CZ368998A3 - Zpracování plechu bez úběru materiálu - Google Patents

Description

ZPRACOVÁNÍ PLECHU BEZ UBERU MATERIÁLU

Oblast techniky

Vynález se týká zpracování plechů nebo desek (v kontextu tohoto vynálezu srovnatelných s plechy) za účelem získání neparalelních ploch uvedených plechů.

Dosavadní stav techniky

V metalurgii se surové plechy získávají zpravidla válcováním. Operace válcování má za výsledek rozdíl v rychlosti postupu plechu mezi místy výše proti směru a dále po směru procesu, což se projevuje nárůstem délky plechu po válcování. V zásadě se ve výše popsané operaci mění rozměry plechu, přičemž se udržuje obdélníkový profil (v řezu kolmém ke směru pohybu). Získaný výrobek má obecně paralelní plochy, s určitou úrovní tolerance odchylek od rovinnosti každé z ploch a odchylek tlouštíky mezi plochami. Je-li třeba udržovat plochost a/nebo· tlouštíku uvnitř úzkých tolerancí, musí se plechy zpravidla rovnat.

Dále, je-li výchozím materiálem standardní plech, je obtížné získat válcováním' neparalelní plochy. Jestliže například příslušné osy válců nejsou paralelní, není již objem materiálu zpracovávaný na jednotku šířky (rozměr paralelní s osami válců) konstantní. Následkem toho má rychlost postupu sklon zvětšovat se v místech válcovaných na menší tloušťku. To má za následek velké vnitřní napětí ve

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98 fcfc fc · · • » · ·· fcfc fcfcfc fc ··· fcfcfc válcovaném plechu a tedy velké obtíže při výrobě produktu bez křivosti. Plech se také musí rovnat pro získání požadovaného profilu.

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je vyrobit plechy, jejichž plochy nejsou paralelní. Zvláštní provedení představuje získání rovinných neparalelních ploch. Podle vynálezu, ve druhém případě, se šikmými plechy zpravidla rozumí plechy, jejichž plochy tvoří navzájem skloněné roviny, od velmi malých úhlů do úhlů velikosti několika stupňů. Podle zvláštního provedení vynálezu se vyrábí takzvaný šikmý polotovar, který se může libovolnou technikou řezat na stanovený tvar daný funkcí zamýšlené finální aplikace.

Způsob zpracování plechu bez úběru materiálu podle vynálezu zahrnuje:

• sevření plechu mezi dvěma podélnými pracovními plochami, svírajícími plech, které., určují jeho průřez, a které mezi sebou vymezují kalibrační otvor, jehož velký rozměr je větší než šířka zpracovávaného plechu a jehož, malý rozměr určuje tlouštíku plechu podél tohoto průřezu, • uchopení uvedeného plechu na jednom konci v celé jeho šířce v blízkosti kalibračního otvoru, • tažení plechu za uvedený konec pro oddálení jeho vystupující části od roviny zahrnující kalibrační otvor, zatímco uvedené podélné pracovní plochy jsou přitlačovány proti uvedenému plechu pro ří2ení jeho tlouštíky podle předem

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98 > · ·· *«· · • · 1 ·* ·« stanovené závislosti vyjadřující tlouštku jako funkci velikosti oddálení vystupující části, přičemž uvedená předem stanovená závislost je taková, že tloušťka plechu se spojitě mění jako funkce tohoto oddálení, takže při průchodu plechu kalibračním otvorem se spojitě mění tloušťka plechu.

Vynálezu je možno použít všude, kde je polotovarem plech, jehož řez je lichoběžníkový, tzn. má opačně skloněné plochy. Je možno uvést, jako neomezující příklad, výrobu čepelí nožů nebo výrobu určitého typu formy pro běhoun pneumatiky, jejíž základní myšlenka je zveřejněna v patentu EP 0 569 909.

Přehled obrázků na výkrmech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím následujícího popisu neomezujícího příkladu provedení, znázorněného na výkresech, na kterých představuje obr. l zařízení podle vynálezu v řezu podél čáry I-I na obr. 2;

obr. 2 zařízení podle vynálezu v částečném . řezu podél čáry XI-XI na obr. 1;

obr. 3 ve zvětšeném měřítku část ohraničená kruhem III na obr. 1;

obr. 4 pohled odpovídající obr. 3 v následující fázi zpracování;

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98

obr. 5 aplikaci vynálezu pro výrobu formy na pneumatiky.

Příklady provedeni vynálezu

Zpracovací zařízení znázorněné na obr. 1 až 4 zahrnuje rám li, který nese čelisti 16. držící dvě lamely 161 a 162 namontované navzájem proti sobě tak, že lamely 161. 162 mezi sebou vymezují kalibrační otvor 1. Zařízení obsahuje prostředky pro uvádění plechu do pohybu vzhledem ke kalibračnímu otvoru: svěrku li, která může uchopit plech 2, a která se může pohybovat relativně vzhledem k uvedeným lamelám 161. 162. Čelisti 16 svírají plech 2 a vytahují plech 2· Ve. svém pohybu oddalování od desek 161 a 162 se svěrka nemá příliš vzdálit od roviny .procházející kalibračním otvorem lak tomuto otvoru kolmé.

Jinými slovy, plech se protahuje kalibračním otvorem, tvořícím jakousi formu, nikoliv pro vytahování drátu, ale.: pro zpracování plechu. Vynález se ovšem zásadně liší od analogického vytahování drátu tvarem utvořeného otvoru, který vytváří nový rozměr pro přenesení na plechy.

Uvedené prostředky pro uvádění .plechu do pohybu vzhledem ke kalibračnímu otvoru jsou takové, že mezera mezi dvěma lamelami 161 a 162 se spojitě mění's postupem svěrky 15, takže se při průchodu plechu kalibračním otvorem spojitě mění tlouštíka plechu.

Ve zvláštní aplikaci znázorněné na obr. 5 je tato závislost taková, že tlouštíka je lineární funkcí vzdálenosti oddálení. Přesněji, tloušťka se zmenšuje, když vzdálenost

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98

- 5· « · ·· ·· · · · • « · ·· ·* oddálení narůstá. Z tohoto hlediska je zřejmé, že vynález se odlišuje od technicky analogického vytahování drátu také proměnností kalibračního otvoru. Ve své . formě pro univerzálnější použití zpracovací zařízení obsahuje prostředky pro koordinaci pohybu uvedené svěrky arelativní polohy uvedených desek, takže se. plech posouvá vzhledem k uvedeným lamelám, zatímco vzdálenost mezi uvedenými lamelami se mění v souladu se závislostí, která je funkcí požadovaného finálního tvaru. Je zřejmé, že uvedená závislost může být snadno nastavena na experimentálním základě s přihlédnutím k rozdílu mezi požadovaným tvarem a skutečným tvarem získaným prvními pokusy.

Pokud se týče prostředků pro změnu odstupu mezi lamelami 161 a 162, má rám H ve střední části otvor 101, v němž jsou umístěny, s vůlí 102 (viz obr. 2) na jedné straně, uvedené čelisti 16. Jedna z desek 161 je namontována na stacionární držák 13 lamely, a druhá lamela 162 je namontována na pohyblivý držák 14 lamely pomocí trapézových svorníků 131 a 141 (viz zejména obr. 3) . Zadní strana 130 stacionárního držáku 13 lamely je válec s kruhovou základnou, jehož osa je kolmá k rovině obrázku 1. Účelem tohoto konstrukčního uspořádání je umožnění nastavování paralelnosti lamel 161 a 162 příčným přemisťováním stacionárního držáku-12 lamely vzhledem k rámu 11. Vzhledem k zamýšlenému rozsahu nastavování je poloměr oblouku tvořeného plochou tohoto válce v rovině obr. 1 tak velký, že toto zakřivené není na obr. 1 rozeznatelné.

Mezi pohyblivým držákem 14 lamely a pevným povrchem 12 rámu 11 je přes válečkové ložisko vložen klín 181. Klín 181 je přimontován maticí 183. která je namontována na' šroubu

180. Posun šroubu 180 podél jeho osy je blokován vhodným

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98 ♦

•Β» ΒΒ·

Β * 1 «· ·· uspořádáním. Posun pohyblivého držáku 14 lamely se provádí paralelně, takže ten zůstává orientován v nezměněném směru, a síly, které pohybující se držák 14 lamely vyvíjí ve směru paralelním s osou šroubu 180 zachycuje rám 11. Pohyblivý držák 14 lamely a sestava součástí s ním spolupracujících je přidržována proti rámu 11 deskou 160.

Klín 181 tvoří úhel ct, jehož velikost je volena tak, aby na plech byla vyvíjena síla dostatečná pro jeho deformaci, při délce přemístěni klínu dostatečné pro řízení relativního pohybu lamel s velkou přesností. Šroub 180 je poháněn motorem 18&. Otáčení šroubu 180 v jednom směru umožňuje pohyb klínu 181 v jednom směru (například zleva doprava na obr. 1) , otáčení hřídele 180 v druhém směru umožňuje pohyb klínu 21 v druhém směru. Vzhledem ke směru sklonu klínu . 181. přemístění klínu 181 zleva doprava na obr. 1 zvětšuje mezeru mezi pohyblivým držákem 14 lamely a pevným povrchem 17, a tím se zmenšuje vzdálenost mezi lamelami 161 a 162. Vznikající síly se vyrovnávají prostřednictvím rámu H, který je v souladu s tím dimenzován. Vratné pružiny (neznázorněné) zajišťují, že stacionární držák 13 lamely a pohyblivý držák 11 lamely jsou navzájem odděleny,' když se klín 181 pohybuje zprava doleva na obr. 1.

Část .každé lamely 161 a 162 v pracovní oblasti, to znamená v oblasti opěrných ploch 165. má zaoblený tvar vymezující, spolu s protější lamelou a v souladu se směrem postupu plechu 2 skrze čelisti 16. konvergentní opěrné plochy vytvářející sílící sevření (viz obr. 3 a 4). V pohledu z jiného směru (tj. v rovině obr. 1) je tvar lamel 161 a 162 ¹ v tomto příkladu lineární. Obecněji, jestliže aktuální tvar plechu neodpovídá požadovanému tvaru, může být rozdíl korigován úpravou aktuálního tvaru lamel pro získání

76464' {76464a.dOC)

PV 3689-9Θ «*» * ··· ··· • · ·· • ···· 4 • · ♦ « ·· požadovaného tvaru zpracovaného plechu. Vhodná úprava povrchu umožňuje propůjčit uvedeným opěrným plochám 165 vhodnou tvrdost. Například lamely z karbidu wolframu, s povrchovou úpravou na bázi nitridu titanu a molybden disulfidu, kombinovanou s lubrikací, poskytují vhodnou odolnost a kluzné vlastnosti (koeficient tření).

Trubice 2 umožňuji stříkání lubrikantu, například obráběcího oleje, pro povlečení ploch plechu těsně před kalibračním otvorem. Je možné použít například silně chlorem aditivovaného oleje.

Svěrka 15 se samosvornými čelistmi je umístěna paralelně s čelistmi 16. Tato svěrka obsahuje lichoběžníkovité upínací bloky 151 vložené mezi sevřený předmět, v tomto případě plech 2., a opěrné plochy 150 skloněné tak, že se sbíhají směrem k čelistem 16. Svěrka 15 umožňuje pevně uchopit plech 2 na jednom z jeho konců. Svěrka samozřejmě musí být uzavíratelná pro vhodné uchopení plechu 2 a otevíratelná pro uvolnění plechu 2- Nezbytné konstrukční detaily může odborník snadno navrhnout a nejsou znázorněny, aby výkresy nebyly zbytečně přeplněny. Trakční ústrojí ' (neznázorněné) umožňuje oddalování svorky 15 od čelistí 16 (nebo její přibližování pro pohyb plechu zpět mezi dvěma průchody), přičemž svorka a čelisti zůstávají stále paralelní, a svorka se pohybuje v rovině kolmé k rovině, ve které se provádí pohyb lamel 161 a 162 čelistí 16. Variantně lze použít hydraulické upínací svorky.

Pro zpracování plechu se velikost otevření mezi lamelami 161 'a 162, která na výstupu zhruba odpovídá tlouštce plechu 2 (viz obr. 3) , postupně zmenšuje (viz obr.

4, ve kterém šipka £ znázorňuje směr postupu plechu) na

76464 (76464a.doc)

PV 3609-98 ♦ · ··« ··· « · ·· • · · · * * · · ·· <« minimální požadovanou tloušťku, když se plech 2 příčně přemísťuje oddalováním svěrky 15 od čelistí 16 (pohyb zprava doleva na obr. 1, 3 a 4) . Závislost je taková, že tloušťka se zmenšuje, když narůstá oddálení. Pohyb klínu 181 a oddálení svěrky 15. jsou ovšem koordinovány pro získání požadovaného profilu plechu 2·

Bylo zjištěno, jako u mnoha jiných zpracovacích technik, že nejlepší výsledky se získají, jestliže rychlost deformace plechu nepřekročí určité meze. To závisí na povaze materiálu. Také je třeba brát v úvahu úhel sklonu a zpracovávanou délku. Vzhledem k tomu, že celkový objem materiálu je zachován, je parametrem, který je nutno brát v úvahu, množství materiálu přemístěného při zpracování. Čím více ho je, tím více průchodů je třeba. Tak například pro tažnou nerezovou ocel, jestliže je požadováno, aby úhel sklonu dosáhl velikosti 0,1°, při. zpracovávané délce řádu 10 cm, je výhodné zpracovávat plechy v alespoň dvou následujících průchodech. Pro každý průchod se použije poměrů nastavených na různé tloušťky. Zpracování v několika průchodech tak dovoluje zvýšit přesnost rozměrů a/nebo strukturu povrchu.

Vynález umožňuje zpracování bez přivádění tepla. Vynález umožňuje zpracování konstantní rychlostí deformace podél zpracovávané části. Výslednou výhodou je nepřítomnost nebo alespoň velmi malý vliv nežádoucích deformaci, a tedy malá nebo žádná deformace plechu po zpracování.

Navržený proces zpracování je snadno zabudovatelný do komplexnějšího zařízení pro výrobu polotovarů pro určitou aplikaci. Vychází se například z nepřetržitého kovového pásu, jehož šířka a tloušťka jsou zvoleny podle šířky a

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98 • Φ φφ • ΦΦ φφφ ··· • » «··

• φ tloušťky zpracovávaného polotovaru. Pás, balený například do svitků, se přivádí do zpracovacího zařízení popsaného výše. Dokonce i když pás má počáteční křivost danou jeho skladováním ve svitcích, proces tažení automaticky eliminuje jakékoliv protažení, což činí zbytečným jakékoliv následné rovnání. Je-li požadováno několik průchodů, pás se mezi dvěma průchody pohybuje zpět do zpracovacího zařízení. Variantně se může každý průchod provádět na jiném z po sobě zařazených zařízení. V řadě následujících průchodů zůstávají plochy plechu hladké, přičemž jejich vzájemný sklon roste. Na konci posledního průchodu se pás dělí na části těsnějším sevřením čelistí 16. bez podélného přestavení pásu vzhledem ke svěrce 15, pro označení oblasti rozdělení pásu, a bez uvolnění sevření lamel 161 a 162 se polotovar rozdělí tahem svěrky 15 .až do'roztržení.

Zpracování deformací podle vynálezu umožňuje velké úspory materiálu ve srovnání se zpracováním odstraňováním materiálu. Typ materiálu závisí na zamýšlené aplikaci, způsob je vhodný pro všechny dostatečně tažné materiály. Zvláště důležitou aplikací vynálezu je zpracování ocelových plechů tloušťky mezi 0,5 mm a 3 mm.

pneumatiky uvedeného je zřejmé, že uvedená

Jak bylo výše uvedeno, vynálezu lze s výhodou použít pro výrobu jednoho druhu formy pro tvarování běhounú pneumatik. Z popisu formy pro v patentové přihlášce EP 0 569 909 forma je tvořena kruhovým naskládáním velkého počtu prvku, jejichž průřez v rovině kolmé k ose formy je s výhodou lichoběžníkový. Vynález poskytuje způsob, který umožňuje získat polotovar vhodný pro tváření uvedených prvků. Uvedené prvky se pak tváří na požadovaný profil tak, že užší strana prvku tvoří pak ve formě část odpovídající běhounu, a vnější

76464 (76464a.doc)

PV 3689-98 fe * · ♦ ·· • · »·· · · strana doplňující uvedenou část pak zařízením ovládajícím otevírání a uzavírání spolupracuje formy.

se

Zpracovávaná ocel je, z důvodu využití polotovaru pro formu pro pneumatiky, nerezová ocel. Za použití nepřetržitého pásu se polotovary hromadně vyrábějí pomocí výše popsaného procesu, nacez navazuje zhotovení požadovaného profilu jednoho nebo více prvků z každého polotovaru, a uvedené prvky se skládají pro vytvoření uvedené formy.

Přesněji, rozměry polotovaru 2 se stanovují z matematické definice povrchu běhounu, jak ji vytvořil designér, a z počtu prvků, které mají být obsaženy ve věnci zajištujícím tváření uvedeného běhounu. Z obr. 5 je vidět, že polotovar 2 je v řezu kolmém k ose otáčení pneumatiky (viz plocha 30) lichoběžník, jehož šířka i je dostatečná pro vyříznutí jednotlivého prvku 31 některou známou technikou. Výchozí kovový pás se volí podle šířky L a maximální tlouštky lichoběžníku. Z tohoto polotovaru se pak tváří prvky 21, s výhodou za použití řezacích prostředků odpovídajících profilu 32 tvarovaného běhounu. Tváření profilu 32 je ovšem zpravidla pro každý prvek 31 odlišné, v souladu se vzorkem tvarovaného běhounu. Vynález je vhodný pro počítačem řízenou- výrobu. Pomocí paměti počítačeobsahující definici vzorku,, může být řízen například laserový řezný ' nástroj . Vynález tedy umožňuje výrobu forem typu popsaného v patentové přihlášce EP 0 569 909 velmi bezprostředním způsobem..

Claims (9)

1. Způsob zpracování plechu bez úběru materiálu podle vynálezu, zahrnující:

• sevření plechu mezi dvěma podélnými pracovními plochami, svírajícími plech, které určují jeho průřez, a které mezi sebou vymezují kalibrační otvor, jehož velký rozměr je větší než šířka zpracovávaného plechu a jehož malý rozměr určuje tloušťku plechu podél tohoto průřezu, • uchopení uvedeného plechu na jednom konci v celé jeho šířce v blízkosti kalibračního otvoru, • tažení plechu za uvedený konec pro ·oddálení jeho vystupující části od roviny zahrnující kalibrační otvor, zatímco uvedené podélné pracovní plochy jsou přitlačovány proti uvedenému plechu pro řízení jeho tloušťky podle předem stanovené závislosti vyjadřující tloušťku jako funkci velikosti oddálení vystupující části, přičemž uvedená předem stanovená závislost je taková, že tloušťka plechu se spojitě mění jako funkce tohoto oddálení, takže při průchodu plechu kalibračním otvorem se spojitě mění tloušťka plechu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že závislost . je taková, že tloušťka je lineární funkcí velikosti oddálení.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že závislost je taková, že tloušťka se zmenšujelineárně s narůstajícím oddálením.

16 76464 (76464a.doc)

PV 3669-98

4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zpracování obsahuje pro dosažení požadované tloušťky několik po sobě následujících průchodů.

5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, použitý pro výrobu polotovarů, vyznačující se tím, že plech se přivádí jako nepřetržitý pás, a na konci zpracování se uvedené pracovní plochy sevřou těsněji pro označení oblasti rozdělení pásu·, načež se bez uvolnění sevření uvedených nástrojů polotovar rozdělí tažením uvedeného pásu až do roztržení v oblasti dělení.

6. Způsob výroby formy pro běhoun pneumatiky, kterážto forma je tvořena kruhovým naskládáním velkého počtu prvků, jejichž průřez v rovině kolmé k ose formy je lichoběžníkový, zahrnující zpracování polotovaru vyrobeného způsobem podle nároku 5, tváření jednoho nebo více prvků z každého polotovaru na požadovaný profil, a naskládání uvedených prvků pro vytvoření uvedené formy.

7. Zařízení pro zpracování plechu (2), zahrnující:

• čelisti (16) opatřené dvěma lamelami (161, 162), uspořádanými proti sobě pro vymezení kalibračního otvoru (D, • .prostředky pro měnění rozestupu mezi lamelami, • svěrku (15) pro uchopení plechu,· • prostředky pro přemisťování uvedené svěrky

16 76464 (76464a.doc)

PV 3689-98

9 Φ ·« · ll ♦ »* vzhledem k uvedeným lamelám, • prostředky koordinace pohybu uvedené svěrky a vzájemné polohy uvedených lamel pro řízení vzdálenosti ,mezi lamelami při posouvání plechu vzhledem k uvedeným lamelám, přičemž uvedené prostředky jsou uspořádány pro spojité měnění odstupu mezi dvěma lamelami s postupem svěrky, za účelem spojitého měnění tloušťky plechu při průchodu plechu kalibračním otvorem.

8. . Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že uvedené lamely mají sbíhavé pracovní plochy, které určují směr postupu plechu.

9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že zahrnuje prostředky pro dodávání lubrikační tekutiny ke kalibračnímu otvoru.