대칭형 3롤 플레이트 벤딩 머신의 하중 및 동력 계산 방법
두꺼운 철판을 완벽한 원통 모양으로 구부리려면 얼마나 많은 힘이 필요할까요? 이 문서에서는 하중과 힘을 결정하기 위한 중요한 계산에 대해 자세히 설명합니다....
거대한 철판이 어떻게 완벽한 곡선 모양으로 변신하는지 궁금한 적이 있나요? 이 매혹적인 블로그 게시물에서는 3롤 벤딩 머신의 매혹적인 세계에 대해 자세히 알아보세요. 이 경이로운 기계의 독창적인 작동 원리를 알아보고 업계 전문가로부터 인사이트를 얻으세요. 엔지니어링 애호가든 단순히 제조 공정에 대한 호기심이 있는 사람이라면 이 글에서 정밀 금속 절곡의 비밀을 밝혀낼 것입니다. 3롤 벤딩 머신의 강력한 성능과 정밀도에 놀랄 준비를 하세요!
국가의 청정에너지 정책에 힘입어 제조업이 빠르게 발전함에 따라 석탄 화력, 수력, 원자력 및 풍력 발전 시설에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 이러한 성장으로 인해 파이프라인 구성품과 기둥 타워 섹션을 정밀하고 효율적으로 가공할 수 있는 대형 플레이트 압연기에 대한 필요성이 증가했습니다.
이와 동시에 해양 석유 및 가스 탐사, 석유화학 처리 및 석탄 화학 산업의 확대로 인해 고강도 고압 용기의 생산이 증가했습니다. 이러한 추세는 두꺼운 고강도 판재를 형성하도록 설계된 특수 고강도 판재 롤의 광범위한 채택을 촉진했습니다. 이러한 고급 롤링 시스템은 다음과 같은 중요한 부품을 제작하는 데 매우 중요합니다:
이러한 플레이트 압연기 최첨단 기술을 사용하여 필요한 치수 정확도, 재료 특성 및 표면 마감을 달성합니다. 가변 크라운 제어, 작업 롤 벤딩, 고급 자동화 시스템과 같은 기능을 통합하여 고강도 저합금(HSLA) 강재 및 극한 작업 조건에서 사용되는 특수 합금을 비롯한 다양한 판재 두께와 소재 등급에서 일관된 품질을 보장합니다.
판재 압연기 또는 판금 롤러라고도 하는 롤 성형기는 연속 굽힘 공정을 통해 평평한 금속판을 원통형, 원추형 또는 곡선형으로 변형하는 데 사용되는 다용도 금속 성형 장비입니다.
이 기계는 3점 절곡 원리로 작동하며, 성형 롤의 전략적 배치와 동기화된 회전이 금속판의 소성 변형을 제어합니다. 시트가 롤을 통과하면서 점진적으로 구부러져 원하는 공작물의 프로파일이 만들어집니다.
롤포밍 기계는 압력 용기 제작, 해군 건축, 석유 및 가스 인프라, 화학 처리 공장, 구조용 강철 제작, 중장비 제조 등 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다.
일반적인 3롤 구성에서 두 개의 하단 롤은 드라이브 롤로 작동하며 양방향 회전이 가능하여 정방향 및 역방향 이송이 모두 가능합니다. 핀치 롤 또는 벤딩 롤로 알려진 상단 롤은 수직으로 조절할 수 있어 굽힘 반경을 제어하고 다양한 재료 두께를 수용할 수 있습니다. 이러한 배열을 통해 성형 공정을 정밀하게 제어할 수 있으므로 복잡한 형상을 높은 정확도로 생산할 수 있습니다. (그림 참조)
고급 모델에는 정밀도 향상을 위한 유압 또는 서보 전기 작동, 자동 작동을 위한 CNC 제어, 일관된 품질을 보장하는 실시간 모니터링 시스템과 같은 기능이 통합되어 있을 수 있습니다. 일부 기계는 콘 롤링이나 모서리 프리벤딩과 같은 작업을 위한 특수 어태치먼트도 제공하므로 금속 제조 공정에서 활용도가 더욱 확대됩니다.
강판을 압연하는 공정에는 전략적으로 배치된 상부 및 하부 롤러 사이에 재료를 공급하는 과정이 포함됩니다. 이 롤러에 의해 생성된 3점 접촉이 제어된 변형을 유도하여 강판이 곡선 또는 원형 프로파일로 변형됩니다.
이 판금 성형 기술은 정밀 3롤 벤딩 머신으로 실행되는 연속적인 3점 절곡 작업으로 개념화할 수 있습니다. 이 공정은 금속판의 한쪽 끝이 상부 롤러와 하부 롤러 사이에 삽입되면서 시작됩니다.
상단 롤러는 금속판에 계산된 하중을 가하여 압축 응력을 통해 소성 굽힘 변형을 시작합니다. 동시에 플레이트와 롤러 표면 사이의 마찰 계면에 의해 구동되는 하단 롤러의 회전은 플레이트의 세로 축을 따라 플레이트의 양방향 이동을 촉진합니다.
플레이트가 롤러 변형 영역을 통과할 때 유도 응력이 재료의 항복 강도를 초과하면 소성 변형이 발생합니다. 이렇게 제어된 변형은 플레이트의 전체 길이를 따라 전파되어 원하는 기하학적 프로파일을 따르는 균일한 소성 굽힘을 생성합니다.
상부 및 하부 롤의 상대적 위치를 정밀하게 조정하여 광범위한 굽힘 반경을 달성할 수 있습니다. 달성 가능한 최소 반경은 상부 롤러의 직경에 의해 제한되므로 구조적 무결성을 유지하면서 공정 유연성을 보장합니다.
이 공정의 중요한 측면은 플레이트 표면에서 앞뒤로 진동하는 상부 롤러가 지속적으로 아래쪽 압력을 가하는 것입니다. 이러한 동적 상호 작용은 일관된 변형을 보장하고 완제품의 전반적인 품질에 기여합니다.
설명된 방법은 현대 금속 제조의 다용도 도구인 대칭형 3롤 벤딩 머신의 작동 원리를 예시합니다. 정밀하고 반복 가능한 결과를 만들어내는 이 장비는 건설에서 항공 우주에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 매우 유용합니다.
구동 롤러 II와 III는 동기화된 모터-감속기 시스템으로 구동되며, 같은 방향 또는 반대 방향으로 동일한 속도로 회전합니다. 이러한 동기화를 통해 벤딩 프로세스 중에 균일한 힘 분배와 일관된 재료 흐름을 보장합니다.
플레이트의 전진 이동은 롤러와 플레이트 표면 사이에 발생하는 마찰력에 의해 촉진됩니다. 이 마찰 기반 추진 방식을 사용하면 굽힘 장치를 통해 플레이트의 진행을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
이 기계는 상부 롤러의 위치를 정밀하게 조정하여 다양한 곡률을 생산할 수 있는 다용도성을 제공합니다. 이러한 조정 기능을 통해 특정 설계 요구 사항을 충족하도록 굽힘 반경을 미세 조정할 수 있습니다.
한 번의 패스로 원하는 곡률을 얻을 수 없는 경우, 이 공정에서는 반복적인 접근 방식을 사용합니다. 상부 롤러의 위치를 점진적으로 조정하고 공작물이 지정된 모양에 맞을 때까지 롤링 공정을 반복할 수 있습니다. 이 적응형 방법론은 최종 제품의 높은 정밀도를 보장합니다.
롤러가 이등변 삼각형으로 배열된 대칭형 3롤 벤딩 머신의 구성은 롤링 공정 중에 공작물의 양쪽 끝에 특징적인 직선 세그먼트가 생깁니다. 이 구부러지지 않은 세그먼트는 두 하단 롤러의 중심 사이의 거리의 약 절반으로, 효과적인 롤링이 불가능한 영역을 나타내며 이 기계 유형의 주요 한계로 간주됩니다.
이러한 제약에도 불구하고 대칭형 3롤러 플레이트 벤딩 머신은 산업 현장에서 널리 채택되고 있습니다. 이 기계의 인기는 단순한 디자인, 사용자 친화적인 작동, 비용 효율성으로 인해 많은 제조 분야에서 선호되는 선택입니다.
직선 세그먼트 문제를 해결하기 위해 특정 생산 요구 사항과 공작물 특성에 맞게 다양한 완화 전략을 사용할 수 있습니다. 다음 표는 이러한 방법을 간략하게 설명하며 벤딩 공정을 최적화하고 최종 결과물 결함을 최소화하기 위한 지침을 제공합니다.
| 항목 | 솔루션 |
| 팔꿈치 사전 굽힘 | 이 기술은 다이를 사용하여 강판의 끝을 미리 구부려서 프레스 기계를 사용하여 원하는 곡률을 얻을 수 있습니다. |
| 수당 유지 | 접시 끝에 적절한 접시 여유분을 추가합니다. 양쪽 끝에서 일정 길이를 롤아웃한 후 나머지 부분(직선 세그먼트라고도 함)을 잘라낼 수 있습니다. |
| 사전 굽힘을 위한 베이스 플레이트 추가 | 이 방법은 롤링 머신그림 3b에 표시된 것처럼. 그러나 이 방법을 채택할 때는 롤링 머신의 용량, 즉 결합된 굽힘 힘 를 초과해서는 안 되며 필요한 개스킷은 압연기의 개스킷을 초과해서는 안 됩니다. |
고급 비대칭 3롤 절곡기의 경우, 혁신적인 샤프트 롤러 배열을 통해 압연된 공작물의 직선 부분을 최소화하거나 제거하여 최종 제품의 품질과 정밀도를 향상시킬 수 있도록 설계되었습니다.
이 기계의 특징은 두 하부 롤러의 수직 조절 기능입니다. 하나의 하단 롤러는 상단 롤러의 중심 거리와 일치하도록 정밀하게 배치할 수 있고, 다른 롤러는 공작물 사양과 원하는 곡률에 따라 최적의 위치로 들어올릴 수 있습니다. 이러한 동적 구성을 통해 벤딩 공정을 더욱 세밀하게 제어할 수 있으며 보다 복잡한 형상을 생산할 수 있습니다.
이 조정 가능한 설정을 통해 강판의 앞쪽 가장자리를 처음 구부리고 압연하는 작업이 용이해집니다. 약 반 회전이 완료되면 두 개의 하부 롤러의 정렬이 전략적으로 수정되어 압연 공정이 계속 진행됩니다. 이 중간 공정 조정은 일반적으로 공작물의 후미 끝에 형성되는 직선 세그먼트를 제거하여 보다 균일한 곡선형 제품을 만드는 데 매우 중요합니다.
또는 효율성과 일관성을 높이기 위해 첫 번째 패스 후에 공작물을 반전시킬 수 있습니다. 이 기술은 이전에 구부러지지 않은 끝을 두 번째 롤링 작업을 위한 리딩 에지로 배치합니다. 이 방법은 잔류 직선 부분을 제거할 뿐만 아니라 공작물의 전체 길이에 걸쳐 보다 대칭적인 곡률을 보장합니다.
이러한 고급 기술은 정밀한 CNC 제어 및 실시간 피드백 시스템과 결합되어 왜곡을 최소화하고 뛰어난 원형 정확도를 갖춘 고품질 곡선 부품을 생산할 수 있어 항공 우주, 에너지, 대규모 산업 제조와 같은 산업의 엄격한 요구 사항을 충족합니다.
다음은 3롤 벤딩 머신의 작동을 이해하는 데 도움이 되도록 직경 400mm 이상의 짧은 원통을 압연하는 과정을 간략하게 설명합니다.
재료는 도면 및 공정 요구 사항에 따라 검증되어야 하며 표면에 명백한 결함이 없어야 합니다.
재료의 품질과 사양은 관련 국가 및 업계 표준을 준수해야 합니다.
확장 시 실린더의 직경은 엔드 인클로저의 실제 직경과 일치해야 하며, 실린더 재료의 직경은 실린더의 중간 직경을 기준으로 계산해야 합니다.
확장 방향은 강철 압연 방향과 일치해야 하며 45° 위치로 제한해야 합니다. 레이아웃은 가장자리 소재를 효과적으로 활용하고 강철의 활용도를 높이는 효율적인 레이아웃이어야 합니다.
실린더가 여러 섹션으로 구성된 경우 장비 조립 및 용접의 기술적 요구 사항에 따라 용접을 올바르게 수행해야 합니다.
엔드 인클로저의 맞대기 용접과 세로 용접 사이의 간격 원통형 쉘 섹션의 이음새는 원통 두께의 3배 이상, 100mm 이상이어야 합니다.
실린더가 파이프, 지지대, 보강 링, 베이스 플레이트 등에 연결되는 경우 실린더의 세로 및 둘레 용접의 삽입으로 인해 구멍이 생기지 않아야 합니다. 용접 솔기 또는 너무 가까이 있는 경우 보강 링 또는 베이스 플레이트가 용접 이음새를 덮어야 합니다.
선 그리기는 정사각형 마스터 대신 기하학적 매핑 방법을 사용하여 수직선, 이등분선 및 중간점을 그리는 정밀한 방식이어야 합니다.
필요한 여백을 허용하고 먼저 금속판에 가장자리 절단선을 그린 다음 실제 재료 선을 그린 다음 선을 확인합니다.
블랭킹을 위한 선 그리기에 대한 허용 오차 요구 사항:
실린더 높이 H의 선 도면에 대한 허용 오차 요구 사항은 H ± 1mm입니다.
두 대각선(△ L = L1 - L2)의 차이는 2mm 이하여야 하며 실린더 섹션의 길이 허용 오차는 L ± 3mm입니다.
둘레 공식은 L = π (Di + S)이며, 여기서 Di는 실린더 직경(mm)이고 S는 실린더 두께(mm)입니다.
마킹 후 강판의 오른쪽 상단 모서리에 있는 100mm x 100mm 상자에 자재 마크 이식이 이루어집니다.
블랭킹 및 엣지 처리:
두께가 12mm 미만인 탄소 강판의 경우 블랭킹은 다음을 사용하여 수행됩니다. 전단 기계 가능하면 반자동 절단기를 사용합니다(그렇지 않으면 반자동 절단기를 사용합니다).
절단 후에는 슬래그를 청소하고 디버링해야 합니다.
홈이 필요한 두께 6mm 이상의 플레이트의 경우 반자동 절단기 또는 롤링 챔퍼링 기계가 사용됩니다. 두께가 6mm 미만인 플레이트의 경우 연삭 방법을 사용해야 합니다.
에 의해 생성된 홈은 화염 절단 기계는 슬래그를 청소해야 하며 용접 홈에 균열이나 박리 등의 결함이 없어야 합니다.
용접하기 전에 용접 조인트 산화물, 그리스, 슬래그와 같은 유해한 불순물을 제거해야 합니다.
간격 범위(홈 또는 플레이트 가장자리에서 계산)는 20mm 이상이어야 합니다.
플레이트를 롤링할 때 상단 롤러와의 접촉 부족으로 인해 플레이트의 끝이 구부러져 직선 모서리가 남을 수 있습니다.
대칭 절곡 시 잔여 직선 모서리는 일반적으로 하부 롤러 중심 거리의 약 절반이며 플레이트 두께에 따라 달라집니다.
비대칭 굽힘은 대칭 굽힘의 약 1/6~1/10에 해당하는 잔여 직선 모서리가 발생합니다.
이러한 잔여 직선 모서리는 수정 중에 완전히 제거하기 어려울 수 있으며 품질 문제와 장비 사고로 이어질 수 있으므로 미리 구부려야 합니다.
사전 굽힘이 불가능한 경우 최종 롤링 후 템플릿을 사용하여 수정할 수 있습니다.
구부리기 전에 강판 표면과 롤러 표면을 청소하고 녹, 가죽, 양모, 가장자리, 모서리 또는 딱딱한 이물질을 제거해야 합니다.
예를 들어 스테인리스 스틸을 압연할 때는 상부 및 하부 롤러를 테이프나 특수 페인트 층으로 감싸서 보호해야 하며, 보호 층에는 단단한 입자가 없어야 합니다.
플레이트가 압연기에 삽입될 때 오정렬을 방지하기 위해 공작물을 회전시키고 공작물의 주축을 롤러 샤프트와 평행하게 정렬하여 원형 압연의 품질이 양호하도록 해야 합니다.
원형 압연은 제품 성형의 주요 단계이며 원패스 또는 다중 패스 공정으로 수행할 수 있습니다.
패스 횟수는 냉간 압연에서 허용되는 최대 변형률과 같은 공정의 요구 사항과 그립 및 동력 조건과 같은 장비의 한계에 따라 달라집니다.
냉간 압연에서 스프링 백이 상당한 경우 일정량의 오버롤을 적용해야 합니다.
실린더 끝의 세로 스태거는 1.5mm 미만이어야 합니다. 그리고 플레이트 압연 프로세스는 첨부된 그림에 나와 있습니다.
진원도 보정의 주요 목표는 전체 원형 프로파일에 걸쳐 균일한 곡률을 달성하여 제품 품질과 치수 정확도를 향상시키는 것입니다. 이 프로세스에는 일반적으로 다음 단계가 포함됩니다:
(1) 초기 설정 및 공급: 경험적 데이터 또는 정밀한 계산을 기반으로 롤러를 최적의 보정 곡률 위치로 조정합니다. 이 초기 설정은 후속 롤링 공정의 효율성을 결정하므로 매우 중요합니다. 재료 특성, 두께 변화, 이전 성형 작업의 잔류 응력 등의 요소를 고려합니다.
(2) 정밀 원형 롤링: 결정된 보정 곡률로 최소 두 번의 완전한 롤링 사이클을 실행합니다. 이 영역은 일관된 곡률을 보장하기 위해 추가 처리가 필요한 경우가 많으므로 용접 이음새 영역에 특히 주의하세요. 고급 센서와 실시간 모니터링 시스템을 활용하여 롤링 파라미터를 지속적으로 평가하고 조정하여 균일한 압력 분포와 재료 흐름을 보장합니다.
(3) 제어된 언로딩: 제어된 방식으로 보정 하중을 점차적으로 줄입니다. 공작물이 점진적으로 하중을 줄이면서 여러 번의 추가 롤링 사이클을 거치도록 합니다. 이 단계는 응력을 완화하고 스프링백 효과를 최소화하여 최종 제품의 치수 안정성을 향상시키는 데 매우 중요합니다.
공정 전반에 걸쳐 인라인 레이저 측정 시스템과 같은 엄격한 품질 관리 조치를 구현하여 지정된 허용 오차에 대해 달성된 진원도를 확인합니다. 고정밀 애플리케이션의 경우 실시간 피드백을 기반으로 롤링 파라미터를 동적으로 조정할 수 있는 적응형 제어 알고리즘을 통합하여 진원도 보정 프로세스를 더욱 최적화하는 것을 고려하세요.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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