دستگاه خم کن نورد سه بعدی یک فرآیند شکلدهی فلزی با کنترل CNC است که از سه یا چند غلتک قابل تنظیم مستقل برای خم کردن مداوم پروفیلها، لولهها یا صفحات فلزی به شکل هندسههای منحنی پیچیده در فضای سهبعدی استفاده میکند. بر خلاف خمش غلتکی دوبعدی معمولی - که قوسهای دایرهای ساده را در یک صفحه ایجاد میکند - ماشین خمشی سه بعدی به طور همزمان انحنای قطعه کار را در جهتهای X، Y و Z کنترل میکند و امکان تولید منحنیهای فضایی مانند مارپیچ، کمان مرکب، بیضی، سهمیهای سه بعدی و شکل آزاد را فراهم میکند.
این سه غلتک به عنوان یک سیستم تغییر شکل پیشرونده عمل می کنند: همانطور که قطعه کار بین آنها تغذیه می شود، موقعیت هر غلتک به طور مستقل توسط درایوهای سروو تحت کنترل CNC تنظیم می شود و تغییر شکل پلاستیکی موضعی ایجاد می کند که سطح مقطع را به مسیر منحنی هدف خم می کند. تکرارپذیری موقعیت یابی غلتکی CNC تقریبا 0.01 میلی متر تولید اجزای پیچیده معماری، هوافضا و ساختاری را امکان پذیر می کند که دستیابی به آنها با تجهیزات خمشی رول دستی یا دوبعدی غیرممکن است.
ماشین خم کن نورد سه بعدی چگونه کار می کند
اصل شکل دهی سه غلتکی
در یک پیکربندی استاندارد سه غلتکی، دو غلتک به عنوان غلتک پشتیبانی/درایو (در موقعیت ثابت یا قابل تنظیم) و یک غلتک غلتک خمشی (قابل تنظیم عمودی) است. همانطور که قطعه کار از بین غلتک ها عبور می کند، جابجایی عمودی غلتک خمشی شعاع انحنای محلی را در نقطه تماس تعیین می کند. با تغییر مداوم این جابجایی در حین عبور پروفیل، می توان یک منحنی شعاع متغیر پیوسته - به جای یک قوس با شعاع ثابت - در طول کامل قطعه کار ایجاد کرد.
شکل دهی فضایی سه بعدی
برای تولید منحنی سه بعدی واقعی، مجموعه غلتکی بر روی سیستمی نصب میشود که امکان تنظیم جانبی (محور Y) و چرخشی (پیچش) نقطه تماس غلتک را در حین عبور پروفیل فراهم میکند. این باعث می شود جهت خمش به طور مداوم در طول قطعه کار تغییر کند و اشکال مارپیچ، منحنی مرکب و به صورت فضایی پیچ خورده ایجاد کند. سیستم CNC تمام محورهای غلتکی را به طور همزمان درون یابی می کند و هندسه منحنی هدف سه بعدی را به یک توالی حرکت غلتکی هماهنگ چند محوره تبدیل می کند.
خمش چند پاس برای شعاع های تنگ
برای شعاع های محکم تر از آنچه در یک پاس می توان به دست آورد (معمولا نسبت های R/قطع-ارتفاع کمتر از 5:1 برای مقاطع سازه ای)، برنامه CNC پاس های متعدد را با افزایش جابجایی غلتک اجرا می کند و به تدریج پروفیل را به شعاع هدف خم می کند بدون اینکه به ماده فشار وارد شود. تعداد پاس های مورد نیاز به شکل پذیری مواد و شعاع هدف بستگی دارد. ممکن است به بخش های آلومینیومی نیاز داشته باشد 3-5 پاس ، در حالی که فلزات نرم تر ممکن است در 1-2 پاس به هدف برسند.
مزایای فنی کلیدی
تکرارپذیری بالا و دقت CNC
موقعیت یابی غلتکی مبتنی بر سروو با بازخورد رمزگذار، تکرارپذیری موقعیت غلتکی را به دست می آورد 0.01 میلی متر ، که به ثبات شعاع بهتر از 0.5% در طول نیمرخ کامل ترجمه می شود. این دقت برای سازه های معماری که در آن اجزای منحنی یکسان باید با شکاف های مشترک یکنواخت جمع شوند و برای قاب های هوافضا که انحراف منحنی بر عملکرد آیرودینامیکی تأثیر می گذارد، بسیار مهم است.
تنش پسماند کم و پایداری ابعادی
چون دستگاه خم کن نورد سه بعدی تغییر شکل خمشی را به تدریج و به تدریج در طول پروفیل توزیع می کند - به جای اعمال آن در یک نقطه واحد مانند خمش پرس - توزیع تنش پسماند در قسمت نهایی یکنواخت تر و از نظر بزرگی کمتر است. این منجر به پایداری ابعادی بهتر در طول زمان، کاهش برگشت فنری پس از شکلگیری و کاهش خطر تغییر شکل تاخیری در طول عملیات جوشکاری یا پوشش پاییندست میشود.
طیف گسترده ای از انواع و اندازه های پروفایل
ماشینهای خم کن نورد سه بعدی با تجهیز غلتکها به شیارهای منطبق بر پروفیل یا سطوح صاف، سطح مقطع وسیعی از پروفیلهای ساختاری و معماری را در خود جای میدهند:
- لوله ها و لوله های گرد (Ø20 میلی متر تا Ø500 میلی متر)
- مقاطع توخالی مربع و مستطیل (20×20 تا 400×200 میلی متر)
- فولاد زاویه دار (L30×30 تا L200×200 میلی متر)
- فولاد کانال (قطعات U / C، تا C300)
- پرتوهای H و پرتوهای I (تا HEA 300 و سنگینتر در ماشینهای بزرگ)
- اکستروژن های آلومینیومی سفارشی (مقطع T، بخش Z، پروفیل های دیوار پرده)
- صفحه تخت (برای پیششکلدهی مخروط و سر بشقاب)
اتوماسیون و اندازه گیری یکپارچه
سیستمهای پیشرفته ماشین خم کن غلتکی سه بعدی اندازهگیری شعاع آنلاین را با استفاده از حسگرهای فاصله لیزری یا ماشینحسابهای انحنای مبتنی بر رمزگذار ادغام میکنند که دادههای هندسه منحنی بلادرنگ را به کنترلکننده CNC برمیگردانند. این سیستم به طور خودکار موقعیت غلتک را تنظیم می کند تا انحرافات بین شعاع واقعی و هدف در میانه گذر را اصلاح کند، بدون اینکه دستگاه متوقف شود. این کنترل شعاع حلقه بسته نرخ ضایعات در پروفایل های پیچیده را کاهش می دهد 5-15٪ (حلقه باز) به زیر 1% .
مقایسه: ماشین خم کن نورد سه بعدی در مقابل سایر روش های خمش برای پروفیل ها
| معیار | دستگاه خم کن نورد سه بعدی | کشش خم شدن | خم شدن را فشار دهید |
|---|---|---|---|
| منحنی های فضایی سه بعدی | بله (قابلیت بومی) | محدود (محدود شده) | خیر |
| منحنی های شعاع متغیر | بله (مستمر) | محدود | خیر |
| حداکثر اندازه پروفایل | بزرگ (HEA 300) | بزرگ | متوسط |
| کنترل فنری | خوب (حلقه بسته) | عالی (<0.5°) | متوسط |
| هزینه ابزار برای هر پروفایل | کم (مجموعه شیارهای غلتکی) | بالا (قالب سفارشی در هر شعاع) | متوسط |
| بهترین برای | منحنی های پیچیده سه بعدی، متغیر R | قوس های یکنواخت بلند، پشت فنری کم | خم های گسسته کوتاه |
کاربردهای صنعتی ماشین خم کن نورد سه بعدی
ساخت و ساز معماری و سازه
دستگاه خم کن نورد سه بعدی فناوری اولیه برای تولید عناصر منحنی سازه فولادی در ساختمانهای با دهانه بزرگ، سایبانهای استادیوم، سقف ترمینال فرودگاه و پلهای عابر پیاده است. تیرهای I ساختاری، مقاطع توخالی و پروفیل های کانال خم شده به شکل هندسی مارپیچ یا منحنی مرکب معمولاً در پلکان های مشخصه، نرده های منحنی و گره های فضایی-فریم که در آن منحنی در فضای سه بعدی تغییر جهت می دهد، استفاده می شود.
قاب خودرو و وسایل نقلیه ریلی
قوسهای سقف، اطراف پنجرهها و ریلهای ساختاری سمت بدنه برای اتوبوسها، واگنهای ریلی و وسایل نقلیه ویژه، مسیرهای منحنی سهبعدی پیچیدهای را دنبال میکنند که با سطح طراحی بیرونی خودرو مطابقت دارد. دستگاه خم کن غلتکی سه بعدی این اعضای ساختاری منحنی را از اکستروژن های آلومینیومی یا مقاطع توخالی فولادی در یک پاس ماشین تولید می کند، با دقت شعاع کافی برای مونتاژ مستقیم در قاب خودرو بدون عملیات اتصال اضافی.
کشتی سازی و سازه های فراساحلی
قاب بدنه کشتی، تیرهای عرشه منحنی و خمیدگی لوله در ساختارهای بالای سکوهای دریایی نیاز به خمش با شعاع بزرگ بخشهای فولادی سنگین دارند. ماشینهای خم کن نورد سه بعدی برای کاربردهای کشتیسازی میتوانند بخشهایی را تا سقف پردازش کنند 600 میلی متر × 300 میلی متر با ضخامت دیواره تا 30 میلی متر، منحنی های ترکیبی مورد نیاز هندسه بدنه کشتی را بدون اعوجاج حرارتی مرتبط با خمش حرارتی ارائه می دهد.
سازه های خورشیدی و انرژی
ریلهای نصب منحنی برای آرایههای پانلهای خورشیدی روی سقفهای منحنی یا نمای ساختمان، قابهای ناسل توربینهای بادی، و سیستم ذخیرهسازی انرژی که اعضای ساختاری را در خود جای دادهاند، همگی از توانایی 3D Rolling Bending Machine برای تولید پروفیلهای آلومینیومی سبک وزن و دقیقاً منحنی که با هندسههای پیچیده معماری یا مهندسی سطح مطابقت دارند، بهره میبرند.
سوالات متداول در مورد ماشین خم کن نورد سه بعدی
چگونه یک منحنی سه بعدی در دستگاه برنامه ریزی می شود؟
هندسه منحنی 3 بعدی هدف معمولاً به عنوان یک منحنی ابر نقطه، اسپلاین یا NURBS در یک مدل سه بعدی CAD تعریف می شود. نرم افزار برنامه نویسی آفلاین این هندسه را وارد کرده، منحنی را در دستورات موقعیت غلتکی در فواصل افزایش تغذیه تعریف شده گسسته می کند، جبران برگشت فنری را اعمال می کند و برنامه CNC چند محوره را تولید می کند. این برنامه را می توان با شبیه سازی قبل از اولین خم فیزیکی اعتبارسنجی کرد و ضایعات مقاله اول را در هندسه های پیچیده کاهش داد.
حداقل شعاع خمش قابل دستیابی برای مقاطع سازه چقدر است؟
برای یک بخش توخالی مربعی ساختاری فولادی استاندارد (به عنوان مثال RHS 100×100×5 میلی متر)، حداقل شعاع خم قابل دستیابی با نورد سرد تقریباً است. 8-12× ارتفاع بخش (800-1200 میلی متر شعاع خط مرکزی) بدون اعوجاج سطح مقطع قابل توجه. شعاعهای محکمتر نیاز به عبور چندگانه با عملیات حرارتی متوسط یا استفاده از نورد به کمک سنبه دارد که در ماشینهای تخصصی موجود است.
آیا اعوجاج مقطع (بیضی شکل) در حین دستگاه خم کن نورد سه بعدی رخ می دهد؟
بله، درجاتی از بیضی شدن سطح مقطع یا اعوجاج فلنج در خمش رول ذاتی است. برای لولههای گرد، بیضیشدن در خم معمولاً محدود به 3-8٪ از OD اسمی وقتی شعاع خمش بیشتر از 10× OD باشد. برای مقاطع مربع و مستطیل، برآمدگی جانبی در شعاع بیرونی را می توان با شیارهای غلتکی منطبق بر پروفیل که از هر چهار طرف در طول خمش پشتیبانی می کند، کنترل کرد. برای پرتوهای I و کانال ها، با تنظیم سرعت و فشار غلتک خمشی برای حفظ نرخ تغییر شکل کنترل شده، از کمانش شبکه جلوگیری می شود.
