CH665365A5

CH665365A5 - Zweiwalzen-blechbiegemaschine.

Info

Publication number: CH665365A5
Application number: CH613384A
Authority: CH
Inventors: Alexandr Vladimirovich Nikitin; Ildus Mukhametgaleevic Zakirov
Original assignee: Kz Aviatsion Inst Tupoleva
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1988-05-13
Also published as: GB8431835D0; DE3447690A1; FR2575093B1; GB2168278B; FR2575093A1; GB2168278A; DE3447690C2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweiwalzen-Blech-biegemaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Am erfolgreichsten kann die vorüegende Maschine zum Biegen von Mantelschüssen aus Tafelblech angewendet werden. Ausserdem kann die Erfindung bei der Herstellung von rohrförmigen Teilen, Segmenten, Teilen von Beplankungen für Flugzeuge u.dgl. zur Anwendung gelangen.

In den Konstruktionen von modernen Maschinen werden weitgehend Einzelteile verwendet, die durch Biegen aus Blech hergestellt werden. Zur Zeit tendiert die Entwicklung von Maschinen zur Erhöhung der Einheitsleistung, was eine Vergrösserung der Maschinenabmessungen zur Folge hat. Dementsprechend vergrössern sich auch die Abmessungen der Einzelteile, darunter auch der aus Tafelblech gebogenen Einzelteile, die auf Walzen-Blechbiegemaschinen gefertigt werden. Somit ist eines der Probleme, die in Anwendung auf Blechbiegemaschinen gelöst werden, die Vergrösserung der Arbeitslänge der Walzen.

Eine der aussichtsreichen Arten von Blechbiegemaschinen ist gegenwärtig die Zweiwalzen-Blechbiegemaschine mit dem elastischen Belag einer der Walzen.

Es ist eine Zweiwalzen-Blechbiegemaschine (US-Patent-schrift Nr. 3 478 555) dieser Art bekannt, die eine erste Walze mit einer relativ steifen Mantelfläche, die auf einem Bett drehbar gelagert ist, und eine zweite Walze mit einer elastisch komprimierbaren Mantelfläche aufweist, welche einen Drehantrieb und eine Vorrichtung zur radialen Verschiebung derselben zur ersten Walze hin besitzt. Die Längsachsen der ersten und der zweiten Walze sind zueinander parallel.

Die zweite Walze ist als Büchse mit einem auf der Aus-senfläche aufgebrachten elastischem Belag und einer Achse mit Lagerungen an den Enden ausgebildet, die in der Büchse koaxial angeordnet ist. Auf der Achse sind zwischen den Lagerungen zwei Lager angebracht, auf welchen sich die Büchse abstützt. Hierbei sind die Lager so angeordnet, dass Durchbiegungen im auskragenden und im Stützweitenabschnitt der Büchse gleich sind. Der Drehantrieb überträgt das Drehmoment auf die Büchse.

Bei der radialen Verschiebung der zweiten Walze mit der elastisch komprimierbaren Mantelfläche zur ersten Walze mit steifer Mantelfläche berührt zuerst der elastische Belag die steife Mantelfläche der ersten Walze, und bei der weiteren Annäherung wird der elastische Belag verformt. Bei der Verformung dringt die Walze mit der steifen Mantelfläche in den elastischen Belag ein. Beim Einschalten des Drehantriebs der zweiten Walze dreht sich zusammen mit ihr infolge der Reibungskräfte auch die erste Walze mit der steifen Mantelfläche. Zwischen die rotierenden Walzen wird ein Rohling eingeschoben, und durch Kräfte, die bei der Verformung des elastischen Belags wirken, wird der Rohling in be-zug auf die Walze mit der steifen Mantelfläche verbogen.

Die Anwendung der in Rede stehenden Bauart der Zweiwalzen-Blechbiegemaschine bei der Herstellung von langen dünnwandigen Teilen ist durch die Steifigkeit und Festigkeit der Achse der Walze mit der elastischen Mantelfläche beschränkt.

Eine Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit durch Vergrösserung des Durchmessers der Achse hat eine Vergrösserung des Durchmessers der gesamten Walze zur Folge. Dies ist aus mehreren Gründen unzweckmässig. Erstens führt das zu einer beträchtlichen Vergrösserung der Aussenabmessun-gen der Maschine und ihrer Masse, zweitens führt die Vergrösserung des Durchmessers der Walze mit der elastischen Mantelfläche zur Zunahme ihres Drehmomentes, d.h. zur Notwendigkeit, die Leistung des Maschinenantriebs zu erhöhen. Drittens hat die genannte Vergrösserung des Walzendurchmessers unter Beibehaltung der optimalen Dicke des elastischen Belages eine Vergrösserung der Masse des Materials zur Folge, aus welchem dieser Belag besteht, beispielsweise Polyurethan, was bei einem verhältnismässig hohen Preis eines derartigen Polymeres eine Verteuerung der Maschine im ganzen nach sich zieht.

Ausserdem ist eine Zweiwalzen-Blechbiegemaschine gemäss dem UdSSR-Uhrheberschein Nr. 634 814 bekannt, die ein Bett mit Säulen, aufweist, ferner eine erste Walze mit einer relativ steifen Mantelfläche, die auf den genannten Säulen drehbar gelagert ist, und eine zweite Walze mit einer Mantelfläche aus einem elastisch komprimierbaren Material, welche mit einer Vorrichtung zu ihrer Drehung versehen ist. Die Längsachsen der ersten und der zweiten Walze sind zueinander parallel. Die zweite Walze ist mit einem zylindrischen Abschnitt mit steifer Mantelfläche versehen, der einen elastischen Ring aufnimmt. Der Durchmesser des letzteren übersteigt den Durchmesser der zweiten Walze. Die Dicke des elastischen Ringes ist gleich der Dicke des elastischen Belages. Die Walzen sind radial verschiebbar relativ zueinander angeordnet, nämlich ist die zweite Walze zu der ersten hin radial verschiebbar. Die zweite Walze ist aus einem zylindrischen Stab mit steifer Mantelfläche aufgebaut, auf welcher der elastische Belag aufgebracht ist. Der Stab stützt sich mit den beiden Enden an in den Säulen angeordneten Lagern ab.

Diese Konstruktion der bekannten Zweiwalzen-Blech-biegemaschine gewährleistet jedoch nicht die Herstellung von langen dünnwandigen Teilen wegen der geringen Steifigkeit der Walze mit der elastischen Mantelfläche. Während des Biegens von dünnwandigen Teilen auf einer solchen Zweiwalzenmaschine entstehen grosse Streckenlasten. Die zweite Walze kann man als einen Balken auf zwei Stützen ansehen, welcher der Wirkung eines grossen Biegemomentes

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

665 365

in bezug auf die Längsachse ausgesetzt ist. Das Letztere ruft eine beträchtliche Durchbiegung der zweiten Walze mit dem elastischen Belag hervor.

Eine Verminderung der Durchbiegung der zweiten Walze mit dem elastischen Belag ist durch Vergrösserung ihres Durchmessers möglich, was zu einer bedeutenden Vergrösserung der Aussenabmessungen der Blechbiegemaschine im ganzen und zur Vergrösserung ihrer Masse führt, und es notwendig macht, die Leistung des Drehantriebes der zweiten Walze wegen der Zunahme des Drehmomentes an der letzteren zu erhöhen. Eine Vergrösserung des Durchmessers der zweiten Walze ebenfalls unter Beibehaltung der optimalen Dicke des elastischen Belags hat zur Folge, dass die Menge des Materials, aus welchem der Belag besteht, beispielsweise Polyurethan, vergrössert wird, was zu einer Verteuerung der Maschine im ganzen wegen des hohen Preises des Polyurethans führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweiwal-zen-Blechbiegemaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch die konstruktive Ausbildung der Walze mit der elastischen Mantelfläche eine Erhöhung der Steifigkeit der Walze bei deren verringertem Durchmesser sichergestellt ist, was die Herstellung von langen dünnwandigen Teilen ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die vorgeschlagene Zweiwalzen-Blechbiegemaschine die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 umschriebenen Merkmale aufweist.

Eine solche Bauart der Zweiwalzen-Blechbiegemaschine gewährleistet die Herstellung von langen dünnwandigen Teilen dank der Erhöhung der Steifigkeit der Walze mit der elastischen Mantelfläche. Da auf der zweiten Walze mit der Mantelfläche aus einem elastisch komprimierbaren Material zylindrische Einfassungen vorhanden sind, die sich auf mit dem Bett verbundenen Lagerungen abstützen, kann man die zweite Walze als einen auf mehreren Stützen aufgelagerten Balken mit gleichmässig verteilter Belastung ansehen, welcher bei auf denselben wirkenden Belastungen ein kleineres Biegemoment erfahrt, d.h. einer geringeren Durchbiegung ausgesetzt ist.

Diese konstruktive Ausführung der zweiten Walze macht es möglich, sie mit einem kleineren Durchmesser herzustellen, was zur Einsparung des teuren Materials des elastischen Belags führt.

Die Anordnung des elastischen Ringes in jeder Einfassung, welche auf dem Kern der zweiten Walze mit der elastisch komprimierbaren Mantelfläche sitzt, gewährleistet die Arbeitsfähigkeit des elastischen Belags der zweiten Walze auf der ganzen Mantellinie derselben. Eine solche Konstruktion der zweiten Walze gestattet es, sie mit einer vergrösser-ten Länge ausgehend von der Steifigkeitsbedingung auszuführen. Die Beschränkung der Länge ist durch die Torsionsfestigkeit der Walze bedingt.

So z.B. haben die bestehenden Zweiwalzenmaschinen Beschränkungen in bezug auf die Arbeitslänge der Walzen gleich 2000 mm. Bei dieser Länge erreicht der Durchmesser der Walze mit der elastischen Mantelfläche 400 mm. Eine Vergrösserung der Arbeitslänge, beispielsweise um das Zweifache, führt bei der bestehenden Konstruktion zur vierfachen Vergrösserung des Biegemomentes, während der Walzendurchmesser um mehr als das 1,58-fache vergrössert wird, was eine verhältnisgleiche Änderung des Durchmessers der Walze mit der elastischen Mantelfläche nach sich zieht.

Eine Zweiwalzen-Blechbiegemaschine, ausgeführt gemäss der vorliegenden Erfindung, gestattet bei demselben Durchmesser der Walze mit elastischer Mantelfläche von 400 mm, die Arbeitslänge der Walze gleich 4000 mm auszuführen.

Es ist zweckmässig, dass in der Zweiwalzen-Blechbiege-maschine die Lagerung zwei Wälzlager aufweist, die auf einem Bock angebracht sind, welcher auf dem Bett befestigt ist und eine Öffnung zum Durchtritt des elastischen Ringes aufweist, wobei die Querschnittsmasse der Öffnung in einer Ebene, die durch die Längsachsen der Walzen geht, die Querschnittsmasse des elastischen Ringes in derselben Ebene übersteigen.

Dadurch, dass die Lagerung in Form von zwei Wälzlagern ausgebildet ist, wird die Reibungskraft zwischen der Oberfläche den Einfassungen der zweiten Walze und der Oberfläche der Lagerung verringert, was die Grösse des erforderlichen Drehmomentes an der Walze mit der elastischen Mantelfläche herabmindert. Das Letztere führt zur Verringerung der Leistung und der Abmessungen des Drehantriebes der zweiten Walze und somit zur Energieeinsparung.

Die Erhöhung der Steifigkeit der zweiten Walze wird durch starre Verbindung der Böcke, auf jedem von denen die Wälzlager angebracht sind, mit dem Bett gewährleistet. Die Ausführung einer Öffnung im Bock mit den Wälzlagern hat es ermöglicht, den elastischen Ring auf der Einfassung auf der zweiten Walze anzubringen und seine Drehung zusammen mit der letzteren sicherzustellen, was die Möglichkeit gegeben hat, die Arbeitsfähigkeit des elastischen Belags der Walze auf der ganzen Mantellinie derselben beizubehalten.

Eine gemäss der Erfindung ausgeführte Zweiwalzen-Blechbiegemaschine wird bei der Herstellung von rohrförmi-gen Einzelteilen der Enteisungs- und Lebenserhaltungssysteme von Flugzeugen aus hochfesten Aluminium- und Titanlegierungen mit Erfolg eingesetzt. Beim Biegen von langen dünnwandigen Teilen bis zu 1,5 mm Dicke aus einer Titanlegierungen und bis zu 3,0 mm Dicke aus einer Aluminiumlegierungen erreicht die Belastung der zweiten Walze mit der elastischen Mantelfläche 200 kN/m. Bei einer solchen Belastung besitzt die Walze mit der elastischen Mantelfläche einen Durchmesser von 400 mm bei 4000 mm Länge.

Die zweite Walze, die den obengenannten Durchmesser besitzt, gewährleistet die Gedrungenheit der Aussenabmessungen der Zweiwalzen-Blechbiegemaschine, die Einsparung des Materials, beispielsweise von Polyurethan, des elastischen Belages und die Einsparung der Elektroenergie für den Drehantrieb der genannten Walze.

Andere Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung verständlicher. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemässen Zweiwalzen-Blechbiegemaschine ohne Rohling mit im Schnitt dargestellten Lagerungen der ersten und der zweiten Walze;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II—II der Fig. 1 in ver-grössertem Massstab;

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III—III der Fig. 2.

Die dargestellte Zweiwalzen-Blechbiegemaschine, die beispielsweise zum Biegen von Mantelschüssen bestimmt ist, enthält ein Bett 1 (Fig. 1) mit Säulen 2 und 3 und zwei Walzen: eine erste Walze 4 mit einer steifen Mantelfläche und eine zweite Walze 5 mit einer Mantelfläche aus einem elastisch komprimierbaren Material, welche mit einer Drehantrieb 6 zu ihrer Drehung um die Längsachse versehen ist. Die Längsachsen der ersten Walze 4 und der zweiten Walze 5 sind zueinander parallel. Die erste Walze 4 ist in den Säulen 2 und 3 drehbar gelagert. Hierzu ist der Laufzapfen 7 der Walze 4 in einem Rollenlager 8 angeordnet, während der Laufzapfen 9 derselben Walze in zwei Rollenlagern 10 angeordnet ist. Eine Hälfte des Umfangs des Lagers 8 ist von einer in einer Lagerung 11 ausgeführten zylindrischen Oberfläche umfasst. Die Lagerung 11 ist längs in der Säule 2 vorgesehener Führungen 12 (Fig. 2) in der Vertikalebene ver5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

665 365

4

schiebbar angeordnet. In der Lagerung 11 ist eine Öffnung 13 zur bequemen Montage der Lagerung 11 mit Hilfe einer Mutter 14 an die Kolbenstange 15 eines Hydraulikzylinders 16 ausgeführt, der für die vertikale Verschiebung der Lagerung 11 sorgt und an der Säule 2 feststehend angebracht ist. In der Säule 2 ist eine Nut 17 zur Aufnahme des Hydraulikzylinders 16 und eine Öffnung 18 zum Entfernen eines gebogenen Mantelschusses 19 ausgeführt.

Die Lager 10 (Fig. 1) sind in einer Lagerung 20 einge-presst, die längs in der Säule 3 vorgesehener Führungen 21 in der Vertikalebene verschiebbar angeordnet ist.

In der Lagerung 20 ist eine Öffnung 22 zur bequemen Montage der Lagerung 20 mit Hilfe einer Mutter 23 an die Kolbenstange 24 eines Hydraulikzylinders 25 ausgeführt, der für die vertikale Verschiebung der Lagerung 20 sorgt und an der Säule 3 feststehend angebracht ist. Hierbei vollführt die Walze 4 eine radiale Verschiebung in Richtung auf die zweite Walze 5 zu.

Die zweite Walze 5 weist einen Kern 26 (Fig. 2) und Büchsen 27 (Fig. 3) auf, von denen jede mittels eines Federkeils 28 mit dem Kern 26 verbunden ist und einen Umfangs-belag 29 aus einem elastischem Material besitzt. Die zweiten Walze 5 besitzt beispielsweise drei zylindrische Abschnitte mit steifer Mantelfläche ausgeführt, von denen jeder durch eine Einfassung 30 mit Flanschen gebildet ist, zwischen denen sich ein elastischer Ring 31 beispielsweise aus Polyurethan befindet. Der Durchmesser des Ringes 31 übersteigt den Durchmesser der zweiten Walze 5 und seine Dicke ist der Dicke des elastischen Belages 29 gleich. Die Anordnung des elastischen Ringes 31 auf jeder Einfassung gewährleistet die Arbeitsfähigkeit des elastischen Belags der zweiten Walze 5 auf ihrer ganzen Mantellinie. Der Durchmesser der Einfassungen ist im wesentlichen gleich wie der Durchmesser der Büchsen 27 der zweiten Walze, und zwar: der Aussendurch-messer der Einfassungen 30 ist gleich dem Aussendurchmes-ser der Büchse 27. Zur Verhinderung einer axialen Verschiebung der Büchsen 27 und 30 sind Scheiben 32 und Muttern 33 vorgesehen.

Ein Halszapfen 34 (Fig. 1) des Kernes 26 ist in einem Rollenlager 35 angeordnet, das in der Säule 2 eingepresst ist, während ein Halszapfen 36 in einem in der Säule 3 einge-pressten Rollenlager 37 angeordnet ist. Der Halszapfen 36 ist mittels einer Kupplung (in Fig. nicht gezeigt) mit der (nicht gezeichneten) Welle des Drehantriebes 6 der Walze 5 verbunden, welcher Drehantrieb einen Hydromotor aufweist.

In einem Spalt 38 (Fig. 2), der zwischen dem Innendurchmesser des elastischen Ringes 31 und der Aussenfläche der Einfassung 30 gebildet ist, ist eine Lagerung 39 untergebracht, mit welcher die Oberfläche der Einfassung 30 abgestützt ist. Die Lagerung 39 besitzt zwei Wälzlager 40, von denen jedes mittels eines Bolzens 41 (Fig. 3) auf einem auf dem Bett 1 befestigten Bock 42 angebracht ist. Der Bock 42 weist eine Öffnung 43 zum Durchtritt des elastischen Ringes 31

auf, dessen Querschnittsmasse in einer Ebene, die durch die Längsachsen der Walzen 4 und 5 geht, die Querschnittsmasse des elastischen Ringes 31 in derselben Ebene übersteigen.

Die Zweiwalzen-Blechbiegemaschine arbeitet folgender-massen.

Bei der Druckbeaufschlagung eines der Hohlräume des Hydraulikzylinders 25 (Fig. 1) verschiebt die Kolbenstange

24 die Lagerung 20 längs der Führungen 21 in der Vertikalebene und somit auch die Walze 4. Bei der Druckbeaufschlagung eines der Hohlräume des Hydraulikzylinders 16 verschiebt die Kolbenstange 15 die Lagerung 11 längs der Führungen 12 in der Vertikalebene, bis die zylindrische Oberfläche der Lagerung 11 die Oberfläche des Lagers 8 berührt. Des weiteren bewerkstelligen die Hydraulikzylinder 16 und

25 die Verschiebung der Walze 4 radial zur Walze 5, es findet ein Eindringen der Walze 4 mit der steifen Mantelfläche in die zweite Walze mit der Mantelfläche aus einem elastisch komprimierbaren Material bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe statt. Bei der Verformung des elastischen Belags entsteht in ihm ein Widerstandsdruck, der auf das Lager 35, drei Lagerungen 39 und das Lager 37 übertragen wird. Somit kann man die zweite Walze 5 als einen auf mehreren Stützen aufgelagerten Balken mit gleichmässig verteilter Belastung ansehen, welcher die Wirkung eines grössenmässig kleineren Biegemomentes erfährt, das heisst einer geringeren Durchbiegung ausgesetzt ist.

Von der Welle des Hydromotors 6 wird die Drehbewegung zur zweiten Walze 5 mit dem elastischen Belag übertragen. Bei ihrer Drehung findet infolge der Reibungskräfte die Drehung der elastischen Ringe 31 (Fig. 2) und der Walze 4 statt. Zwischen den rotierenden Walzen 4 und 5 wird ein Blechrohling für einen Mantelschuss 19 vorgeschoben. Es findet die Biegung des Rohlings in bezug auf die Walze 4 so lange statt, bis er die Eingriffszone der Walzen 4 und 5 ver-lässt. Hiernach schaltet man den Hydromotor 6 aus, wobei infolgedessen die Drehung der Walze 5 und folglich auch der Walze 4 aufhört. Mit Hilfe des Hydraulikzylinders 16 nimmt man die Verschiebung der Lagerung 11 nach oben vor und gibt die Öffnung 18 (Fig. 2 ) frei. Mit Hilfe des Hydraulikzylinders 25 bewerkstelligt man die Verschiebung der Lagerung 20 zusammen mit der Walze 4 nach oben, bis diese mit dem elastischen Belag 29 der Walze 5 ausser Eingriff geht. Durch die Öffnung 18 zieht man den Mantelschuss 19 heraus.

Die vorstehend beschriebene Zweiwalzen-Blechbiegema-schine hat eine solche Konstruktion der zweiten Walze mit der elastischen Mantelfläche, die es erlaubt, diese Walze bei einem verhältnismässig kleinen Durchmesser mit einer ver-grösserten Länge ausgehend von den Bedingungen der erforderlichen Steifigkeit auszuführen. Die Beschränkung ihrer Länge ist nur durch die Torsionsfestigkeit der Walze gegeben. Die Ausführung der zweiten Walze mit einem verringerten Durchmesser bietet die Möglichkeit, das teure Material des elastischen Belags einzusparen.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

1 Blatt Zeichnungen

Claims

665 365 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Zwei-Walzen-Blechbiegemaschine, mit einer eine steife Mantelfläche aufweisenden, ersten Walze (4), die in von einem Maschinenbett (1) ausgehenden Säulen (2, 3) drehbar gelagert ist, und mit einer mit der ersten Walze (4) zusammenwirkenden zweiten Walze (5), deren Mantelfläche einen Belag (29) aus einem elastisch komprimierbaren, einen steifen Walzenkern (26,27) umgebenden Material aufweist, wobei zumindest ein Abschnitt der Mantelfläche der zweiten Walze (5) durch einen elastisch komprimierbaren, von einer in dem Walzenkern (26,27) eingelassenen Einfassung (30) aufgenommenen Ring (31) gebildet ist, dessen radiale Dicke der Dicke des Belages (29) entspricht und dessen Durchmesser den Aussendurchmesser des Belages (29) übersteigt, wobei die zweite Walze (5) in den Säulen (2, 3) drehbar gelagert ist und mit einem Drehantrieb (6) gekoppelt ist, und wobei die beiden Walzen (4, 5) in Bezug aufeinander radial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Einfassung (30) im wesentlichen dem Durchmesser des Walzenkernes (26, 27) entspricht, und dass die Einfassung (30) im Spalt (38), der zwischen dem Innendurchmesser des Ringes (31) und der Einfassung (30) vorhanden ist, auf einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Lagerung (39) abgestützt ist.

2. Blechbiegemaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (39) zwei Wälzlager (40) aufweist, die in einem auf dem Maschinenbett (1) befestigten Bock (42) montiert sind, welcher eine Durchlassöffnung (43) für den Ring (31) aufweist, wobei die lichten Masse der Durchlassöffnung (43) grösser sind als die Querschnittsmasse des Ringes (31).