Präzision in Bewegung: Fortschritte bei chinesischen Walzbiegemaschinen

Präzision in Bewegung Fortschritte bei chinesischen Walzbiegemaschinen

1. Überblick

Die Blechwalzbiegemaschine ist eines der acht Hauptprodukte der Schmiedemaschinen und fällt unter die Kategorie der Biegekorrekturmaschinen.

Die Walzbiegemaschine ist ein Metallumformungsgerät, das das Dreipunktkreisprinzip zur Formung von Blechen nutzt. Die Bewegung und Drehung der Arbeitswalze, deren Achsen parallel zueinander verlaufen, führen zu einer kontinuierlichen elastoplastischen Biegung des Blechs, die zur Herstellung eines Werkstücks mit vorgegebener Form und Präzision führt.

Die Arbeitswalze dient als Hauptarbeitskomponente und wandelt mechanische und hydraulische Energie in kinetische Energie um, um ihre Positionsänderung und Drehung zu erleichtern. Dies erleichtert das Biegen und Walzen von Blechen zu einfach oder mehrfach gekrümmten, gebogenen oder zylindrischen Teilen im kalten, mittleren oder heißen Zustand.

Durch Anpassen der Form der Walze oder Hinzufügen einer Kegelaufwickelvorrichtung kann der Materialfluss eingeschränkt und die Bewegungsgeschwindigkeit verschiedener Teile desselben Werkstücks verändert werden. Dies ermöglicht die Herstellung von bogen- oder zylinderförmigen Teilen mit einfacher oder mehrfacher Krümmung, wie Ellipsen, Quadrate und asymmetrische Formen.

Zwei Methoden, Pressenbiegen und Biegen, kann zum Biegen von Blechen in einfache oder bogenförmige Formen mit einfacher oder mehrfacher Krümmung verwendet werden. Das Pressbiegen erfolgt auf einer hydraulischen Presse oder Abkantpresse mit Hilfe einer Matrize, die sich hauptsächlich auf die plastische Querverformung stützt. Die Biegeverfahren ist ein punktuelles oder abschnittsweise diskontinuierliches Verfahren.

Im Vergleich zum Pressbiegen, Walzenbiegen hat die folgenden Vorteile:

  • Der Biegeprozess ist ein kontinuierliches elastisch-plastisches Biegen mit einem geringen Anteil an Rückfederung und eine definierte Zugkraft, was zu einer präzisen Umformung, qualitativ hochwertigen Biegungen und einer hohen Arbeitseffizienz führt.
  • Das Fehlen von Gesenkformung senkt die Betriebskosten.
  • Das Walzenbiegen erfordert eine niedrigere Biegekraft im Vergleich zum Pressenbiegen, und die Kosten für eine Walzbiegemaschine sind niedriger als die einer hydraulischen Presse.
  • Mit der Hinzufügung von Zusatzgeräten, Walzenbiegen kann auch zur Herstellung konischer Teile und zum Biegen von Rohren und Profilen verwendet werden.

Infolgedessen ist die Tellerrolle Biegemaschinen werden in verschiedenen Industriezweigen wie dem Kesselbau, dem Schiffbau, der Erdölindustrie, der chemischen Industrie, der Hydraulikindustrie und der Metallindustrie eingesetzt.

In China hat sich die Entwicklung von Walzbiegemaschinen von mechanischen zu hydraulischen und jetzt zu CNC-Technik. Die hydraulische und automatische Steuerungstechnik von Walzbiegemaschinen hat sich in den letzten Jahren stark verbessert.

In den 1990er Jahren wurde die numerische Steuerung Blechbiegen Maschinen haben sich in China rasch entwickelt, wurden kontinuierlich verbessert und sind zunehmend ausgereift. Der Übergang von der Einzelmaschinenautomatisierung zur flexiblen Fertigungszelle ist ebenfalls vollzogen.

Eine effiziente, präzise und massenhafte Produktion ist für die moderne industrielle Zivilisation unerlässlich. Die Entwicklung hocheffizienter, hochpräziser, sicherer, umweltfreundlicher, automatisierter, flexibler und intelligenter Biegekorrekturgeräte ist von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung des Niveaus der chinesischen Maschinenbauindustrie, die Erfüllung der Anforderungen des Unternehmenswettbewerbs und die Steigerung der wirtschaftlichen Vorteile.

2. Die grundlegende Situation der Walzenbiegemaschinen in China

2.1 Wichtige Rolle der Walzenbiegemaschine in der Ausrüstungsindustrie

Die Nachfrage nach Blechbiegemaschinen steigt aufgrund der Entwicklung verschiedener Industriezweige wie Luft- und Raumfahrt, militärische Waffen, Automobile, Lokomotiven und Schienenfahrzeuge, Instrumente und Messgeräte, Schiffbau, chemische Industrie, Druckbehälter, Metallurgie, Maschinenbau und Metallkomponenten. Auch die Anforderungen an die Präzision von Walzblechen nehmen zu.

Die chinesische Schiffbauindustrie stellt aufgrund des rasanten Wachstums der Fertigungsindustrie höhere Anforderungen an die Funktionalität, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Automatisierung von gewöhnlichen und Schiffsbiegemaschinen mit Wickelverbundfunktionen.

Die Elektrizitätswirtschaft, zu der Kohle-, Wasser-, Kern- und Windenergie gehören und die durch die nationale Politik für saubere Energie gefördert wird, benötigt große Mengen an Biegemaschinen für Rohrleitungen und Säulentürme.

Der Trend zu großen Druckbehältern und Druckbehältern mit hohen Parametern wird in Branchen wie Offshore-Öl, Erdgas, Petrochemie und Kohlechemie immer deutlicher. Großformatige Blechwalzen Die Maschinen, mit denen dicke und hochfeste Bleche geformt werden können, sind für die Herstellung von Hydrierungsreaktoren mit einem Gewicht von mehreren tausend Tonnen, von Zweitausend-Tonnen-Reaktoren für die Kohleverflüssigung und von Kugeltanks mit einem Volumen von 10.000 Kubikmetern für Erdgas unerlässlich.

In Zukunft werden die Anforderungen an die Energieeffizienz, die Materialeinsparung und die Verringerung der Zerspanung immer höher werden. Durch den Einsatz von Blechbiegemaschinen als Prozessausrüstung kann die Effizienz schätzungsweise um das 10- bis 40-fache gesteigert und mehr als 60% an Material eingespart werden.

Die Daten zeigen, dass 70% der Stahlproduktion verformt werden müssen und 2/3 des Stahls in der Metallumformung Industrie braucht Aufbereitung. Für jeweils 10.000 Tonnen Blech-, Rohr- und Profilaufbereitung werden eine Rohrbiegemaschine, eine Walzbiegemaschine und eine Profilwalzbiegemaschine benötigt.

2.2 Derzeitige Situation der Blechwalzbiegemaschine

In den letzten Jahren ist die Walzenbiegemaschinenindustrie in China erheblich gewachsen und ihre Produktionskapazitäten haben sich verbessert. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die Verbesserung des Niveaus der Maschinenherstellung und die Förderung des Industrialisierungsprozesses in China gehabt.

1) Haupttypen und Merkmale der Blechwalzenbiegemaschine

Blechbiegemaschinen können aufgrund verschiedener Faktoren in mehrere Kategorien eingeteilt werden:

  • Anzahl der Arbeitswalzen: zwei-, drei-, vier- oder mehrrollig
  • Rollenanordnung: symmetrisch oder asymmetrisch
  • Position der Rollenachse: horizontal oder vertikal
  • Verstellmodus der Walzen: Aufwärts- oder Abwärtsverstellung
  • Hauptantriebsart: mechanisch oder hydraulisch
  • Rollenübertragungsmodus: Oberantrieb, Unterantrieb oder Vollantrieb
  • Art des Lagerkörpers: offen oder geschlossen (Marine)
  • Funktion: allgemein oder vielseitig verwendbar
  • Walzverfahren: Kaltwalzen, Warmwalzen oder Warmrollen
  • Steuerungsart: Starkstromsteuerung, NC-Steuerung oder CNC-Steuerung

Tabelle 1 zeigt die Haupttypen von Blechbiegemaschinen nach der Anzahl der Arbeitswalzen, der Anordnung der Walzen, der Art der Positionseinstellung usw. Zu den gängigen Typen von Dreiwalzen-Biegemaschinen gehören:

  • Symmetrischer Typ
  • Kurve nach unten Typ
  • Horizontal nach unten
  • Obere Kreuzwalze (obere Universalwalze)

Andere gängige Typen von Blechbiegemaschinen sind:

  • Vierwalzen-Biegemaschine (üblicher Typ)
  • Zwei-Walzen-Biegemaschine
  • Vertikale Dreiwalzen-Biegemaschine
  • Marine-Biegemaschine

2) Entwicklungsgeschichte und aktuelle Situation der Blechbiegemaschine

Die spezialisierte Produktion von Blechbiegemaschinen in China begann in den frühen 1970er Jahren mit der Entwicklung einer symmetrischen Dreiwalzen-Biegemaschine mit mechanischer Übertragung. Obwohl sie eine einfache Struktur hatte, konnte sie die Blechenden nicht vorbiegen, was zu einer geringen Produktionseffizienz und erhöhten Arbeits- und Materialkosten führte.

In den späten 1970er Jahren entwickelte Changzhi Iron and Steel (Group) Forging Machinery erfolgreich eine Vier-Rollen Blechbiegemaschine mit mechanischer Übertragung, die beide Blechenden vorbiegen konnte. Diese Maschine hatte jedoch eine große Struktur, einen hohen Materialverbrauch und einen langen Fertigungszyklus.

Mitte der 1980er Jahre führte das Werk die vollhydraulische Vierwalzen-Biegemaschine und die Dreiwalzen-Biegemaschine mit hydraulischer Höhenverstellung ein. Diese Maschinen bogen nicht nur die Feinblech sondern auch die Zylinderformung nach dem Schweißen abgeschlossen, was zu einer 2-3fachen Verbesserung der Arbeitseffizienz im Vergleich zum ursprünglichen Modell führt.

Ende der 1980er Jahre kamen PC- und NC-gesteuerte Biegemaschinen mit drei oder vier Walzen auf den chinesischen Markt. Diese Maschinen verfügten über die Funktionen der automatischen Nivellierung der Arbeitswalze und des synchronen Anhebens der Arbeitswalze in einem geneigten Zustand, wobei die synchrone Präzision zwischen den Arbeitswalzen mit einer Genauigkeit von ±0,2 mm gesteuert wurde.

In den frühen 1990er Jahren entwickelte Changzhi Forging die Dreiwalzen-Bogenbiegemaschine und die Vierwalzen-Bogenbiegemaschine. Diese Maschinen konnten das Blech in einem einzigen Be- und Entladevorgang vorbiegen und walzen und hatten eine angemessene Biegekraft, geringes Gewicht und kompakte Struktur. Die gebogene Vierwalzen-Blechbiegemaschine war besonders geeignet für das Walzen von Zylindern mit kleinem Durchmesser, mit einem minimalen Zylinderdurchmesser von 1,1-1,2 mal dem oberen Walzendurchmesser.

Mitte der 1990er Jahre übernahm Changzhi Forging die Technologie des Vier-Motoren-Hauptantriebs und wendete sie auf die horizontale, nach unten gerichtete Regelungsstruktur für große Dreiwalzen-Biegemaschinen an. Die erste große horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XNC -140×4000 wurde für das Drei-Schluchten-Projekt entwickelt, und im Jahr 2002 produzierte das Werk die horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XNC -160/250×4000 für die Nanjing Chemical Machinery Factory.

CDW11XNC -140×4000 horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine von unten

Abb. 1 Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XNC-140×4000 horizontal nach unten

Gegenwärtig ist China in der Lage, die größte horizontale Dreiwalzen-Blechbiegemaschine mit Abwärtsregulierung herzustellen. Diese Maschine kann kalte Bleche mit einer Dicke von bis zu 250 mm und heiße Coilbleche mit einer Dicke von bis zu 400 mm walzen. Die maximale Breite der zu verarbeitenden Bleche beträgt 3000 mm bis 4500 mm, und der Druck der oberen und unteren Walze kann 40000 kN bis 60000 kN erreichen.

Die wichtigsten inländischen Hersteller von großen horizontalen Dreiwalzen-Biegemaschinen nach unten sind Changzhi Forging, Hubei Ezhong und Tai'an Hualu. Abbildung 2 zeigt die horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XNC -40×8000 nach unten.

Abb. 2 Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XNC -40×8000 horizontal nach unten

Abb. 2 Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XCNC-40×8000 horizontal nach unten

Die Maschine ist in der Lage, Bleche mit einer maximalen Dicke von 40 mm, einer maximalen Breite von 8000 mm, einer Streckgrenze von 240 MPa und einem Mindestrollendurchmesser bei voller Belastung von ø2500 mm, mit einem Mindestrollendurchmesser von ø900 mm.

Die Maschine gleicht die Durchbiegung der oberen Walze durch einen Keilmechanismus aus, der von einem Motor, einem Getriebe und einer Schnecke angetrieben wird und die Durchbiegung der unteren Walze reguliert.

Das NC-System kann automatisch Programme auf der Grundlage von Parametern wie Blechdicke, Breite, Trommeldurchmesser, Streckgrenze usw. berechnen und generieren, was eine automatische Steuerung ermöglicht.

Um das Walzen von besonders langen, dünnen Blechen (mit einem geringen Verhältnis von Dicke zu Breite) zu ermöglichen, hat Changzhi Forging eine neue Art von symmetrischer oder horizontaler Dreiwalzen-Biegemaschine entwickelt, die mit einer Stützwalze und einer Traverse an der oberen Walze ausgestattet ist (siehe Abb. 3).

Abb. 3 Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11XNC-8×9500 horizontal nach unten

Abb. 3 CDW11XCNC-8×9500 horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine nach unten

Die Maschine wird in erster Linie von drei Walzen mit einem kippbaren Lagerkörper angetrieben und ist in der Lage, geschlossene zylindrische Teile zu walzen. Sie ist außerdem computergesteuert und eignet sich daher besonders zum Walzen dünnwandiger, langer zylindrischer Teile mit mehreren Krümmungen.

Die Dreiwalzen-Biegemaschine mit kreuzförmiger Oberwalze (Oberwalze vom Universaltyp) wurde erstmals Anfang der 1980er Jahre von der First Heavy Machinery Factory erfolgreich hergestellt. Ende der 1980er Jahre begannen Unternehmen wie Nantong Hengli Heavy Industry, sie professionell zu produzieren.

Für das Walzen und Vorbiegen von Blechen muss nur die obere Walze eingestellt werden. Die untere Walze ist feststehend, was eine einfache Handhabung für das Walzen von Material und Blechen ermöglicht. Die große Maschinenstruktur kann jedoch eine Herausforderung darstellen, weshalb sie sich besser für das Walzen von Blechen mit einer Dicke von weniger als 80 mm bis 100 mm eignet.

Die Biegemaschine für Schiffsbleche wurde zunächst von der First Heavy Machinery Factory und Changzhi Forging hergestellt. Ursprünglich hatte sie eine symmetrische Struktur mit Spezifikationen wie W11TNC-20×8000 und W11TNC-25×9000. Da die Schiffbauproduktion in China rasch zunahm und sich die Schiffbauindustrie von einer schwachen zu einer starken Industrie entwickelte, wurde die Schiffsbiegemaschine zusätzlich zu ihrer symmetrischen Struktur zu einem horizontalen Abwärtsmodell weiterentwickelt.

Diese Maschine ist in der Lage, gebogene und konische Werkstücke zu walzen und vorzubiegen und kann Stahlplatten mit Hilfe eines Biegestempel. Sie funktioniert sowohl als Walzmaschine als auch als Biegemaschine. Die Durchbiegungskompensationstechnologie für die oberen und unteren Arbeitswalzen, die bidirektionale unabhängige Antriebstechnologie der Arbeitswalze und die numerische Steuerungstechnologie für Biegen und Biegeverfahren Parameter haben ein Weltklasseniveau erreicht.

Derzeit beträgt der maximale Abwärtsdruck der oberen Walze der Biegemaschine für Schiffsbleche 22000 kN. Die Breite der gewalzten oder gebogenen Bleche kann über 21000 mm erreichen, was den Anforderungen der Schiffbauindustrie entspricht.

Die Abbildungen 4 und 5 zeigen die Dreiwalzen-Biegemaschine Changzhi Forging CDW11TNC-32×13500 und die horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11TXNC-22000kN×16000 mm für die Schifffahrt. Wichtige inländische Marine Hersteller von Biegemaschinen Dazu gehören Changzhi Forging, Tai'an Hualu und Nantong Hengli.

Abb. 4 Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11TNC-32×13500 marine

Abb. 4 Dreiwalzen-Biegemaschine CDW11TNC-32×13500 marine

Abb. 5 CDW1ITXNC-2000kN×16000mm geschlossene (Marine) horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine von unten

Abb. 5 CDW1ITXNC-2000kN×16000mm geschlossene (Marine) horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine von unten

  1. Hauptantriebssystem 2. Rahmen 3. Hauptölzylinder 4. Oberer Balken
  2. Obere Arbeitswalze 6. Obere Stützwalze7. Untere Arbeitswalze 8. Untere Stützwalze
  3. Untere Walze mit horizontaler Bewegungsvorrichtung 10. Untere Traverse 11. Verbindungsbalken

Die Vertikalwalze ist eine Drei- oder Vierwalzen-Biegemaschine, bei der die Achse senkrecht zur horizontalen Ebene steht. Der am häufigsten verwendete Typ ist die vertikale symmetrische Dreiwalzen-Biegemaschine.

Changzhi Iron and Steel (Group) Forging hat Ausrüstungen wie CDW11TNC-36×1000 und 12×2000 für verschiedene Industriezweige wie die Erdöl- und die chemische Industrie hergestellt.

Die First Heavy Machine Factory führte die Technologie der britischen Firma Hugh Smith ein und entwickelte und produzierte eine Reihe von vertikalen Biegemaschinen mit einer einzigen Hauptwalze. Sie haben eine 30000kN x 3600mm Vertikalbiegemaschine hergestellt.

Im Vergleich zu horizontalen Biegemaschinen haben vertikale Biegemaschinen den Vorteil, dass sie leicht sind, weniger Platz benötigen und weniger Energie verbrauchen, was zu einer geringeren Arbeitsintensität führt, insbesondere beim Warmwalzen.

Die Zweiwalzen-Biegemaschine hat eine starre Stahlwalze als Oberwalze und eine elastische Walze mit einem in elastische Beschichtung gehüllten Stahlwalzenkern als Unterwalze.

Die rotierende Formgebung mit Hilfe elastischer Medien (RSEM) ist eine fortschrittliche Methode zur Biegen von Blechen Teile mit einem elastischen Medium.

Derzeit verfügen Unternehmen wie Changzhi Forging und andere über die Technologie, um diese Produkte zu entwerfen und herzustellen, und die Fakultät für Maschinenbau und Elektrotechnik der Nanjing University of Aeronautics and Astronautics hat ebenfalls ein solches Produkt entwickelt.

Abbildung 6 zeigt die von Changzhi Forging hergestellte Zweiwalzen-Biegemaschine. Die obere Walze ist eine elastische Walze aus einem Stahlwalzenkern mit einer elastischen Beschichtung, während die untere Walze eine starre Stahlwalze ist. Die Maschine hat eine Bodenauswurfstruktur.

Abb. 6 Umrisszeichnung der Zweiwalzen-Blechbiegemaschine

Abb. 6 Umrisszeichnung der Zweiwalzen-Blechbiegemaschine

Die Zweiwalzen-Biegemaschine wurde von Kauffman in den Vereinigten Staaten erfunden. Seitdem haben auch Länder wie Großbritannien, Japan, Frankreich, Italien und Russland die Technologie beherrscht und hochautomatisierte Maschinen hergestellt. CNC-Maschine Werkzeuge. Diese Maschinen werden zur Herstellung verschiedener dünnwandiger Teile in Branchen wie der Luftfahrt, der chemischen Industrie und dem Bauwesen eingesetzt. Zu den Teilen gehören zylindrische und konische Schalen, Rohrabschnitte, dünnwandige Teile in Sonderform, dünnwandige Teile mit verschiedenen Einheiten und versteifte oder gewellte Blechabschnitte (siehe Abbildung 7).

Abb. 7 Dünnwandige Teile hergestellt mit RESM-Technologie

Abb. 7 Dünnwandige Teile hergestellt mit RESM-Technologie

Im Vergleich zu Drei- und Vier-Walzen-Biegeverfahren weist das RESM-Verfahren mehrere bemerkenswerte Merkmale und Vorteile auf:

  • Hohe Präzision bei Formteile: Das RESM-Verfahren führt zu einer hohen Genauigkeit in Bezug auf die Krümmung und die Parallelität der Kanten nach dem Biegen, wobei die gerade Kante weniger als die Blechdicke verbleibt, was es ideal für die Formung von porösen Blechen und gerippten Platten mit Schutzschichten macht.
  • Hohe Biegekrümmung und Nachgiebigkeit: Das Walzbiegeverfahren beinhaltet eine allmähliche Verformung unter geringem Druck, wodurch die Gefahr von Faltenbildung und Rissen während der Umformung verringert wird. Aufgrund der geringen Kraft, die für die Umformung erforderlich ist, eignet es sich auch für schwer verformbare Materialien wie Titan Legierungen, rostfreiem Stahl und Verbundwerkstoffen.
  • Hohe Produktionseffizienz: Das RESM-Verfahren ist bequem zu bedienen und hat eine hohe Geschwindigkeit der Arbeitswalze, was zu einer verbesserten Arbeitsproduktivität führt.
  • Gute Oberflächenqualität: Die Verwendung eines elastischen Mediums schützt die Oberfläche vor Kratzern beim Biegen und Verformen und bewahrt die Qualität der Oberfläche, insbesondere bei Blechen mit Schutzschichten und polierten Oberflächen.

Allerdings gibt es auch einige Nachteile zu beachten:

  • Begrenzte Vielseitigkeit: Da bei Zylindern mit unterschiedlichen Krümmungen Zwischenlagen auf der oberen Walze verwendet werden müssen, ist RESM nicht ideal für Produkte mit vielen Sorten und kleinen Chargen.
  • Beschränkung der Verarbeitungsstärke: RESM ist im Allgemeinen auf die Verarbeitung von Blechen mit einer Dicke unter 10 mm beschränkt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die RESM-Technologie ein breites Spektrum an möglichen Anwendungen bietet. Da sich die chemische Industrie Chinas und Branchen wie Kessel und Druckbehälter weiter entwickeln, steigt die Nachfrage nach Biegemaschinen für dicke und hochfeste Bleche mit numerischer Steuerung. Gleichzeitig treibt die Entwicklung der Öltankwagen- und Öltankindustrie den Bedarf an kleinen Biegemaschinen mit der Fähigkeit, dünne Bleche, superlange Typen, Mehrfachkurven und numerische Steuerung zu bearbeiten. Die Zukunft der Biegetechnik wird auch die Entwicklung flexibler Biegeeinheiten umfassen, in deren Mittelpunkt CNC-Biegemaschinen stehen.

3) Automatische Steuerung der Blechwalzmaschine

Die mechanische Biegemaschine verwendet typischerweise eine starke Stromsteuerung, während die hydraulische Blechbiegemaschine eine NC-Steuerung (Numerical Control) verwendet. Die NC-Steuerung wird in erster Linie zur statischen und dynamischen Synchronisierung der Positionssteuerung von Ölzylindern an beiden Enden der Arbeitswalze verwendet.

Die Steuerung des Walzprozesses erfolgt in erster Linie durch den Bediener auf der Grundlage seiner Erfahrung. Die numerisch gesteuerte Walzmaschine ermöglicht jedoch eine automatische Steuerung und bietet hohe Walzpräzision, Effizienz und einfache Bedienung. Sie eignet sich sowohl für das Chargenwalzen als auch für das Walzen von Einzelstücken in kleinen Chargen.

Gegenwärtig sind verschiedene Biegemaschinen, wie z. B. die horizontale Abwärtsbiegemaschine, die gebogene Abwärtsbiegemaschine, die querverschiebbare Drei-Walzen-Biegemaschine, die Zwei-Walzen-Biegemaschine, die gewöhnliche und die bogenförmige Vier-Walzen-Biegemaschine, die Schiffsbiegemaschine u. a. mit CNC-Funktionen ausgestattet.

Das Herzstück dieser Maschinen ist ein Industriecomputer mit SPS, der nicht nur die linken und rechten Ölzylinder der Arbeitswalze dynamisch und statisch synchronisiert, sondern auch automatisch Prozessparameter wie Walzzeiten, den jeweiligen Reduktionsbetrag, die horizontale Bewegung der unteren Walze, die Vorschubgeschwindigkeit des Blechs, den theoretischen Umformradius, die Belastung jeder Walze und die minimale Restgerade beim Vorbiegen berechnet und optimiert. Diese Optimierung basiert unter anderem auf Parametern wie Dicke, Breite, Durchmesser der Walze und Streckgrenze.

Allerdings sind bei der Dreiwalzen-Biegemaschine die oberen und unteren Walzen versetzt angeordnet, was die Steuerung des Blechvorschubs erschwert und somit eine echte numerische Steuerung nicht möglich macht. Die Vier-Walzen-Biegemaschine und die Zwei-Walzen-Biegemaschine hingegen können die Vorschubgeschwindigkeit des Blechs genau steuern und ermöglichen so eine echte CNC-Steuerung.

Changzhi Forging hat erfolgreich entwickelt ein CNC Vier-Walzen-Biegemaschine, die die inländische Lücke füllt und mit den Produkten der fortschrittlichen Blechbiegemaschinenhersteller weltweit vergleichbar ist.

Die obere Walze einer NC (Numerical Control) Vierwalzen-Biegemaschine ist die Hauptantriebswalze, die von einem Gleichstrommotor angetrieben wird. Die Geschwindigkeits- und Positionsrückführung wird durch ein geschlossenes Regelsystem gesteuert, das aus einem Gleichstrom-Drehzahlregler, einem Gleichstrommotor und einem fotoelektrischen Encoder besteht, um eine präzise Steuerung des Blechvorschubs zu gewährleisten.

Die untere Walze und die Walzen auf beiden Seiten werden angetrieben durch Hydraulikzylinder für Aufwärts- und Abwärtsbewegung. Die SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) vergleicht das Eingangssignal (Ur) mit dem vom Wegsensor erfassten Rückmeldesignal (Up) und passt das Eingangssignal (△U) entsprechend an. Dieses Eingangssignal wird dann in ein digitales/analoges Signal (D/A) umgewandelt und zur Steuerung des Hydrauliksystems verwendet, wodurch eine präzise Steuerung der Position der unteren Walze und der beiden Walzen gewährleistet wird.

Das Regelsystem der CNC-Vierwalzen-Biegemaschine besteht aus folgender Hardware: einem digitalen Drehzahlregler der Serie Eurotherm 590, einer Omron C200HX SPS, einer Mitsubishi A970GOT Touchscreen Mensch-Maschine-Schnittstelle, einem hochpräzisen Wegsensor und einem Bildschirm, der über eine RS232-Standardkommunikation mit der C200HX CPU verbunden ist.

Auf der Grundlage von Parametern wie Dicke, Breite, Durchmesser, Streckgrenze und Rückfederungskorrekturkoeffizient kann die numerisch gesteuerte Vierwalzen-Biegemaschine automatisch Prozessparameter berechnen und optimieren, einschließlich der Walzzeiten, der Verschiebung der unteren Walze und der SeitenwalzeVorschubgeschwindigkeit des Blechs, theoretischer Umformradius, Belastung der einzelnen Walzen, Neigung der oberen Walze und minimale Restkante beim Vorbiegen. Die Maschine ermöglicht auch eine automatische Steuerung.

Die genaue Steuerung des Blechvorschubs und der Position der Seitenwalze und der unteren Walze ermöglicht ein echtes CNC-Walzen. Die Maschine kann 100 Programme speichern und verfügt über die Möglichkeit, Programme zu bearbeiten und aufzurufen, sowie über Funktionen wie Fehlerselbstdiagnose, Alarm, Zustandsüberwachung und Abschaltspeicher.

4) Flexible Verarbeitungseinheit für Spulen

Die Coil Flexible Processing Unit ist in der Regel mit einer numerisch gesteuerten Walzmaschine und verschiedenen anderen Geräten ausgestattet, darunter ein Vorbehandlungssystem für den vorderen Teil des Blechs und ein Ausgabesystem für das fertige Produkt für den hinteren Teil.

Die Einheit wird von einem Steuersystem gesteuert, das aus einem oder mehreren Computern bestehen kann und ein automatisiertes Bearbeitungssystem für die Spulenplatte bildet.

Die Integration von Informations- und Materialfluss in die CNC-Biegen Maschinensystem ermöglicht eine effiziente und automatisierte Verarbeitung von kleinen Chargen.

Dadurch bietet dieses Gerät hohe Präzision, Effizienz und Flexibilität und ist somit ein ideales Fertigungssystem.

Die Abbildungen 8 und 9 zeigen den Aufbau der flexiblen Plattenbiegeeinheit, die aus einer CNC-Biegemaschine, einem Plattenspeichertisch, einem Lademanipulator, einem Ladetisch, einer Haltevorrichtung und einer Entladevorrichtung besteht.

Abb. 8 Layout I der flexiblen Spulenbearbeitungseinheit

Abb. 8 Layout I der flexiblen Spulenbearbeitungseinheit

1. Schaltschrank 2. Lademanipulator 3. Halterungsvorrichtung

4. Ladetisch 5. Werkstück 6. Entladevorrichtung

7. Hauptmotor der Biegemaschine 8. Plattform zum Stapeln von Blechen

Abb. 9 Layout II der flexiblen Spulenverarbeitungseinheit

Abb. 9 Layout II der flexiblen Spulenverarbeitungseinheit

1. Hauptmotor der Biegemaschine 2. Bügelvorrichtung 3. Entladevorrichtung

4. Einzugsrollentisch 5. Lademanipulator 6. Plattform zum Stapeln von Platten

Während des Walzvorgangs nimmt der Lademanipulator das Blechmaterial vom Blechlagertisch und legt es auf den Ladetisch. Anschließend richtet der Manipulator das Blech aus und schickt es an die Blechbiegemaschine.

Im weiteren Verlauf des Walzprozesses fixiert der Manipulator das Werkstück entsprechend seiner Form, Dicke und seines Durchmessers. Er setzt das Werkstück von innen oder von beiden Seiten an und stützt es mit der Krümmung des Werkstücks ab, bis die gewünschte Form erreicht ist.

Nach Abschluss des Walzvorgangs gibt die Hauptmaschine den Lagerkörper frei und der Entlademanipulator schiebt das Werkstück heraus. Der Entlademanipulator nimmt dann das Werkstück auf und transportiert es zum Fertigprodukttisch. Schließlich kehren die Hauptmaschine und die Manipulatoren in ihre ursprüngliche Position zurück, bereit für das nächste zu walzende Werkstück.

Einige flexible Spulenbearbeitungseinheiten können auch mit zusätzlichen Einrichtungen wie Blechzentrierung, zylindrischer Prüfung und Schweißen ausgestattet sein.

3. Die Kluft zwischen China und anderen Ländern

3.1 BKurze Einführung von Walzbiegemaschinen im Ausland

Die führenden Hersteller von fortschrittlichen Abrollmaschinen Dazu gehören HAEUSLER in der Schweiz, SCHAFER in Deutschland, PROMAU DAVI MG, SER-TOM und BODRINI in Italien, ROUNDO in Schweden, KURI-MOTO in Japan und HUGH SMITH in Großbritannien.

Die Vier-Walzen-Blechbiegemaschine von HAUSLER in der Schweiz ist die bekannteste, mit einer maximalen Spezifikation von 78000 kN, einer Blechdicke von 250 mm und einer Blechbreite von 4000 mm, wobei nur das 1,28-fache der Blechdicke als gerade Kante übrig bleibt.

In einigen Unternehmen, wie z.B. in der deutschen Firma Schafer, der italienischen Firma Davi, der italienischen Firma MG, der italienischen Firma FAC-CIN, der italienischen Firma SERTOM und der italienischen Firma BODRINI, ist die horizontale Dreiwalzen-Biegemaschine nach unten üblich und eignet sich hervorragend zum Walzen von dicken und besonders schweren Blechen.

In Japan ist der Oberwalzen-Kreuzfahrttyp (Oberwalzen-Universaltyp) von KURIMOTO am weitesten verbreitet, während der britische HUGH SMITH und der italienische FACCIN in großem Maßstab für die Schifffahrt eingesetzt werden. Blechwalzmaschinen ein hohes technisches Niveau haben.

Die gebogenen Dreiwalzen- und Vierwalzen-Biegemaschinen der italienischen Firmen PROMAU DAVI und MG sind am weitesten verbreitet, wobei die maximale Dicke der gebogenen Dreiwalzen-Biegemaschine 140 mm erreichen kann.

Die CNC-Bogenbiegemaschine mit vier Walzen von DAVI hat einen vollhydraulischen Antrieb, und die Walzen auf beiden Seiten bewegen sich in einem Bogen. Der Tangentenpunkt zwischen der Seitenwalze und der oberen Walze liegt näher an der Mittellinie der oberen Walze, und der kleinste Walzendurchmesser kann das 1,1-fache der oberen Walze erreichen.

Die verbleibenden geraden Seiten sind kurz, so dass der Reibungswiderstand zwischen den Mechanismen nahezu null ist. Der hydraulische Planetenantrieb ist direkt mit den Wellenenden der Oberwalze und der Unterwalze gekoppelt, was eine hohe Übertragungseffizienz und einen geringen Platzbedarf ermöglicht. Die Lager sind wartungsfrei und müssen nicht geschmiert werden. Die Maschine verfügt über einen automatischen linearen Geschwindigkeitsausgleich, um die Angleichung der Geschwindigkeiten der oberen und unteren Walze während des Walzens zu gewährleisten.

Die CNC-Steuerung ist verfügbar, und Werkstücke mit einem oder mehreren Krümmungsradien können automatisch berechnet und programmiert werden. Das Programm kann geändert und gespeichert werden, und eine Netzwerksteuerung ist vorhanden. Sie verfügt über eine 3D-Animations-Echtzeit-Anzeigefunktion und ist mit REAL AUTO-CAD (CAD/CAM) ausgestattet.

3.2 TDie wichtigsten Probleme und die Kluft zwischen China und dem Ausland

Schätzungen zufolge werden in China weltweit die meisten Biegemaschinen hergestellt, doch ist das Land insgesamt in der Branche nicht sehr wettbewerbsfähig. Die Hauptgründe dafür sind:

  • Was die Produktzusammensetzung betrifft, so ist ein großer Teil der inländischen Blechbiegemaschinen klein bis mittelgroß und von geringer Qualität. Es gibt zwar einige wenige Hersteller, die große Biegemaschinen mit einer Walzkraft von 40.000 kN und einer Dicke von 160 mm oder mehr produzieren, aber diese werden meist importiert. Darüber hinaus sind der technische Mehrwert und die numerische Steuerung der inländischen Walzbiegemaschinen gering, wobei ausländische Produkte den Markt für numerisch gesteuerte Biegemaschinen und flexible Blechbiegeeinheiten dominieren.
  • Ausländische Unternehmen sind in der Lage, ihren Kunden umfassende Lösungen, komplette Ausrüstungen und Technologien anzubieten. Das Unternehmen DAVI beispielsweise bietet einen kompletten Satz von Umformmaschinen für Windkrafttürme an, der die Nachfrage auf dem chinesischen Markt gut abdeckt. Derzeit sind in China nur einzelne Biegemaschinen erhältlich.
  • Die Grundlagenforschung über den Umformungsmechanismus, insbesondere die Bildung besonders dicker und hochfester Bleche, die Simulation des Umformprozesses und die Erstellung mathematischer Modelle müssen verstärkt werden.
  • Inländische Hydraulikmotoren mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment sowie Planetengetriebe mit hohem Drehmoment und hoher Übersetzung, die direkt an das Wellenende der Arbeitswalze gekoppelt werden können, sind für die Entwicklung von Blechbiegemaschinen nicht ausreichend.
  • Es gibt immer noch eine erhebliche Lücke in der spezialisierten Entwicklung und Anpassung von CNC-Systeme.
  • Trotz der Fortschritte bei der Standardisierung von Blechbiegemaschinen in China gibt es immer noch erhebliche Unterschiede bei den Maschinentypen, Konfigurationen, technischen Parametern und der Sicherheit, so dass weitere Standardisierungsbemühungen erforderlich sind.
  • Die meisten inländischen Hersteller von Blechbiegemaschinen sind kleine bis mittelgroße Privatunternehmen, denen es an technologischer Entwicklungsfähigkeit und allgemeiner Wettbewerbsfähigkeit mangelt.

4. Diskussion über den Entwicklungstrend der Blechbiegemaschine in China

  • Die Entwicklung der chemischen Industrie in China sowie das Wachstum der Kessel- und Druckbehälterindustrie haben zu einer erhöhten Nachfrage nach großen horizontalen Dreiwalzen-Biegemaschinen geführt. Diese Maschinen werden zunehmend für die Bearbeitung von Grobblechen, extradicken Blechen, hochfesten Blechen und Verbundblechen eingesetzt. Gleichzeitig wird die Entwicklung großer Vierwalzen-Biegemaschinen durch den Bedarf an effizienter und präziser Formgebung, Materialeinsparungen und kurzen geraden Kanten vorangetrieben.
  • Das rasante Wachstum von Industrien wie Öltankern und Öltanks hat zu einer Nachfrage nach kleinen Blechbiegemaschinen geführt, die dünne Bleche, superlange Typen, mehrere Krümmungen und numerische Steuerung verarbeiten können.
  • Der Einsatz von Biegemaschinen als Hauptbearbeitungsmaschinen ermöglicht eine komplette Reihe von Konfigurationen, die den Kunden eine Gesamtlösung bieten. Die Gesamtlösung für die Formung von Windkrafttürmen ist ebenfalls eine Überlegung wert.
  • Die künftige Entwicklung der flexiblen Blechbiegeeinheiten wird sich auf numerisch gesteuerte Biegemaschinen konzentrieren.

5. Schlussfolgerung

Nach jahrzehntelangem Wachstum hat die chinesische Biegemaschinenindustrie ein gut strukturiertes Produktionscluster und eine effiziente Industriekette aufgebaut. Dies hat es ihr ermöglicht, die Bedürfnisse der heimischen Maschinenbauindustrie besser zu erfüllen und den Prozess der Industrialisierung voranzutreiben.

Um die chinesische Blechbiegemaschinenindustrie weiter zu stärken, ist es wichtig, dass die Branche die Vorteile des nationalen Plans zur industriellen Wiederbelebung nutzt. Dies beinhaltet die Beschleunigung der Anpassung der ProduktstrukturUmstrukturierung und Modernisierung von Unternehmen, Übernahme fortschrittlicher Technologien aus dem Ausland, Verbesserung der Fähigkeit zur unabhängigen Innovation und Ausweitung der Reichweite der Branche.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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