板料折弯时,由于模具已经作了加凸补偿,折弯卸载时,回弹产生新的纵向挠曲,二者的效应叠加后得到制件最终的挠曲度。
本文分析了两类补偿装置对制件精度的影响,比较了常用挠度补偿装置的各自特点;指出上模加凸补偿更具优势,因此,研制新型能快速调控上模加凸量的补偿结构,是今后折弯机的发展方向之一。
1. 折弯机为什么需要补偿装置?
折弯机折弯工件时,在折弯力的作用下,滑块和工作台会产生变形。此时,上模进入下模开口的深度在工件全长上不一致,这将严重影响到制件的精度。
为此,人们研制了多种结构的变形补偿装置。大致分为两类:一类是将工作台加凸为中部向上隆起的一组对称曲线,称为下模加凸补偿;另一类是将上模或滑块加凸为中部向下隆起的对称曲线,称为上模加凸补偿。
两类不同的补偿装置都能有效减小折弯件的角度误差。但对直线度的影响,就存在差别。
2.折弯件的自然挠曲
板料经折弯后,折弯件的棱边会出现自然挠曲。通常,用它的最大挠度来表示。
板料折弯时,弯曲变形区金属处在高度塑性变形状态,在变形区圆弧内层产生与OX方向平行的纵向压应力,外层是纵向拉应力。
这两个拉压相反的应力形成绕OY轴转动的纵向力矩My。它是板料在折弯时为了保持折弯件纵向(方向)与模具对应的纵向线一致所需的力矩。
折弯后滑块回程,折弯力与纵向力矩同时消失,变形区各金属层随即回弹,在纵向形成与纵向力矩相反方向的弯曲,即自然挠曲。
为了表述方便,这里将弯曲变形区展开成平面。在折弯力作用下,上层(圆弧内层)金属纵向受压,下层(圆弧外层)受拉。
3.两类不同的加凸补偿方式对折弯件直线度的影响
下模加凸补偿时,补偿加凸量的曲线向上隆起。上模加凸补偿时,加凸量的曲线向下弯曲。
折弯件自然挠曲的变化曲线是向上隆起。补偿加凸量诹决于滑块和工作台折弯时的变形量,其数值较小。补偿加凸量使折弯件形成的加凸挠曲,在卸载回弹时还要有些减少。这就使加凸量所形成的挠曲通常都低于折弯件的自然挠曲度。
4. 四种常用补偿装置的对比分析
1)下横梁液压油缸加凸补偿
油缸通人压力油后,横梁将向上隆起,形成一组可控制的加凸曲线,现已广泛应用于数控折弯机上,其特点:
2)工作台内楔块加凸补偿
在工作台下方装有多组楔块,每一组楔块的斜角都按一定要求设计。各组楔块的上楔块水平方向位置固定,当下楔块同时向左移动,工作台面就按设计要求向上隆起。现已被广泛应用在各类型折弯机上。
其特点:
3)上模楔块加凸补偿
在滑块与上模之间设置有多组楔块,各组楔块规格相同。连接板和楔块的下楔块固定为一体,移动上楔块就可获得一个向下隆起的加凸曲线,最后用压板将它们固定在滑块与上模之间。
其特点:
楔块在滑块下方均匀分布,通过对各个楔块的调整,可以获得最佳的加凸曲线结构简单,造价低,但操作不方便,在中、小型普通折弯机上得到普遍应用精确调节后,能有效提高制件折弯角度的精度,制件直线度较好。
4)滑块液压油缸加凸补偿
在滑块中部设置一组油缸。油缸通人压力油后,滑块中部向下隆起,形成可控制的局部的加凸曲线。由于结构限制,滑块两侧不能获得有效的加凸,该补偿方式尚未得到普遍采用。
其特点为:加凸补偿集中在滑块中部,在上模全长上不能形成一个合理的加凸曲线;用液压系统压力控制加凸量,操作方便快捷;能适当提高制件的角度和直线度精度。
折弯机工作时,变形补偿的加凸量应等于滑块和工作台的变形量,这就要求补偿加凸量能在模具全长上,方便快速的进行调整。而目前应用的上模加凸补偿的结构难以实现这一要求,这就限制了它的使用范围。为了提高折弯机的工作精度,充分发挥上模加凸补偿的优势,研制新型快速调控上模加量的新结构,是未来折弯机的发展方向之一。目前一些部门在这方面已作了有益的尝试,并取得很好的成果。