Появление электрических вальцов. Часть 2

Вальцы с ЧПУ

При правильно подобранных размерах четырехвалковая машина может работать в один проход, и именно такой тип чаще всего комплектуется ЧПУ. Первый шаг на четырехвалковой машине – это прижать материал, и с этого момента заготовка не освобождается до конца раскатки. Начиная с первого прижима, система ЧПУ знает, какой материал находится в станке и какой его участок уже прошел через машину.

На машине с начальным прижимом оператор должен снять и развернуть заготовку для второго предварительного загиба. На машине с двойным прижимом оператор опускает оба боковых валка, чтобы протянуть материал для второго предварительного загиба. В обоих случаях станок теряет свою базовую позицию относительно листа. Как только давление на плиту снимается, машина уже не знает, где именно находится заготовка.

Сегодня, когда опытные производители подбирают новый вальцовочный станок, в восьми случаях из десяти они выбирают четырехвалковую систему. Если нет, рассматривают трехвалковую схему, описанную выше. А если требуется раскатывать толстую плиту, приобретают вальцы с переменной геометрией. В них верхний валок ходит вверх и вниз, а боковые валки расходятся и сходятся, приблизительно имитируя работу V-матрицы с регулируемой шириной раскрытия.

Идеально подходящий для толстого материала, вальцовочный станок с переменной геометрией работает аналогично листогибочному прессу с бесступенчато регулируемой V-образной матрицей.

Электромеханические вальцы

До недавнего времени все новые вальцовочные машины, будь то трехвалковые или четырехвалковые, имели гидравлический привод. Сейчас ситуация меняется. Ряд систем для вальцовки уже перешли на электропривод механизмов подачи.

Сегмент оборудования для формования листа и плиты уже десятилетиями смещается к электрическим приводам. Современные электрические прессовые листогибы, гибочные станки, а теперь и вальцовочные станки имеют схожие преимущества на высшем уровне. Они обладают более высоким крутящим моментом, доступным мгновенно, обеспечивают более высокие скорости, лучшую точность и требуют меньшего обслуживания по сравнению с гидравлическими аналогами.

Полностью электрические четырехвалковые машины уже вышли на рынок, и с первого взгляда заметно, как быстро вращаются валки. Типичная гидравлическая машина дает около 6 м/мин, тогда как полностью электрическая может достигать примерно 10 м/ мин. При этом сама по себе скорость вращения не является основным преимуществом. Реальный выигрыш связан с тем, какие этапы вальцовки и в какой момент можно выполнять.

У электрических вальцов снаружи установлен электрический шкаф значительно большего размера, чем обычно у гидравлических машин. В нем размещены независимые преобразователи частоты для каждой управляющей оси. В новейших системах может быть девять осей: по две на каждом конце боковых валков – с первой по четвертую оси; по одной на каждом конце прижимного, то есть нижнего валка, – это пятая и шестая оси; вращение верхнего и нижнего валков – седьмая и восьмая оси; и, наконец, серьга – это девятая ось.

Полностью электрический листопрокатный станок имеет внешний электрический кожух (слева), который намного больше, чем у типичного гидравлического листопрокатного станка.

На гидравлических станках может быть несколько насосов, но общий расход и давление ограничены. В большинстве случаев открывают один клапан, чтобы получить достаточно расхода и давления для нужного действия. Это означает, что перемещения валков выполняются последовательно, а не одновременно. Иногда удается открыть два клапана и сделать две операции параллельно, например, вращать валки, пока вы перестраиваете пару боковых валков. Но если открыть больше клапанов, теряется усилие, скорость или оба параметра сразу. Машине просто не хватает энергии.

С электрическими вальцами дело обстоит иначе. Каждый преобразователь частоты является отдельным источником мощности, поэтому работа одной оси не отнимает мощность у другой. Не нужно «забирать у одной, чтобы отдать другой». В результате несколько осей могут работать одновременно без потери скорости и усилия. То же относится к дополнительным устройствам вроде подающих столов или верхних поддержек. Каждое из них имеет электрический привод и собственный источник энергии. Преобразователь питает вращательные, планетарные и линейные исполнительные механизмы. Разумеется, при движении серьги остальные перемещения блокируются, открывать серьгу во время вальцовки нельзя – это приведет к аварийной ситуации. За пределами этого исключения электрическая архитектура предоставляет множество сценариев одновременной работы, упрощающих и ускоряющих цикл.

Сравним это со стандартным началом работы на четырехвалковой гидравлической машине. Сначала поднимают задний боковой валок и вводят материал, чтобы выровнять его по поднятому валку. Затем система прокручивает заготовку в обратном направлении к зоне прижима, после чего поднимают боковой валок, формируя ведущую кромку. На электрической машине, поскольку каждая ось независима и имеет собственный преобразователь, часть этих шагов может идти одновременно. После выравнивания по поднятому боковому валку верхний и нижний валки могут начать встречное вращение, пока боковой валок выходит в рабочее положение и выполняет предварительный загиб. Этот предварительный загиб выполняется в то время, когда выровненная заготовка возвращается к зоне начального прижима.

Такое количество независимых осей, способных двигаться одновременно, имеет широкие практические преимущества. Рассмотрим раскатку ковшей экскаваторов. У них несколько радиусов, и на традиционной гидравлической машине оператор прокатывает один радиус, затем отводит боковой валок, чтобы сформировать новый, больший радиус. Пластина при этом частично теряет контакт, и между радиусами образуется небольшой плоский участок. Операторы пробовали отводить валок ступенчато, по сути, выполняя пошаговую гибку между радиусами, но это дает серию узких плоских участков вместо одной широкой полосы.

Альтернативно гидравлические машины можно заказать с интерполяцией боковых валков, которая позволяет им перемещаться во время вращения, плавно переходя от одного радиуса к другому. У электрических машин опции интерполяции как таковой нет, потому что она и не требуется. Каждый валок имеет независимый привод и управление. Фактически это дает восемь осей интерполяции. Такая сложная кинематика позволяет в полной мере раскрыть возможности современного ЧПУ. Оператор может управлять электрическими вальцами вручную, но ЧПУ выводит эффективность на следующий уровень. Подобно кукловоду со сложной марионеткой, компьютер способен одновременно перемещать разные узлы станка, тонко настраивая и ускоряя процесс вальцовки.

Современное состояние технологий в вальцовке плиты позволяет учитывать определенную вариативность материала. Если партия листов отклоняется от ожидаемых параметров равномерно, ЧПУ может обнаружить это отклонение, внести корректировки и настроить параметры так, чтобы обрабатывать партию без ошибок.

Передовые электромеханические машины также повышают точность вальцовки. Жесткие допуски по позиционированию делают их особенно востребованными при работе с листом толщиной 25 мм и менее, учитывая более строгие спецификации для тонких материалов, например, меньший разброс по толщине.

Разумеется, если допуски по изделию жесткие, а вариативность материала высока, опытному оператору приходится тонко считывать поведение процесса и вносить соответствующие правки. То же справедливо для специальных материалов с узким окном между пределом текучести и пределом прочности, где заготовка особенно чувствительна к растрескиванию. Здесь на первый план выходит квалификация оператора.

Появление электрических вальцов. Часть 1