3.3 Конструкция установки для гидрорезания

Полуавтоматическая гидрорезная установка "Пагрус" (г. Владимир) по техническому уровню соответствует лучшим зарубежным образцам [14]. Предназначена для резки струей воды высокого давления деталей любой конфигурации из листовых неметаллических и тонколистовых материалов.

Установка изготовлена в виде отдельных модулей: при­вода главного движения (станции высокого давления), обеспе­чивающего создание режущего инструмента – струи воды; привода подач, перемещающего струи относительно обраба­тываемого материала; системы управления (рис. 3.6). Конструкция привода подач сопловой головки зависит от формы и габаритных размеров обрабатываемого изделия, се­рийности выпуска, технических требований к изделию. Использование асинхронных электродвигателей в кине­матической схеме управления движением соплового аппарата обусловливает бесшумную и практически безвибрационную работу.

Перед началом цикла технологического процесса раскроя вручную подготавливают и укладывают листы обрабатывае­мого материала на раскройный стол. Подготовительные опе­рации заканчивают ручной настройкой оптимального расстоя­ния от сопла до материала.

Технические характеристики полуавтоматической ус­тановки "Пагрус"

Максимальные размеры обрабатывае­мой детали, мм

1000 × 1000

Высота кроя, мм

До 100

Скорость резания, м/мин

0,5-9

Точность позиционирования соплового узла, мм

±0,1

Шероховатость поверхности реза, мкм

20-40

Ширина реза, мм

0,1-0,5

Диаметр отверстия сопла, мм

0,1-0,15

Стойкость сопла, час

200-250

Рабочее давление струи воды, МПа

50-300

Максимальный расход рабочей жидко­сти, л/мин

1,0

Суммарная мощность электродвигате­лей, кВт

22,15

Площадь, занимаемая установкой, м2

10

Суммарная масса установки, кг

1500

1

Рисунок 3.6 – Полуавтоматическая гидрорезная установка «Пагрус»

Оптимальная скорость обработки на гидрорезной уста­новке «Пагрус» при раскрое различных материалов (с преде­лом прочности при сжатии σсж  > 100 МПа) находится в преде­лах 0,5 – 9 м/мин, так как увеличивается энергоем­кость процесса.

Наиболее эффективно раскраивать на установке резину маслостойкую толщиной до 100 мм, резину вакуумную – до 30 мм, поролон – до 100 мм, пенопласт эластичный – до 40 мм.

На рис. 3.7 представлена схема установки для раскроя материалов струей жидкости, обеспечивающая качественное и устойчивое резание пакетов (настилов) листовых деталей и позволяющая автоматизировать технологический процесс, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

2

Рисунок 3.7 Схема установки для раскроя технических тканей сверхзвуковой струей жидкости

Схема установки включает в себя гидростанцию высоко­го давления 1 для получения режущей струи жидкости, кото­рая подается по гибкому трубопроводу 2 в сопловый аппарат 3 раскройного стола 4.

Каретка 5 опирается на направляющие основания 6 рас­кройного стола 4 и перемещает сопловый аппарат 3 в про­дольном и поперечном направлении с помощью ходовых вин­тов (не показаны) по заданному контуру под контролем управ­ляющего устройства 7 традиционного типа в виде УЧПУ или компьютера.

На поддоне раскройного стола 4 размещена опора 8 ма­териала 9 в виде сетчатого транспортера или ножевой решетки, что позволяет сохранить необходимую ориентацию обра­батываемого материала относительно режущего инструмента и обеспечить отвод рабочей жидкости устройством улавлива­ния.

Устройство, улавливающее режущую струю жидкости (не показано), ориентировано в вертикальной плоскости соосно сопловому аппарату 3 и перемещается синхронно со струей жидкости, выходящей из материала.

Кинематическая схема механизма подачи сопловой головки таких установок приведена на рис. 3.8.

Движение каретки сопла осуществляется от электродвигателя 1, вал которого с помощью муфты 2 закреплен с валом 6. На валу 6 закреплены две шестерни 3-1, 3-2, которые входят в зацепление соответственно с двумя зубчатыми колесами 4-1, 4-2. На валах крепления колес 4-1 и 4-2 закреплены также шестерни 5-1, 5-2, которые обкатываются по рейкам 7-1, 7-2, закрепленным на столе. Таким образом, от двух передач – зубчатой и зубчато-реечной каретке соплового устройства сообщается поступательное перемещение вдоль стола.

Поперечные перемещения соплового устройства осуществляются от электродвигателя 9, вал которого с помощью муфты 10 связан с валом 12. На валу 12 закреплены шестерни 11-1, 11-2. В центральной части вала 12 выполнена трапецеидальная резьба для винтовой передачи. На резьбу надета гайка кронштейна 15, на котором крепится с помощью кронштейна 16 сопловое устройство 17. В конструкции введен вал 18, по которому транспортируется втулка кронштейна 15. Таким образом, передача движения сопловому устройству от двигателя винтовая.

Гаситель 23 совершает перемещения вместе с сопловым устройством 17. Он получает движение от того же двигателя 9 через зубчатые передачи 11-1 (11-2), 13-1 (13-2), 14-1 (14-2) и винтовую передачу, которую обеспечивает винтовой вал 21 и гайка кронштейна 22 крепления гасителя 23. Для задания направления движения устройству гасителя в конструкции механизма также введен дополнительный вал 24.

Сопловый аппарат имеет винтовой механизм ручного подвода на оптимальное расстояние до материала в верти­кальной плоскости. В ряде установок настройка сопла выполняется автома­тически с последующим контролем в процессе раскроя.

Раскраиваемый материал удерживается в процессе реза­ния на сетчатом транспортере, который имеет возможность движения в продольном направлении от опорных роликов для подвода пакета материала в зону резания и корректировки по­ложения относительно сопла. Другой модификацией опорной поверхности является неподвижная ножевая решетка.

Таким образом, установки для раскроя сверхзвуковой струей жидкости материалов легкой промышленности оснащаются как опорным столом, образованным гибкой поверхностью транспортера в виде металлической сетки, так и жесткой стационарной конструкцией решетчатого типа.

Для опоры раскраиваемого материала может использо­ваться [14] ленточный транспортер 1 (рис. 3.9), имеющий щель 2 (под струей жидкости 3), которая движется синхронно с пере­мещением струи.

3

Рисунок 3.8 – Кинематическая схема механизма подачи

соплового устройства установки для гидрорезания


4

Рисунок 3.9 Установка с подвижной щелью для раскроя материалов ССЖ

Щель образована роликами 4, расположенными в под­вижном корпусе уловителя 5 под режущей головкой, что обес­печивает опорную поверхность настила материала в зоне реза­ния.

Однако такие машины с подвижной щелью требуют сложного механизма, расположенного противоположно режу­щему инструменту, и дополнительного обслуживания (чистка от загрязнений продуктами отходов, регулировка синхронного перемещения сопла и корпуса уловителя и др.).

Чтобы решить проблемы, связанные с механизмом пере­мещения щели, расположенной непосредственно под подвиж­ной прорезью ленточного транспортера, применяют двухленточный транспортер с подвижной щелью, образованной со­седними концами двух лент. Один транспортер удлиняется, тогда как другой укорачивается, чтобы обеспечить перемеще­ние щели.

Однако для этого необходим сложный механизм шкивов для натяжения провисания и укорачивания одного транспор­тера и опускания провисания и удлинения другого транспор­тера. Недостатком этого устройства является то, что оно тре­бует относительно сложного механизма и относительно длин­ного транспортера для образования подвижной щели, а также необходимо значительное пространство под транспортерами для его размещения.

В установке [14] для раскроя пакета материалов (рис. 3.10) в качестве опоры используется металлическая сетка 7, закрепленная по периметру стола 2 растяжками 3. Га­ситель энергии струи 4 перемещается синхронно с сопловым узлом 5 посредством гибких связей 6.

5

Рисунок 3.10 – Установка для раскроя сверхзвуковой струей жидкости на сетчатой опоре

Намокание нижнего слоя пакета материала уменьшается посредством применения на верхней части опорной сетки гиб­кой диафрагмы из полиэтиленовой пленки. Ее использование снижает экономические показатели раскроя.

В некоторых установках [14] металлическая сетка применяет­ся в качестве транспортера для перемещения волокнистого ма­та из зоны изготовления в зону отделения кромки края с использованием струи.

Как отмечалось, при раскрое ССЖ должна при­ниматься улавливающим устройством под материалом. Естественно, это ослабляет опорную поверхность, так как настил материала не может поддерживаться снизу в зоне улав­ливания. В результате недостаточной жесткости возникают погрешности формы у индивидуальных заготовок и колебания размеров заготовок в партии.

Фирма «Trumpf» (Германия) изготавливает автоматизи­рованные гидрорезные установки [14] как единый технологический комплекс, что позволяет уменьшить занимаемую площадь. Раскрой материалов осуществляется одной (модели Trumatic WS 2500, Trumatic WS 4000) или двумя сопловыми головками (модели Trumatic WS 2502, Trumatic WS 4020), ка­ждая из которых имеет возможность перемещения по трем ко­ординатам (табл. 3.1). Для повышения производительности модель Trumatic WS 4020 оснащена двумя гидростанциями высокого давления (рис. 3.11).

По сравнению с традиционными способами раскроя гидрорезание обеспечивает более высокую степень использования материалов за счет уменьшения межлекальных выпадов, которые практически сводятся к нулю за счет узкого реза, получаемого струей воды. Данный метод особенно эффективен при раскрое многослойного настила, так как устраняется смещение материала, обеспечивается точность раскраиваемых деталей, не нарушается структура материала, на материал не действует давление сжатия.

Таблица 3.1 – Технические характеристики гидрорезных автоматизированных установок «Trumpf» (Германия)

Наименование параметра

Модель установки

WS 2500

WS 2502

WS 4000

WS 4020

Рабочий

диапазон, мм

X, Y оси

2500×1250

4000×2000

Z ось

200

Высота кроя, мм

Гидроабразив­ная струя

100

Гидроструя

150

Максимальная масса мате­риала, кг

1000

2000

Количество рабочих

1

2

1

2

Количество опор

10

16

Максималь­ная скорость, м/мин

Продольная

40

60

Поперечная

56

85

Минимальное отклонение от программируемого пути, мм

0,01

Ошибка позиционирования, мм

±0,1

Управление

TRUMAGRAPH СС 220S

Давление, МПа

100-4000

Максимальный расход жидкости, л/мин

3,3

Система охлаждения

Масло/ Воздух

Потребление жидкости, л/мин

3,3

2x3,3

Потребляемая мощность, кВт

38

Длина, мм

7400

9300

10300

Ширина, мм

4300

5100

5400

Высота, мм

1800

1900

1900

Масса, кг

4700

4900

7600

7100

6

Рисунок 3.11 – Гидрорезная автоматизированная установка модели Trumatic WS 4020 фирмы «Trumpf»

Если раскрой многослойного настила вертикальным ножом приводит к изменению размеров раскроенных деталей (чем больше высота настила, тем больше отклонение размеров), то раскрой струей жидкости не нарушает стандартности деталей. Водной струей можно резать практически любые материалы толщиной до 100 мм. Не требуется дополнительной обработки раскроенных деталей, отсутствует оплавление краев материала по линии реза.

В зависимости от вида раскраиваемого материала ис­пользуют установки мощностью от 8 до 40 кВт, которые обес­печивают давление жидкости от 100 до 800 МПа, что соответ­ствует скорости истечения до 1000 м/с. Расход жидкости через сопло сравнительно небольшой (до 4 л/мин) и зависит от дав­ления жидкости и диаметра сопла.

При эксплуатации водоструйных установок обеспечива­ется безопасность и гигиена труда.

   
© ALLROUNDER