摘要：卷圆机是一种将金属板卷成桶形、弧形及其他形状工件的通用设备。由于卷圆机应用的领域不同，其种类也多种多样。从辊数上可以将卷圆机分为两类，一种是三辊卷圆机，另一种是四辊卷圆机。而三辊卷圆机又可以分为对称式、水平下调试、弧线下调式以及上辊万能式。从转动方式上可以分为机械式和液压式。而机械式三辊卷圆机中还包括对称式和非对称式。本文主要探讨对称式三辊卷圆机在多段圆弧加工中的应用研究。
关键词：对称式三辊卷圆机；多段圆弧加工；应用
一、对称式三辊卷圆机成型原理
卷圆机是将金属板卷成桶形、圆形、弧形、锥形的设备。其中对称式三辊卷圆机是目前使用最广泛的一种卷圆机。对称式三辊卷圆机是由一个上辊和两个下辊组成的，并且两个下辊互相对称。一般情况下，可以按照辊转动的方式将对称式三辊卷圆机两种，一种是手工三辊卷圆机，另一种是数控卷圆机。两者相比，数控卷圆机的适用范围更加广泛，主要是由于手工卷圆机使用的是普通的电机，转速不可以进行调控，而数控三辊卷圆机使用电机可以进行调控，因此在实际操作时，人们可以根据不同的弧长设置不同的速度，这也使得数控卷圆机的加工效率要高于手工卷圆机。而对称式三辊卷圆机的成型原理是三辊的半径不同。在三辊卷圆机中，上辊的半径要大。两个下辊的半径相同，但与上辊相比半径较小。经过对三辊进行分析得出，上辊与两个下辊之间以及两个下辊之间的距离都是相同的，而当材料经过三个辊之间时处于悬空状态。并且材料板的起始段和终止端无法与上辊接触。这样保证了材料板的两端不会发生变形，保持直线状态。
然而在实际生产过程中，最终的成品会和理论产生差别。比如实际生产中的产品剩余的直边要比理论直边大。造成这种现象的主要原因是材料板刚和下辊轮接触就开始下压，板材会因为摩擦力不足向中心滑动。这样会造成生产出的产品直径过大。从而产生资源浪费的现象。同时在实际生产中存在功效低的问题。因此为了解决这些问题，还需要对技术进行提高，对设备进行改进[2]。
二、弯曲回弹
随着科技的发展，卷圆机技术也得到不断的发展。三辊卷圆机是目前使用最广泛的卷圆机。经过对三辊卷圆机进行分析，得到其技术原理。但是在实际操作中，形成的产品和理论相比，还是具有一定的差别。除此之外，在实际操作中，由于受到三辊卷圆机中辊轮的摩擦力、混轮转动的速度等因素的影响，会在生产过程中出现许多问题，其中在实际的生产过程中，经常出现的问题是弯曲回弹。在板料弯曲时，内层受压应力，外层受到拉应力。如果在板料两侧这两种应力超过屈服力，就会使板料发生变性。但是在实际生产过程中，越到材料板的中央位置，应力就会越小。而当应力小于屈服力时，材料板只会发生弹性形变。当弯曲结束后，弹性变形区会发生弹性恢复，板料形状、尺寸都会发生变化。这种现象称为弯曲回弹。弯曲回弹的表现为滚弯半径的变化，在卸载后半径会变大。尤其是在弯曲半径较大时，弹性变形区占的比重较大。在这种情况下，弯曲回弹的现象尤为显著。
发生这种现象的主要原因是板料内部应力重新达到平衡的结果。在实际操作中，由于应力小于板料的屈服力，在卸去外部载荷以后，材料内部会达到新的平衡。研究人员为了补偿回弹通常采取过弯法。先将圆弧过弯到较小的半径，经常待回弹恢复后就可以得到需要的半径。并且考虑到产品的半径，可以适当的减少三辊之间的距离，这样也可以补偿回弹对产品的影响[3]。
三、多段圆弧加工
随着技术的发展，卷圆机得到不断的发展。从传统的上辊万能式卷圆机到弧线下调式卷圆机。现在卷圆机的使用范围越来越广泛，种类也越来越多。而最常使用的三辊卷圆机可以分为对称式三辊卷圆机和非对称式三辊卷圆机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中非对称式三辊卷圆机主要特点是上滚轮为主要传动，边辊作升降运动，具有预弯和卷圆双重动能。而对称式三辊卷圆机主要的作用是将金属板卷成圆形、弧形、以及一定范围内的锥形工件。两个下辊为主动辊，上辊为从动辊。现阶段，这种工件加工设备已经被广泛应用于造船、锅炉、航空、水电、化工、金属结构及机械制造行业。并且对称式三辊卷圆机在运行过程中，两个下辊轮可以水平移动，上滚轮可以上下移动，移动方式有机械式和液压式。这种卷圆机的结构紧凑，利于维修操作。
在现实生活中，制作的圆弧是单段的。比如桶。人们经常使用的铁桶、铝桶都是由单段圆弧构成的。然而现实生活中，人们还会经常使用到多段圆弧的产品。因此为了适应人们的生活，加工多段圆弧。而对称式三辊卷圆机在加工多段圆弧时，需要对其转速、三辊的半径以及三辊之间的距离进行分析计算[1]。
在制作多段圆弧零件时要求板料两端为直边，中间为两段小半径圆弧加一段大半径圆弧弯曲。这样使得板料弯曲成型后两段能够对齐。在加工多段圆弧零件时，人们有一个固定的加工步骤，首先是直线段，再是小圆弧段，其次是大圆弧段，最终再是小圆弧段。在制作直线段时，只转动上辊轮，而不使其下压。慢慢推动板料移动，经过固定的长度时将卷圆机的上辊轮下压，开始制作小圆弧。在制作圆弧时经常出现弯曲回弹的现象。因此为了降低弯曲回弹现象对产品的损害程度，先根据现实情况对加工的零件进行分析，而不是直接使用图纸上零件的半径计算下压量。主要是由于图纸上零件的半径和实际制作的零件的半径存在着一定的误差。因此如果直接使用图纸上零件的半径进行计算下压量，会导致成型后回弹造成的半径误差会更大，两端直边相对倾斜，达不到成一条直线的要求。甚至会使得两端无法对接到一起，最终零件无法成型，或者达不到满意的效果，这会产生经济损失。在制作完小半径圆弧后，就制作大半径圆弧。这个过程需要对卷圆机辊轮的转速和上辊轮的下压量进行改变。因为两部分的半径不同，这就需要人员在进行制作时，对影响半径的因素进行调整。而手工三辊卷圆机在运行过程中，不能改变转速，而数控式三辊卷圆机可以根据零件的要求进行改变。因此在制作多段圆弧时，人员经常使用数控三辊卷圆机。这样保证了辊轮的速度能够及时的进行改变。如果在实际生产过程中，没有对辊轮的转速进行及时的改变，会导致小半径圆弧和大半径圆弧的长度过短或者过长，从而使得产品无法制成，或者制作后的产品质量差。
因此，为了保证多段圆弧在制作过程中，降低问题的出现率，需要对设备进行检查，并且要求人员在工作过程中要具有责任感，认真对待这份工作。同时还需要工作人员定期的对设备进行维修和检查。而在多段圆弧制作过程中，更要对每一步进行严格的把控，将多段圆弧和普通的圆弧进行严格的区分，只有这样才能提高工作的效率。现阶段多段圆弧的使用相比普通的圆弧更加广泛，主要是多段圆弧和单端圆弧相比，减少了板料的浪费，增加了工作的效率，减少了财产的损失。比如多段圆弧零件在制作过程中将剩余直边利用起来，减少了板料的浪费；将计算后的每一段圆弧的下压量、转动距离输入对称式三辊卷圆机的控制程序中，就可以实现自动连续的对多段圆弧零件的加工，这在一定程度上提高了工作的效率。
总结：随着技术的发展，卷圆机也得到了改变。现在对称式三辊卷圆机由于具有结构简单、操作方便、价格便宜等优点，被广泛的使用。但是这种设备在使用过程中，还是存在着一定的问题。比如在解除压力后会出现弯曲回弹的现象，手工加工无法改变辊轮的转速，在使用时需要花费大量的时间进行调试，而且产品的质量较低。因此需要根据卷圆机的成型原理以及回弹的原因进行分析和改进，可以确保生产的产品质量，满足人们的要求，而且提高了生产的效率。
参考文献：
[1]王伯楠,杨维平,杨湛.一种多功能卷圆机的结构设计[J].锻压装备与制造技术,2017,52(02):53-54.
[2]何东.对称式三辊卷圆机在多段圆弧加工中的应用[J].机电信息,2015(33):44-45.
[3]陈艳,胡丽娜.数控车床圆弧型车刀加工的精度补偿问题[J].制造技术与机床,2015(09):147-150.
论文作者:余建辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：圆弧论文; 半径论文; 对称论文; 板料论文; 弯曲论文; 加工论文; 零件论文; 《电力设备》2018年第17期论文;