판금에서 원뿔을 굴리는 방법?

1. 콘 롤링의 원리

원통형 및 원뿔형 공작물은 단일 평면 내에서 회전 중심선을 중심으로 제너트릭스(형상의 프로파일을 정의하는 선)를 360도 회전하는 회전 공정을 통해 형성됩니다. 이 기본 원리가 콘 롤링 공정의 근간을 이룹니다.

원통형 공작물의 경우 제너트릭스는 회전 중심선에 평행한 방향을 유지하므로 길이에 따라 직경이 균일합니다. 반면 원뿔형 공작물은 회전 중심선에 대해 특정 각도로 기울어진 제너트릭스 덕분에 길이를 따라 다양한 직경의 테이퍼형 프로파일을 생성합니다.

원통형 및 원뿔형 공작물의 형성은 모두 3점 굽힘 원리에 의존합니다. 이 방법은 공작물의 세 가지 지점, 즉 두 개의 지지 지점과 하나의 굽힘 지점에 힘을 가하는 방식입니다. 원뿔 압연에서 이러한 지점은 일반적으로 3개의 롤러(2개의 원추형 지지 롤러와 1개의 압력 롤러)가 함께 작동하여 재료의 모양을 형성하는 것으로 나타납니다.

공작물이 이 롤러 사이에서 회전하면 압력 롤러가 제어된 힘을 가하여 국부적인 소성 변형을 일으킵니다. 이 변형은 회전 운동과 결합하여 재료를 원하는 원통형 또는 원뿔형으로 서서히 성형합니다. 특히 원추형의 경우 롤러의 각도와 위치는 의도한 테이퍼와 치수 정확도를 달성하는 데 매우 중요합니다.

롤링 프로세스에는 세 단계가 있습니다:

1단계:

롤 벤딩 프로세스를 시작하려면 롤 벤딩 머신의 작업 롤러에 공작물을 넣습니다. 롤 벤딩 머신은 3롤 벤딩 머신의 경우 3개의 롤, 4롤 벤딩 머신의 경우 4개의 롤로 구성됩니다.

3롤 벤딩 머신의 경우 하나의 롤은 공작물 위에 위치하며 상부 롤이라고 하고, 공작물 아래에 위치한 두 개의 롤을 하부 롤이라고 합니다.

4롤 벤딩 머신에는 3개의 롤러가 공작물 아래에 위치하며, 하나는 중간 하단 롤러라고 하는 상단 롤러와 동일한 수직면에 있고 나머지 두 개는 상단 롤러의 양쪽에 있는 사이드 롤이라고 합니다.

상단 롤러의 롤 벤딩 기계는 측면 롤러와 중간 및 하단 롤러의 두 롤러로 공작물을 구부릴 수 있습니다. 이 문서에서는 두 개의 하부 롤 또는 측면 롤과 상부 롤의 대칭 배열에 대해서만 설명합니다.

2단계:

롤의 두 번째 단계 벤딩 프로세스 은 작업 롤을 3점 굽힘 동작으로 이송하는 것입니다. 경우에 따라 상단 롤을 사용하여 피드를 아래로 누르는 반면 하단 또는 사이드 롤 가 위로 이동합니다.

설명을 위해 상대 운동 원리에 따라 공작물과 하단 또는 측면 롤은 고정된 것으로 간주되고 상단 롤은 아래로 눌려집니다. 원통형 공작물을 롤링할 때 상부 롤러는 하부 롤러와 평행하게 아래로 누릅니다. 원뿔형 공작물을 롤링할 때는 프레스 공정 중에 상부 롤러가 하부 롤러에 기울어집니다.

감소가 커질수록 제너트릭스 및 그 주변의 곡률이 커집니다.

3단계:

롤 벤딩 공정의 세 번째 단계는 작업 롤의 회전 운동을 통해 공작물을 회전시키는 것입니다. 한편, 상부 롤의 축소는 일정하게 유지되어 공작물의 각 제너레이터는 동일한 곡률 또는 곡률 분포를 가지며 원형 실린더 또는 원뿔형 실린더가 됩니다.

원뿔을 굴리는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 플레이트 압연기각각 다른 공작물에 적합하며 고유한 특성을 가지고 있습니다. 어떤 방법을 사용하든 압연 공정 중에 공작물의 제너레이터가 상부 롤의 제너레이터와 일치하도록 하는 것이 중요합니다.

원뿔형 실린더는 원통형 작업 롤의 플레이트 벤딩 머신에서 압연되는 부채꼴 모양의 강판입니다. 압연 공정에서 공작물의 제너레이터가 상부 롤의 제너레이터와 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다.

부채꼴 모양의 강판 사이의 작업 롤은 작업 롤의 축에 수직 인 방향으로 공작물 생성기의 각 지점의 균일 한 움직임 (원통형 작업 롤의 주 전달 장치의 회전 운동이이 움직임을 달성 할 수 있음)과 생성기의 특정 지점을 통과하는 수직선을 중심으로 한 공작물의 회전의 결합 된 움직임으로 간주 될 수 있습니다.

큰 헤드를 더 빠르게 또는 작은 헤드를 더 느리게 만들기 위해 부채꼴 모양의 강판에 추가 모멘트를 가하여 공작물과 작업 롤 사이의 마찰을 극복합니다. 이것이 콘 롤링의 핵심입니다.

자체 제너트릭스에서 이 점을 통과하는 수직선을 중심으로 공작물의 회전 이동은 가장 작은 모멘트를 필요로 합니다.

2. 콘 롤링 방법

압연 과정에서 스러스트 롤러(블록)를 사용하는지 여부에 따라 스러스트 롤러 방식과 비스러스트 롤러 방식으로 구분할 수 있습니다.

비추력 롤러 방식에는 다음과 같은 유형이 있습니다:

1) 파티션 표시 방법:

이 방법을 실행하려면 공작물의 팬 표면에 여러 개의 제너트릭스를 그립니다. 그런 다음 공작물의 각 제너트릭스를 상단 롤의 제너트릭스에 정렬하고 제너트릭스 파티션을 사용하여 각 제너트릭스의 양쪽에서 공작물을 롤링합니다.

간단하지만 효율성이 낮은 근사치 및 불연속적인 방법입니다.

제너트릭스에서 특정 지점을 통과하는 수직선을 중심으로 부채꼴 모양의 강판이 회전하는 것은 제너트릭스를 수동으로 정렬하여 이루어집니다.

2) 콘 롤 방식:

콘 롤 방식은 테이퍼 롤러가 3개인 공작물에 사용됩니다. 테이퍼 롤러의 테이퍼는 공작물에 따라 결정되며 공작물과 롤러 표면 사이에 미끄러짐이 없습니다.

테이퍼 롤(일반적으로 상단 롤)이 있는 액티브 롤과 슬리브가 분할된 패시브 롤이 있습니다. 작업물, 롤러 슬리브, 롤러 코어가 서로 미끄러집니다. 롤 수가 증가함에 따라 공작물과 슬리브 사이의 슬라이딩이 감소합니다.

팬 모양의 강판의 이동은 콘 롤러를 통해 직접 이루어집니다. 콘 롤러 방식은 가장 효율적이고 비용 효율적인 방법으로, 다품종 및 대량 생산에 적합합니다.

3) 클램핑 롤 방식:

일반적으로 클램핑 롤 방식은 4롤 벤딩 머신에 사용됩니다. 이 방법을 구현하려면 하부 롤러를 기울이고 상부 및 하부 롤러로 공작물의 큰 끝을 클램핑한 다음 다양한 공작물에 맞게 하부 롤러의 기울기 및 클램핑 력을 조정합니다.

제너레이터의 특정 지점을 통과하는 수직선을 중심으로 부채꼴 강판의 회전 운동은 클램핑 롤러와 공작물 표면 사이의 마찰에 의해 이루어집니다. 이 방법은 간단하지만 경험이 필요하며 테이퍼가 크거나 공작물이 두꺼운 경우 스러스트 롤러와 함께 사용하는 경우가 많습니다.

비 스러스트 롤러 방식은 공작물의 플레이트 가장자리가 스러스트 롤러와 접촉하지 않고 베벨 가장자리를 먼저 만든 다음 롤링 할 수 있다는 장점이 있습니다. 베벨 모서리의 무결성은 다음과 같은 영향을 미칩니다. 용접 품질. 스러스트 롤러 방식은 특히 테이퍼가 더 크거나 두꺼운 공작물의 경우 공작물의 베벨 모서리를 손상시킬 수 있습니다.

그러나 롤링 후 원형 공작물에 베벨 가장자리를 만드는 것은 매우 어렵습니다. 베벨 가장자리를 먼저 만든 다음 원뿔을 굴리기 위해 실린더와 원뿔의 상단 롤로 70 × 3500 액티브 롤러를 사용하는 3롤 플레이트 벤딩 머신에 다음과 같은 와인딩 장치를 설계했습니다.

세 부분으로 구성된 콘 슬리브는 타워의 테이퍼를 기준으로 풍력 터빈 타워의 상부 롤을 위해 설계되었습니다. 콘 슬리브는 키로 상부 롤러에 단단히 연결됩니다. 콘 슬리브의 평균 두께는 35mm이며 다음과 같습니다. 담금질 및 템퍼링. 상단 롤러와 동적으로 조정됩니다.

두 하부 롤러의 표면이 담금질되고 오일 실린더로 구동되는 작은 클램핑 롤러를 두 하부 롤러 사이의 공간에 배치할 수 있습니다. 클램핑 롤러는 공작물과 상부 롤을 고정하여 공작물이 상부 롤러로 미끄러지는 것을 방지해야 합니다. 실제 롤링 결과는 26mm 두께의 Q345 공작물. 공작물의 테이퍼가 작기 때문에 클램핑 롤러 없이도 더 나은 효과를 얻을 수 있습니다. 상단 롤도 경화되면 콘 슬리브를 제거하고 설치하기가 더 쉬워집니다. 이것은 콘 롤러 방식과 클램핑 롤러 방식의 조합입니다.

하부 롤은 원통형 롤이고 상부 롤은 롤러 슬리브로 덮여 있어 구조가 간단하고 비용이 저렴합니다. 스러스트 롤러 방식에는 여러 가지 유형이 있습니다:

1) 뒤집는 쪽의 상부 롤에 스러스트 롤러가 설정됩니다:

스러스트 롤러는 축 방향 및 반경 방향 베어링을 통해 상부 롤 본체와 상부 롤 전복 측면 베어링 사이의 전환 섹션에 설치됩니다.

스러스트 롤러의 일부가 전복 프레임에 삽입되어 스러스트 롤러가 상부 롤과 함께 회전하는 것을 제한합니다.

스러스트 롤러는 일반적으로 공작물의 작은 끝판 가장자리와 접촉하며, 자체 제너레이터의 특정 지점을 통과하는 수직선 주위의 부채꼴 강판의 회전 운동은 스러스트 롤러와 공작물 판 가장자리 사이의 마찰력에 의해 실현됩니다.

이 방법은 판 두께가 얇고 테이퍼가 크며 헤드 스러스트 롤러가 작은 공작물에 적합합니다.

2) 뒤집는 쪽의 하단 롤에 스러스트 롤러가 설정됩니다:

스러스트 롤러는 뒤집히는 쪽의 두 개의 하부 롤러 베어링 블록에 설치되며 하부 롤 베어링 시트의 상부와 직접 고정되어 있습니다.

작동 원리는 첫 번째 방법과 동일하며 테이퍼가 크고 헤드 스러스트 롤러가 작은 공작물에 적합하며 판 두께가 첫 번째 방법보다 큽니다.

3) 뒤집힌 쪽의 프레임에 스러스트 롤러가 배치됩니다:

스러스트 롤러는 4 롤 벤딩 머신의 뒤집힌 쪽 프레임에 볼트로 설치되며 스러스트 롤러의 상부 평면은 상부 롤의 하부 제너레이터보다 약간 높습니다.

4) 전복 프레임에 스러스트 롤러가 배치됩니다:

스러스트 롤러는 상부 롤러의 양쪽과 뒤집기 프레임에 설치되며, 뒤집기 프레임과 기계 프레임 사이에 짧은 슬라이딩 키가 있습니다.

5) 기계 베드에 스러스트 롤러를 설치합니다:

스러스트 롤러 프레임은 핀으로 베드에 설치되며, 스러스트 롤러는 롤러 양쪽에 설치됩니다.

스러스트 롤러 프레임은 핀 샤프트를 중심으로 회전할 수 있으며, 스러스트 롤러는 스러스트 롤러 프레임 내에서 들어올리고 내릴 수 있습니다.

6) 스러스트 롤러가 변속기 쪽 프레임에 배치됩니다:

변속기 쪽 프레임의 상부 롤러 양쪽에 대형 장착면이 배치되어 있습니다.

평면에는 스러스트 롤러 장치를 고정하기 위한 내부 나사산, 사다리꼴 홈, 핀 샤프트, 키 등이 있어 필요에 따라 기어 장치의 작업 롤에 대한 상대적 위치와 방향을 변경할 수 있습니다.

모두 프레임의 아래쪽에 설치됩니다. 일반적으로 공작물은 이를 방해하지 않으며 스러스트 롤러는 작업 롤 표면에 가깝습니다.

이 방법은 테이퍼가 크고 헤드 스러스트 롤러가 작은 공작물을 롤링하는 데 사용할 수 있습니다.

3. 콘 롤링 기능을 향상시키는 방법

방법 2, 4, 5, 6은 모두 상부 롤의 양쪽에 위치한 두 개의 스러스트 롤러를 활용합니다.

작동 중에 플레이트는 두 개의 스러스트 롤러에 배치되며, 공급 측 스러스트 롤러는 공작물에 토크를 가하고 배출 측 스러스트 롤러는 공작물을 안내합니다.

스러스트 롤러의 힘에 의해 공작물이 원래 위치에서 벗어나게 됩니다.

대부분의 경우 공작물은 하나의 기어 휠에만 접촉합니다.

이송 측 스러스트 롤러는 공작물에 토크를 가하고 배출 측 스러스트 롤러는 공작물을 안내합니다. 공작물이 중심선을 중심으로 너무 많이 회전하면 배출 측의 스러스트 롤러에 의해 다시 차단됩니다.

두 개의 스러스트 롤러가 함께 작동하여 회전 모멘트를 안내하고 적용합니다.

두 개의 스러스트 롤러의 안내 효과는 하나보다 우수하며 두 개의 스러스트 롤러가 공작물에 가하는 회전 토크는 하나보다 큽니다. 그러나 두 개의 스러스트 롤러는 상단 롤의 양쪽에 있습니다.

공작물의 작은 헤드의 스러스트 롤러가 작으면 공작물을 막기가 쉽지 않습니다. 두 개의 스러스트 롤러를 사용하면 공작물이 더 잘 안내되고 자체 축을 따라 위아래로 움직일 수 있습니다. 그 결과 플레이트 가장자리의 마모가 적고 리테 이닝 휠 표면의 담금질 수명이 길어집니다.

두 개의 스러스트 롤러를 사용하면 공작물과 기어 휠 사이의 접촉이 마찰에 의존하지 않고 보다 직접적이고 효율적인 반경 방향 힘을 생성하므로 마찰 계수를 고려할 필요가 없습니다.

스러스트 롤러가 상부 롤에서 멀수록 힘의 암이 길어져 더 큰 회전 토크가 적용됩니다. 이는 그림 1과 그림 2에 설명되어 있습니다. 압연 콘 튜브의 두께는 또한 공작물의 작은 끝을 위해 더 큰 스러스트 롤러를 필요로 합니다.

방법 6에서는 스러스트 롤러의 양쪽 끝에 베어링 블록이 있어 지지력이 큰 단순 지지 빔이 됩니다. 반면, 방법 5에서는 리테 이닝 휠이 상대적으로 작은 지지력을 가진 캔틸레버 빔입니다.

방법 5에서는 스러스트 롤러가 선반 베드에 위치하며 공작물과 프레임이 서로 간섭할 가능성이 적습니다.

55 × 3200 3롤 벤딩 머신에서 방법 6을 사용하여 반원뿔 각도가 30도인 공작물을 롤링했습니다.

작업물과 넓은 프레임 사이의 간섭을 방지하기 위해 스러스트 롤러와 프레임의 장착면 사이에 바닥이 크고 윗부분이 작은 1m 높이의 브래킷을 추가하고, 축 방향을 따라 작업 롤 표면에 스톱 휠을 삽입했습니다.

공작물이 평평하여 스러스트 롤러가 닿지 않는 경우, 공작물을 먼저 구부리거나 스러스트 롤러를 아래로 이동하여 문제를 해결할 수 있습니다.

스러스트 롤러 방식의 단점은 공작물 한쪽 끝의 플레이트 가장자리가 손상된다는 점입니다.

스러스트 롤러는 자체 축을 중심으로 회전하고 자체 축을 따라 위아래로 움직일 수 있으며, 표면이 담금질되어 플레이트 가장자리의 손상을 줄일 수 있습니다.

스러스트 롤러와 상부 롤 사이의 거리를 늘리면 스러스트 롤러와 공작물 사이의 힘을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 두꺼운 공작물에 가해지는 힘도 증가하므로 가능하면 더 긴 플레이트 끝을 미리 구부려야 합니다.

마찰과 마찰 계수는 원뿔을 굴리는 과정에서 매우 중요한 요소입니다.

비추력 롤러 방식의 경우 클램핑 롤러 없이도 더 나은 효과를 얻을 수 있는데, 이는 상부 롤과 하부 롤 사이의 마찰 계수가 다르기 때문일 수 있습니다.

100 × 4000 3롤 플레이트에서 대규모 프로젝트를 위해 40-50mm 두께의 고강도 강철 콘 튜브를 압연하는 동안 롤링 머신드라이브 쪽 프레임에 기어 휠을 장착하는 볼트가 모두 끊어져 프로젝트가 중단되었습니다.

현장 분석과 경험에 따르면 이는 공진으로 인해 발생할 수 있습니다.

마찰 계수와 진동 주파수를 변경하기 위해 공작물과 패시브 롤러 사이에 약간의 윤활유를 추가하는 것이 좋습니다.

이를 통해 문제를 해결할 뿐만 아니라 두꺼운 공작물을 롤링할 수 있습니다. 윤활유 는 또한 제너레이터의 한 지점을 통과하는 수직선 주변의 공작물의 회전 하중을 감소시킵니다.

용접 품질에 영향을 미치지 않도록 코일링 후 공작물의 윤활유를 제거해야 한다는 점에 유의해야 합니다.

4. 원뿔 롤링 힘 추정

다양한 콘 롤링 방법에서 다양한 공작물에 대한 힘 요구 사항은 경험적 지식과 이론적 계산에 따라 달라집니다. 정확한 힘 예측은 공정 최적화와 장비 안전에 매우 중요합니다.

앞의 분석을 통해 일부 방법에서는 하나의 스러스트 롤러만이 회전 모멘트를 공작물에 가한다는 것을 알 수 있습니다. 이렇게 스러스트 롤러 간에 하중이 고르지 않게 분산되면 응력이 집중되고 장비 고장이 발생할 수 있습니다.

사례 연구를 통해 이 점을 확인할 수 있습니다: 70 × 3000mm 판재 압연기를 사용하여 방법 6을 사용하여 60 × 2000mm 용광로 쉘 콘을 압연했습니다. 압연 공정 중에 변속기 측 프레임의 상부와 하부 사이의 연결 볼트가 강도가 부족하여 고장났습니다. 프레임 연결 설계를 개선한 후 압연 작업을 성공적으로 완료했습니다. 이 사고는 정확한 힘 예측과 견고한 장비 설계의 중요성을 강조합니다.

방법 1에서 스러스트 롤러는 주로 롤러와 공작물 사이의 마찰에 의존하여 힘을 전달합니다. 일반적으로 스러스트 롤러의 정상 힘은 마찰력보다 몇 배 더 크므로 롤링 중에 공작물이 손상될 수 있습니다. 이러한 위험은 얇거나 부드러운 소재의 경우 특히 높습니다.

콘 롤링 방법을 선택할 때는 다음 요소를 고려하세요:

1. 공작물 치수 및 재료 특성
2. 필수 원뿔형 형상 및 허용 오차
3. 사용 가능한 장비 기능
4. 표면 마감 요구 사항
5. 생산량 및 효율성 요구 사항

콘 롤링 프로세스를 최적화합니다:

• 유한 요소 해석(FEA)을 수행하여 응력 분포를 정확하게 예측합니다.
• 실시간 힘 모니터링 시스템 구현
• 고급 윤활 기술을 사용하여 마찰과 공작물 손상을 줄입니다.
• 일관된 힘 적용을 유지하기 위해 자동화된 프로세스 제어를 고려하세요.

제조업체는 이러한 요소를 신중하게 평가하고 고급 엔지니어링 기술을 사용하여 제품 품질, 공정 효율성 및 장비 수명을 보장하는 가장 적합한 콘 롤링 방법을 선택할 수 있습니다.