного ролика 4 во внешний свод 29 составляет порядка 400 кН, в то же время центральный ролик 3 воспринимает лишь силу действия. При этом центральный ролик 3 воспринимает в сумме 800 кН.

Это обусловлено тем, что раскатной ролик 4 воздействует с силой 400 кН, не изображенный на чертежах сгибающий ролик 11 воздействует на профиль с силой 200 кН и при этом возникает сила действия на опорные ролики 5,6. Кроме того, на качающихся раскатных роликах 12, 13 возникают соответствующие силы действия по 100 кН таким образом центральный ролик 3 воспринимает 800 кН, причем силы действия качающихся раскатных роликов 12,13 не оказывают на центральный ролик 3 никакого влияния.

На фиг.7 показан второй пример исполнения гибочной машины с качающимися раскатными роликами, который описывает высадочную раскатку-гибку.

При этом применяется такое же приспособление, как и уже показанное на фиг.3. Приведенные на этой фигуре пояснения относятся поэтому и к фиг.7.

Фиг.7, однако, дополнительно показывает, что к переднему свободному концу штока оправки 8 присоединена еще звеньевая цепь 39, которая шарнирно связывает между собой отдельные роликовые элементы 40. Этим самым достигается то, что в зоне оси 54 гибки и в направлении выхода профиля из устройства за линией гибки располагаются роликовые элементы 40, дополнительно способствующие сохранению внутреннего поперечного разреза профиля 1'. В результате того, что профиль проникает в направлении 2 в зону гибки, а скорость, с которой перемещается профиль под воздействием среднего ролика 3 и раскатного ролика 4, меньше скорости его проникания в направлении 2, возникает большая сила сжатия. Поэтому в профиле 1 проявляется эффект высадки, который еще более усиливается двумя расположенными друг над другом тормозными башмаками 37, 38.

Тормозной башмак 37 прилегает к внешней стороне 53 сгиба, а тормозной башмак 38 - к внутренней стороне сгиба 52.

Фиг.8 показывает далее то, что поворачивающимися могут быть не только качающиеся раскатные башмаки 12, 13, а то, что еще к тому же можно сделать поворачивающимися центральный ролик 3 и раскатной ролик 4. Эти ролики 3, 4 вьшолняются поворачивающимися тогда, когда необходима не только двухразмерная гибка профиля 1, но и когда этот профиль должен сгибаться спиралевидно. Это изображается стрелками на фиг.8.

Фиг.9 показывает разрез по линии В-В фиг.7, на котором видно, что тормозной башмак 38 прилегает, увеличивая трение, к внутренней стороне 52 сгиба, и в результате достигается усиление эффекта высадки.

Описанным до этого образом к верхней боковой стенке 50 прилегает верхний качающийся раскатной ролик 12, а к нижней боковой стенке 51 прилегает соответственно фиг.8 нижний качающийся раскатной ролик 13.

Для рассматриваемого примера исполнения характерно, что линия 30 гибки теперь перемещается на внешний свод 29. При этом под линией 30 гибки понимают зону, где на профиль 1 не действуют никакие силы. Речь идет, следовательно, о некой нейтральной линии.

От этой линии 30 гибки на внешнем своде 29 начинается осаживание боковых стенок 50, 51 в направлении внутреннего свода, причем в зоне этих боковых стенок образуется коническое утолщение 32 материала. Качающиеся раскатные ролики 12, 13 имеют прямые, цилиндрические рабочие поверхности и направлены плоскопараллельно по отношению к первоначальному, неизогнутому профилю 1.

Недеформированный еще внутренний свод 28 перемещается радиально наружу в направлении внутреннего свода 28', как это показано на фиг.10.

Если бы конус 32 в зоне боковых стенок 51, 52 был оставлен, все закончилось бы утолщением 48 материала. Но поскольку этот материал 32 вытесняется от боковых стенок в зону внутреннего свода, образуется дополнительное утолщение 32' материала.

Если наложить эти оба конуса утолщений 32 материала в зоне боковых стенок 50, 51 друг на друга, то образовавшийся объем будет точно соответствовать объему утолщения 32" материала в зоне внутреннего свода 28'. Рабочая поверхность 57 центрального ролика выполняет в таком случае лишь формовочную роль, формуя увеличенный внутренний свод 28".

Утолщения материала 48, 32' на внутреннем своде 28 не являются помехой для использования такого профиля.

С помощью принудительного формообразования и действия раскатки качающихся раскатных роликов 12, 13 конические утолщения материала в боковых стенах вытесняются, однако, вперед и таким образом боковые стенки 50, 51 изменившего форму профиля 1 сохраняют свою абсолютную параллельность.

Развертка свода обычно всегда измеряется от линии гибки, которая в рассмотренном примере исполнения находится на внешней стороне сгиба.

На внешней стороне сгиба эффект развальцовки материала не проявляется и процессы перемещения материала вытесняются через боковые стенки 15, 51 во внутренний свод 28.

Рассматриваемая высадочная раскатка-гибка применяется тогда, когда статика изогнутого профиля требует того, чтобы толщина стенки внешнего свода 29 и толщина боковых стенок 50, 51 оставались прежними и после деформирования. Увеличение толщины стенки в зоне внутреннего свода 28 вреда при этом не приносит и повышает момент сопротивления изогнутого профиля.

На фиг.11 и 12 показан пример исполнения раскатки-гибки с перемещением объемов на примере квадратной трубы 200×200×20 мм.

Расчет перемещения объемов:

Ua/4-Da× /4=(200×3,14):4-1,570 мм

Ui/4-Di× /4-(1600×3,14):4=1,256 мм

L=414 мм

При 100% гибке с раскаткой линия гибки располагается на внутреннем своде, т.е. длина развертки не меняется.

Fi=Ui×Si=1256×20=25,120 мм²

Sa=Fa/Ua=25120 мм ² /1,570 мм=16 мм - толщина внешней стенки свода.

Следовательно, 20 - 16=4 мм должны быть развальцованы, сумма объемов остается постоянной, т.е. Fi=Fa.

Боковые стенки развальцовываются симметрично с 4 мм на внешней стороне конически внутрь до 0. Соответственно обратному отношению 200:600-1/3 при глубине проникания 4 мм снаружи глубина проникания внутри =4/3=1,33 мм. Это удлинение внутри устраняется путем расплющивания сгибающим роликом.

При этом на фиг.11 глубина проникания обозначается позицией 60, а глубина развальцовки - позицией 61. Величина глубины проникания с входной стороны обозначается 60, а величина (с обратным знаком) глубины проникания с выходной стороны как 60'. Переход линии 58 центра тяжести в расположенную за ней радиально вперед идущую линию 58' центра тяжести происходит в форме небольшой ступени 59 в зоне гибки с раскаткой.