Способ изготовления деталей из холодногнутого перфорированного профиля
METHOD OF MAKING PARTS FROM COLD-BENDED PERFORATED SECTION

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении перфорированных профилей, в частности С-, Z- U- и I-образных.
В настоящее время получило широкое распространение каркасное строительство зданий и сооружений с применением конструкций из холодногнутого профиля, различного поперечного сечения. При этом детали, изготовленные из холодногнутого перфорированного профиля используют для получения сборных несущих объемных пространственных конструкций, применяемых в дальнейшем в качестве, например, колонн, несущих стен, перегородок, ригелей, ферм перекрытий и покрытий,.
Известен способ производства гнутого С-образного профиля, включающий последовательную подгибку элементов профиля валками с образованием изогнутой стенки, вертикальных стенок и полок при освобождении от контакта с верхним валком подгибаемых полок и вертикальных стенок профиля в черновых, промежуточных и чистовых проходах /RU 2036038, B21D 5/06, 1995/. Отличительной особенностью известного способа является то, что при производстве профилей, изогнутая стенка которых имеет наклонные и горизонтальные элементы, в первых трех черновых и первом промежуточном проходах освобождают от контакта с валками наклонные элементы изогнутой стенки, а в последнем чистовом ее горизонтальный элемент. Затем в трех последних промежуточных проходах горизонтальный элемент прогибают вниз с последовательно уменьшающимися радиусами изгиба и по достижении вертикальными стенками угла подгибки 80° для уменьшения радиусов изгиба этими стенками и наклонными элементами изогнутой стенки используют нижние валки с круговыми проточками, соответствующими местоположению упомянутых участков изгиба. При этом в предчистовом проходе подгиб вертикальных стенок заканчивают при угле 89-89,5°. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать профильные детали, содержащие сервисные отверстия, и/или вырубки кромок, и/или вырезки окон для перекрестного соединения, и/или вырубки для пуансонов, и/или обрезку под углом.
Известен способ изготовления гнутых в сечении профилей лотков или крышек, по которому рулонный листовой материал подвергают пробивке, изгибу, размерной отрезке /RU 2261769, B21D 5/06, 2005/. Отличительной особенностью известного способа является то, что листовой материал заготовок, переходящих в процессе формообразующих движений подач и взаимодействующих с инструментарием рабочих механизмов, формирующих заготовки, в изделия, устанавливают на поворотном барабане. Дискретную скорость движения обеспечивают протяжным механизмом гибочного станка. Профилируют пазы и отверстия с заданным шагом в листовом материале заготовок пробивными инструментальными матрицами штампов, которые выполняют дискретными координационными поперечными и вертикальными движениями взаимных подач заготовок и матриц штампов. Получают запланированный шаговый рисунок перфораций, состоящих из продольных и поперечных пазов, которые образуют в моменты запланированных фиксированных остановок заготовок. Создают согласованные движения рабочих подач обрабатываемых заготовок относительно рабочих поверхностей прокатных рабочих роликов. Обеспечивают формирование фасонного сечения профилей лотков или крышек. Заготовки подают через штамп с учетом скоординированных движений подач матриц, с помощью которых выполняют поперечные отверстия. Формируют приграничную зону углубления относительно продольных и поперечных пазов. После чего заготовки подают через отрезной станок, отрезной инструмент которого относительно сечения профиля заготовок приводят в действие в момент совпадения границы фотометрической длины профиля заготовок. Отрезают мерный профиль фасонных изделий. Причем движения подач инструментальных матриц штампов при изготовлении изделий приравнивают к нулю, используя опорную поверхность штампов для подачи изделий. Измерение заданной длины заготовок осуществляют на столе фотометрическим датчиком, связанным с отрезным инструментом.
Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать длинномерные детали, а также детали С, Z- U- и Σ- образного сечений, имеющие широкое распространение в строительстве.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления деталей из холодногнутого перфорированного профиля, описанный в патенте РФ №2587701 /B21D 5/06, 2016/, при котором рулонную сталь разматывают, полученную полосу пропускают через роликогибочную линию, оснащенную блоком исполнительных механизмов для перфорирования в виде приводных гидроцилиндров с набором сменных режущих инструментов и управляемую компьютером, оснащенным специальным программным обеспечением, позволяющим получать необходимые детали по заранее созданному сборочному чертежу. Данное техническое решение выбрано за прототип. К недостаткам прототипа можно отнести то, что он, во-первых, позволяет получать детали только С-образного поперечного сечения; во-вторых - не позволяет управлять позиционированием элементов, размещая их на произвольных участках профиля (стенки, полки, отгибы) в заданных местах; в-третьих - не позволяет варьировать форму вырезов и просечек, в частности - выполнять протяженные просечки, в четвертых - обладает низкой производительностью, точностью и качеством обработки материала. Указанные недостатки обусловлены тем, что перфорацию и вырубку осуществляют жестко фиксированным относительно поперечной оси заготовки инструментом; механизм подачи полосы не позволяет управлять длиной просечек, выполняя последовательно несколько операций вырубки для формирования протяженных просечек произвольной длины; а также тем, что ряд операций по перфорированию и вырубке выполняют на уже готовом профиле.
Техническая проблема заключается в создании способа изготовления деталей из холодногнутого перфорированного профиля, лишенного указанных недостатков. Технический результат заключается в расширении номенклатуры изготавливаемых деталей, в повышении производительности, точности и качества обработки материала. Для решения поставленной технической проблемы, а также для достижения заявленного технического результата предлагается способ изготовления деталей из холодногнутого перфорированного профиля, при котором рулонную сталь разматывают, выпрямляют, полученную полосу пропускают через роликогибочную линию, оснащенную перфорирующими исполнительными механизмами в виде пробивочных штампов. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что вырубку вырезов и просечек заданных размеров, отверстий, фасок и фланцев осуществляют управляемыми перфорирующими механизмами, перемещаемыми в поперечном направлении относительно направления движения полосы.
Дополнительно предлагается выполнять операции перфорирования полосы до ее профилирования на валках.
Дополнительно предлагается перемещение ленты осуществлять в прерывистом режиме или с переменной скоростью.
Дополнительно предлагается использовать управляемые исполнительные механизмы с различной формой перфорирующего инструмента, при этом возможно использовать сочетания исполнительных механизмов для формования вырезов заданной геометрии, а для получения протяженных вырезов использовать многократное приведение в действие перфорационных исполнительных механизмов, синхронизированное с прерывистым перемещением полосы или инструмента.
Также дополнительно предлагается управление механизмом перемещения ленты, позиционированием перфорационных исполнительных механизмов и приведением их в действие осуществлять при помощи компьютера, при этом программный код для автоматического управления механизмами формируют путем преобразования электронных чертежей деталей конструкций.
Осуществление операций по вырубке таких элементов, как отверстия, просечки, фаски и др. с использованием исполнительных механизмов, перемещаемых в поперечном направлении относительно направления движения полосы, выполняемое до профилирования заготовки, повышает вариативность позиционирования элементов, позволяет размещать их на произвольных участках профиля (стенки, полки, отгибы) в заданных местах, позволяет выполнять протяженные вырезы на стенках, полках и отгибах профилей, а также повышает точность позиционирования элементов и качество готовых деталей. Таким образом, достигается технический результат.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлена схема технологического оборудования в двух проекциях (вид сверху и фронтальная соответственно), на фиг. 3-8 представлены эскизы деталей, изготовленных по заявляемому способу, на фиг. 9-16 представлены схемы операций перфорирования, где 1 - рулонная сталь 2 - роликогибочная линия, 3 -перфорирующие исполнительные механизмы, 4 - управляющий компьютер, 5 - разматывающее устройство, 6 - направляющее устройство, 7 - измерительное устройство, 8 - конвейер, 9 - устройство маркировки деталей, 10 - зона выгрузки.
Способ осуществляют следующим образом. Электронные конструкторские чертежи деталей, подлежащих изготовлению, при помощи специализированного программного модуля преобразуют в развертки, содержащие информацию о характеристиках сырья (толщина и ширина полосы листовой стали), характеристиках профиля (форма и размеры), характеристиках вырезов и отверстий (форма, размеры и позиционирование относительно осей заготовки) и об идентификации детали для выполнения маркировки. Указанные данные передают в управляющий компьютер (УК) 4 технологической линии. УК преобразует данные по каждой детали в последовательность управляющих сигналов для исполнительных механизмов технологической линии (задание) и выполняет сортировку и группировку заданий по признаку идентичных характеристик сырья. Таким образом достигают минимизации затрат времени на загрузку сырья и повышают производительность линии.
Сырье в виде рулона листовой стали 1 определенной ширины и толщины устанавливают на разматывающее устройство 5. Через направляющее устройство 6 стальную полосу подают на измерительное устройство 7 технологической линии, где происходит определение точки начала отсчета длины протяжки полосы. УК, согласно заданию на изготовление детали, управляет механизмом дискретного перемещения полосы, подавая ее на перфорирующие исполнительные механизмы 3 в виде гидравлических цилиндров с набором перфорирующего инструмента для вырубки отверстий и/или вырезов и/или обрезки, в том числе - под углом. Под управлением УК осуществляют позиционирование перфорирующих инструментов в поперечном направлении относительно направления движения полосы и приводят их в действие синхронизировано с дискретной подачей полосы, причем режим подачи полосы, типы и количество одновременно приводимых в действие инструментов определяются кодом задания на изготовление детали. Для получения протяженных прямоугольных вырезов заданной длины выполняют последовательное многократное приведение в действие перфорационного инструмента (фиг. 14 и/или 15), синхронизированное с дискретной подачей полосы. Для получения прямоугольных вырезов и фасок заданной глубины на стенках и/или полках, и/или отгибах профилей однократное или многократное приведение в действие перфорационного инструмента (фиг. 14 и/или 15, и/или 16) выполняют синхронизировано со смещением инструмента в направлении, перпендикулярном подаче полосы. По завершении задания на перфорирование, заготовку при помощи конвейера 8 подают на роликогибочную линию 2, оснащенную последовательностью клетей с наборами валков для формования профиля заданной формы (U-, С-, Z-, S-) и размеров, а также устройством маркировки деталей 9. Готовые детали в виде промаркированных профилей заданной длины, с отверстиями, вырезами, фасками и прочими элементами, определенными заданием, перемещают в зону выгрузки 10.
Использование предлагаемого технического решения позволяет получать полностью готовые к монтажу комплекты деталей, выполненные индустриальным способом, с высокой точностью линейных размеров и позиционирования вырезов и отверстий. Технико-экономический результат применения данного решения заключается в упрощении и повышении качества монтажа сложных трехмерных пространственных конструкций, сокращении затрат трудовых ресурсов, материальных ресурсов и энергоресурсов.