Машины для резки металлов

Машины для резки металлов

Для получения точного, чистого реза резаку необходи­мо придать принудительное движенце с постоянной ско­ростью, соответствующей толщине разрезаемого металла Это достигается механизацией процесса кислородной резки, для чего применяют переносные и стационарные ма­шины.

Каждая машина для кислородной резки имеет следующие основные части: резак (один или несколько); несущую часть; ведущий механизм и привод; панель (пульт, блок управления). Машины, работающие по принципу копирова­ния шаблона, имею: еще копировальное устройство (механическое, магнитное или фотокопировальное). Машины для резки бывают переносные и стационарные.

Машинные резаки отличаются от ручных тем, что имеют прямолинейную форму, при которой ось корпуса совпадает с осью мундштука. Поскольку резаки крепятся к суппорту резательной машины, рукоятка у них отсутствует. Конструкций машинных резаков много и они определяются типом машин, для которых предназначены. Основное раз­личие машинных резаков состоит в конструкции корпуса и числе газовых вентилей. Применяются резаки двух- и трех - вентильные. Используются также резаки для резки на ке­росине и газах-заменителях, Керосино - кислородные резаки применяют с внутрисопловым распылением керосина, т. е. без внешнего источника тепла для распыления горючего,

В качестве примера на рис. 92 показана конструкция двухвеитилыюго ацетилено-кислородного резака для ма­шин переносных (типа МРТ)и стационарных (типа МРК). Трехвентильный ацетилено-кислородный резак для шар­нирных машин типа МРШ показан на рис. 93. Его отличие состоит в том, что для обеспечения точного совпадения осей ведущего магнитного пальца и режущего мундштука {струи режущего кислорода) ствол резака изготовляют из болванки, в которой затем просверливают каналы для про­хода газов. Данный резак имеет три вентиля для газов и горизонтально расположенные ниппели для присоединения шлангов. Машинные резаки имеют продольную зубчатую рейку, которая сцепляется с зубчатым колесом для осевого перемещения резака, что необходимо при регулировании расстояния мундштука от поверхности разрезаемого ме­талла.

Рис 92. Двухвентильный ин­жекторный кислородно-ацетнлеиовый машинный резак.

Рис 93. Трехвентильный инжекторный кислородно-ацетиленовый машин­ный резак.

Ввиду того что разрезаемый металл часто имеет неров­ную поверхность или волнистость, суппорты резаков, э которых они закрепляются на хоботе машины, иногда снаб­жаются так называемым механизмом «плавания», обеспе­чивающим постоянство расстояния мундштука от поверх­ности разрезаемого металла (рис. 94). Постоянство рассто­яния А сохраняется благодаря ролику 10, свободно катящемуся по поверх­ности листа, и системе двух шарнирных рыча­гов 11, создающих воз­можность одновремен­ного вертикального пе­ремещения ролика 10 и резака 6, в зависимо­сти от неровностей по­верхности листа. В кор­пусе втулки 1 имеется пружина, разгружаю­щая механизм «пла­вания» к облегчающая тем самым качение ро­лика 10 по листу. В ряде конструкций машин применяются также устройства «плавания», ис­пользующие электриче­ский принцип регулиро­вания постоянства рас­стояния между мунд­штуком и поверхностью металла.

Рис 93. Трехвентильный инженерный кислородно - ацетиленовый машинный рекак.

Рис 94. Схема механизма «плавания» суппорта машинного резака;

Ведущий механизм, в зависимости от конструк­ции и назначения машины, может выполняться в одном корпусе с машиной или располагаться отдельно в виде ве­дущей головки. В качестве привода в ведущих механизмах машин используются: ручной, механический (пружинный), газовый (воздушная или кислородная турбинка) и электри­ческий, Для переносных машин специализированного наз­начения (вырезки отверстий, обрезки кромок, труб и др.) часто применяют ручной привод. Газовый и пружинный привод используют иногда в машинах переносных (реза­тельных приборах) в тех случаях, когда резку приходится вести в местах, не всегда обеспеченных подводом электри­ческой энергии (на монтаже, в полевых условиях и др.).

Электрический привод от электродвигателя является наиболее распространенным и используется в большинстве конструкции переносных и стационарных машин.

Копировальный механизм применяется обычно магнитный, в виде магнитного ведущего пальца, катящего­ся по кромке стального шаблона. Для крупных стационарных машин используют фотоэлектронный принцип копиро­вания по чертежу, выполненному на белой бумаге.

Рис. 95. Электромагнитный клапан для дистанционного управле­ния подачей газа в резак

Для дистанционного управления подачей горючего газа и кислорода в резаки в некоторых машинах применяют электромагнитные клапаны, одна из конструк­ций которых показана на рис. 95. Клапан имеет катушку 2, внутри которой расположен стальной подвижной сердеч­ник 3 с клип а ном 1. При прохождении тока по обмотке ка­тушки 2 сердечник 3 втягивается внутрь катушки и клапан / открывает проход для газа. При выключении тока пружи­на 4 прижимает сердечником 3 клапан 4 к его седлу, закры­вая путь газу. На кожухе клапана расположена колодка 5 с контактами 6, посредством которых обмотка катушки включается в электрическую цепь щита управления реза­тельной машины.

Классификация машин. Применяются следую­щие типы машин для резки:

переносные: МРТ — машины резательные — тележки, движущиеся по листу или рельсовому пути, для вырезки прямоугольных, круговых и других криволинейных деталей и заготовок с большими радиусами кривизны;

Рис. 96. Схема несущей части шар­нирных машин типа МРШ ( вид сбоку ):
Рис. 97. Схема несущей части прямоугольно-координатных машин типа МРК (вид сверху):

Машины резательные ли­нейные—для раскроя ли­стов на полосы и вырезки преимущественно пряЛ10. угольных деталей; МРК- машины резательные прямоугольные координатные для вырезки деталей и за­готовок различных очер­таний; МРШ машины резательные шарнирные для фигурной резки; МРП—машины резатель­ные, параллелограммные, для одновременной вырез­ки нескольких одинаковых деталей и заготовок. Наибольшее распро­странение получили шарнирные (МРШ) я координатные (МРК) машины. В крупных за­готовительных цехах используются также ли­нейные (МРЛ) и паралелограммные (МРП) машины.

На рис. 96 дана схе­ма несущей части шар­нирных машин типа МРШ. Эти машины обычно однорезаковые, так как oct! мундштука и ведущего пальца дол­жны лежать на одной вертикали. Поэтому онн могут производить рез­ку только под прямым углом к поверхности листа. Эти машины да­ют высокую точность размеров вырезаемых деталей и высокую чистоту поверхности реза. Габариты обрабатываемых деталей ограничиваются размерами шарнирных рам, поэтому на машинах МРШ вырезают детали малых и средних раз­меров.

На рис. 97 приведена схема несущей части прямоугольно-координатных машин типа МРК. Эти машины дают меньшую точность копирования контура детали вследствие влияния неизбежных зазоров между рель­сами, хоботом и на­правляющими роли­ками тележек, а так же некоторой непрямолинейности самих направляющих рель­сов и хобота. По этой же причине они дают менее чистую поверх­ность реза.

Рис. 98. Схема несущей части параллеграммных машин типа МРП (вид сверху)



Поэтому они дают мене чистую поверхность реза. 

Преимущество - увеличения длины обрабатываемых листов до требуемой величины за счет наращивания длины рельсового пути продольного хо­да На этих машинах можно производить резку перпенди­кулярно и под углом к поверхности листа, одним или не­сколькими резаками, что необходимо при подготовке кромок под спарку. Ширина обрабатываемого листа определяйся величиной вылета хобота машины,

На рис. 98 показана схема несущей части гтараллело-граммных машин типа МРП. Эти машины особенно при­способлены для многорезаковой вырезки однотипных дета-лей малого и среднего размеров. Onti дают меньшую точ­ность и чистоту реза, чем шарнирные, но позволяют вести прямолинейную резку под углом к поверхности листа, т. е. производить скос одной или двумя кромок под сварку.

Конструкции машин. Переносные машины представляют собой самоходные тележки, оснащенные Резаком и имеющие в качестве привода электродвигатель, пружинный механизм или газовую турбинку. Эти машины Устанавливают непосредственно на лист разрезаемого ме­талла, по которому они перемещаются. На таких машинах может быть установле­но or 1 до 3 резаков. Скорость резки на них равна от 130 до 1200 мм/мин в зависи­мости от толщины ме­талла. Направляют движение тележки по намеченной линии реза рукой, по линейке пли циркулю. На рис. 99 и 100 показаны переносные машины различных типов.

Рис. 99. Переносный прибор «Радуга» для кислородной резки:

Рис. 100 Переносный прибор «Спутник» для резки труб:

Машина Радуга (рис. 99) Одесского за­вода «Автогенмаш» ве­сит 16 кг, предназначе­на для резки стали тол-шиной от 5 до 300 мм, одним или двумя реза­ками. Может переме­шаться по прямому или изогнутому угольнику, по окружности с помощью циркуля радиусом от 150 до 1500 мм и 6i> лее, а также по размет* ке с направлением от руки. Скорость резки может изменяться от 80 до 1500 мм/мин. По­требляемая мощность 26 вт. На корпусе ма­шины имеется штанга 8 с суппортом 3, в кото­ром укреплены резаки 6 и 7. В корпусе распо­ложен редуктор с систе­мой зубчатых колес, соединенный с электро­двигателем и передаю­щий вращение его вала ведущему ролику.

Скорость передвижения тележки регулируют изменением числа оборотов вала электродвигателя с помощью реоста­та 4, включенного в цепь обмотки якоря.

На рис. 100 показана переносная машина «Спутник» для резки труб конструкции завода «Автогенмаш». К трубе цепью 8 кренится тележка 1 с резаками 2, перемешающая­ся по поверхности трубы с помощью механизма, приводи­мого в действие электродвигателем 5 мощностью 55 вт. Скорость перемещения (скорость резки) регулируют реос­татом, ручка которого выведена на щиток 6. Пределы изменения скорости 230— 500 мм/мин, диаметр обрезаемой трубы 194—1100 мм, толщина стенки 4,5—5 мм, количество резаков, устанавливаемых на машине. 1 или 2. Угол скоса кромки до 35 град.

На рис. 101 показана переносная уста­новка ПМР-600длл резки стали больших толщин —до 600 мм. Резак к ней для резки кислородом низкого давления показан на рис. 102. Давление кислорода 0,7—1,7 кгс/см2, ацетилена не менее 0,1 кг/см2, потребляе­мая мощность 100 вт, скорость резки 12—450 мм/мин, вылет резака 100—«00 мм, ширина реза 6—20 мм, вес машины 71 кг. Смесительная камера и головка резака имеют водяное охлаждение.

Рис. 101. Переносная установка ПМР-600 для резки стали боль­ших толщин кислородом низкого давлении;

 
Рис. 102. Резак РМ-600:

Помимо описанных, применяются еще специальные пе­реносные машины для вырезки фланцев, вырезки отверстий на вертикальной плоскости и др.

 Рис 103. Шарнирная машина АСШ-2 типа Л!РШ для точной кислородной резки

Стационарные машины для кислородной резки применяют при различных работах в заготовительных отде­лениях металлообрабатывающих и сварочных цехов.; мас­совой заготовке деталей под сварку, вырезке однотипных заготовок, сложном раскрое листов и пр.

На рис, 103 показана шарнирная машина АСШ-2 типа МРШ для вырезки деталей по шаблону методом копирова­нии контура магнитным пальцем. На колонне 1 укреплены шарнирные рамы 2 к 3, вращающиеся на шарикоподшипни­ках. В верхней части рамы 3 установлены электродвигатель 7 и ведущая головка с магнитной катушкой 5. Внутри к.ат>шки от электродвигателя может вращаться стальной палец с рифленым концом. При прохождении тока по ой-мотке катушки палец намагничивается, притягивается к кромке стального шаблона в и катится по ней, описывая фигуру шаблона.

Шаблоны крепятся к штангам 8, находящимся на хобо­те 9 машины. Внизу рамы 3 укреплен резак 4, воспроизводя­щий на поверхности разрезаемого листа фигуру, по разме­рам и очертаниям соответствующую шаблону 6. Струя кис­лорода вырезает эту фигуру из листа, уложенного горизонтально на столе перед машиной. Машина АСШ-2 предназначена для вырезки деталей любой формы разме­ром 750—1500 мм при толщине листа до 100 им. Точность резки очень высокая, достигает ±0,3 мм от заданного размера.

На машине АСШ-2 можно одновременно вырезать не­сколько однотипных детален небольшого размера, если вместо одного резака установить на консоли машины при­способление типа пантографа с горизонтальной штангой, на которой закрепляются вертикальные резаки. Оси всех резаков должны быть параллельны между собой и оси магнитного пальца.

С целью экономии времени и уменьшения отходов ме­талла при вырезке мелких однотипных деталей машинами.

Рис. 104. Наборные комбинированные шаблоны кислородной резки

Рис. 105. Резка острого угла: шаблоны для точной кислородной резки 

АСШ-2 применяют наборные комбинированные шаблоны (рис, 104), исключающие необходимость передвижения шаблона или листа при вырезке новой детали.

Шаблон изготовляют из стали Ст. 2. Ст. 3 толщиной 5 — 8 мм при диаметре магнитного пальца 10—12 мм. Размеры шаблона определяют с учетом поправки на диаметр пальца й ширину реза. Применяют шаблоны с внешним и внутреиним контуром обкаткн. Острые углы можно получить при резке с копированием по внутреннему контуру (рис. 105,с). При этом необходимо, чтобы радиус копира был примерно на 1 мм больше радиуса магнитного пальца во избежание заклинивания последнего. При копировании по наружному контуру образуются закругления углов детали, радиусы ко­торых зависят от диаметра магнитного пальца (рис, 105,6). На рис. 106, а и 6 даны схемы и расчетные формулы для определения размеров стального шаблона. Для удоб­ства начала резания и плавного перехода магнитного паль­ца на контур шаблона используют вспомогательный шаб­лон, устройство которого показано на рис. 107. Вспомога­тельный шаблон 1 присоединен на стопорном винте 2 к основному шаблону 3. Начало реза находится в точке Л-Ког­да магнитный палец 4 пройдет переходную кривую и будет находиться в точке В, вспомогательный шаблон / снимают, продолжая резку по основному шаблону 3.

Рис. 106. Схема и расчетные формулы для определения размеров стального шаблона:

Машина С ГУ-61 прямоугольно-координатного типа М.РК показана на рис. 108. На ней можно вырезать детали 1S3 листов размером 2000Х Х6000 мм, толщиной от 5 до 300 км, со скоростью 50— 1500 мм/мин, одним или двумя резаками при скосе кро­мок под углом 15—45°. Мак­симальная толщина листа 120 Л1Д1, максимальный диа­метр вырезаемой окружности 2000 мм, потребляемая мощ­ность 0,5 квт. При прямоли­нейном раскрое листов мож­но одновременно резать четырьмя резаками. Машина весит 1670 кг. Управление машиной производится с глав­ного пульта, расположенного на конце консоли, или с дополнительных пультов, имеющихся на суппортах машин. При резке фигурных деталей машина направляется или по сталь­ному шаблону (копиру) с помощью головки с магнитным пальнем, или по разметке от руки с помощью механической ведущей головки.

Рис. 107. Схема использования вспомогательного шаблона для вырезки внешнего контура де­тали

Рис. 108. Машина СГУ-6Г.

Для раскроя листов Одесским заводом Автогенмаш выпускается также потальная машина «Черномор» типа МРЛ для прямолинейной резки листов толщиной до 300 мм (при скосе кромок до 100 мм), шириной до 3150 мм, с возможностью одновременного скоса их кромок. Скорость резки от 10 до 2250 мм/мин в зависимости от толщины лис­тов. Максимальное число одновременно работающих реза­ков — 6.

Газорезательнан машина «Одесса» (конструкции завода «Автогенмаш») имеет масштабно-днстанционное управле­ние и снабжена магнитной головкой для копирования по стальному шаблону и фотокопировальной головкой для пе­ремещения машины по копир - чертежу с помощью фото-электрического устройства (рис. 109), Копир-чертеж вы­полняется черной тушью на гладкой белой бумаге, в мас­штабе 1:2; 1:5 или 1:10, в зависимости от габаритов детали. * Чертеж должен быть выполнен тщательно и с большой точностью, что особенно важно для деталей, под­лежащих большому увеличению. Для некоторых фотокопи­ровальных устройств копир-чертеж изготовляют заливкой тушью всей площади фигуры детали.

Масштаб копирования определяется соотношением диа­метров зубчатых и ведущих колес на копировальной и исполнительной частях машины, которые соответственно меняют при изменении масштаба копирования.

Фотоэлектрическая копировальная головка перемещается над чертежом; она снабжена следящим устройством с фотоэлементом, вследствие чего движется точно по линии чертежа, контур которого повторяет резак, вырезая деталь заданной формы.

Машина «Одесса» может обрабатывать листы размером 3000X9000 мм, толщиной 5—300 мм (при скосе кромок до 120 мм), со скоростью резки 50—1500 мм/мин; потреб­ляемая мощность 4 квт, число одновременно работающих резаков до б, вес машины 2000 кг. Задающая часть ма­шины с копировальным устройством расположена на обшей станине с рабочей частью и защищена от пыли предохрани­тельным колпаком.

Принцип фотокопирования состоит в следующем. На контур чертеж а-копира проектируется яркое световое пятно {диаметром около 2 мм) от специальной лампочки фотокопироиальной головки так, чтобы одна половина пятна рас­полагалась на черном фоне линии или силуэта, а вторая — на белом (рис. 110).

Рис. 109. Газораспределительная ма­шина «Одесса» и фотокопировальная головка машины МДМ-2:

 Отраженное количество света попадает в фотоэлемент и возбуждает электроимпульс, напряжение которого усиливается с помощью электронного усилителя. Если в процессе копирования световое пятно смещается с кромки чертежа или силуэта, то изменяется количество отраженного света, а следовательно, изменится величина напряжения фотоэлектрического импульса. Изменение напряжения мгновенно передается через электронный бло1 электродвигателю привода головки, который вращает ei таким образом, чтобы световое пятно снова расположило^ на кромке линии копира. Точность копирования составляет ± 0,1 - 0,2 мм.

Если ведущую головку подвести под углом к копируемо линии, то в тот момент, когда световое пятно займет сред­нее положение на кромке ли­нии, пятно будет автоматиче­ски продолжать двигаться по ней в любом заданном на­правлении. Это обеспечива­ется специальным вспомогательным устройством, позволяющим производить авто­матическое врезание в контур в любом месте и в лю­бом направлении. При резке тонких листов, выполняемой с достаточно большой скоро­стью, световое пятно может проскочить за контурную ли­нию. Для предупреждения этого в ведущей головке предусматривается угловой тормоз, который резко сни­жает скорость копирования в поворотных пунктах и включается автоматически только при определенной ми­нимальной скорости головки.

Рис.110 Принципиальная схема фотокопирования;

Для того чтобы обеспе­чить надежное управление при внезапном изменении на­правления движения светового пятна (например, при копи­ровании острых углов), его располагают так, чтобы оно не­сколько опережало оптическую ось; это обеспечивает своевременную реакцию головки на изменение контура ко­пируемой фигуры.

При изготовлении чертежей-копиров учитывают также н ширину реза, которую берут по таблицам резки для маши­ны данной марки. Как видно из рис. 111, ширина реза долж­ка прибавляться к чистовым размерам детали или вычитаться из пик а зависимости от того, какая резка произво­дится: наружная или внутренняя.

Применение фотоэлектронного масштабно-копировально­го устройства упрощает и удешевляет изготовление шабло­нов для резки, что важно при индивидуальном или мелко­серийном производстве и вырезке крупных деталей,

Существуют также кон­струкции машин, рабо­тающих по методу фото­копирования со специального стеклянного (безуса­дочного) негатива разме­рам 6X15 см на котором сфотографирован чертеж контура вырезаемой дета­ли в масштабе 1 : 100. Та­кие машины применяются в судостроении.

Полная автоматизация машинной кислородной репки достигается приме­нением резательных ма­шин с программным уп­равлением. При использовании таких машин контур детали вычерчивают на листе бумаги в прямо­угольных координатах. Затем составляют про­граммную таблицу резки

с указанием координат точек контура реза, скорости резки, длительности начального подогрева и пр., данные которой записывают импульсным кодом на ферромагнитную ленту.

Рис. 111. Соотношение размеров чертежа - копира и детали:

Запись ведут на четырех дорожках ленты, две из кото­рых служат для записи двух осей координат движения по контуру чертежа; на третьей дорожке записали импульсы управления поворотом резаковых суппортов при вырезке деталей со скосом кромок. на четвертой — импульсы команд включения и выключения газов, остановки машины, перевод ее в исходное положение, зажигание пламени, подъем и опу­скание резаков.

Пульт управления имеет считывающую головку и пере­дает импульсы с трех дорожек через специальный пульт на шаговые двигатели машины, перемещающее резаки в задан, ном направлении. Импульсы с четвертой дорожки служат для автономного программного управления при помощи промежуточных реле и реле времени, настроенных в соот­ветствии с толщиной разрезаемого металла и скоростью резки. Запись различных сигналов на одной ленте ведется на разной частоте, от 300 до 3000 гц.

 Рис. 112. Автоматическая линия для вырезки дета­лей газорезательной машиной «Алмаз» с программным управлением. 

Программное управление имеет стационарная машина «Дружба» конструкции Одесского завода «Аитогенмаш», состоящая из исполнительной газорезательной части, пульта управления, блоки усилителей и энергопитания, блока тех­нологических команд. На машине «Дружба» можно выре­зать детали любой формы из листов шириной до 2,5 м и толщиной от 3 до 100 мм. Машины с программным управле­нием не требуют шаблонов, а точность и чистота реза на них выше, чем на других машинах. Применение машин с программным управлением экономически оправдано только в условиях крупносерийного и массового производств.

На рис. 1!2 показана автоматическая линия для вырезки деталей судостроительных конструкций газорезателыюй машиной «Алмаз* с программным управлением. Линия обеспечивает комплексную механизацию всех основных и вспомогательных операций с управлением от магнитной ленты, Координаты точек вырезаемого контура и данные о режимах резки записываются условным кодом в виде элект­рических импульсов на магнитную ленту.

Программа работы машины составляется заранее на специальной счетно-вычислительной станции. Этой про­граммой предусмотрено автоматическое выполнение сле­дующих операций: подача и укладка листов на раскройные столы; вывод резаков в исходное положение для начала рез­ки; пуск газов подогревающего пламени н зажигание горю­чей смеси; подогрев до начала резки; плавный пуск режуще­го кислорода и вывод реза на линию контура; резка по кон­туру, в том числе со скосом кромок на криволинейных участках и оставлением перемычек в установленных местах; уменьшение скорости при резке участков большой кривиз­ны; переход от контура к контуру tia маршевой скорости; контроль и сигнализация о непрорезянии металла; уборка шлаков, отходов металла, отсос газов л пыли в короб, дви­жущийся синхронно с порталом машины; разборка вырезан­ных деталей и крупных отходов.

Машина «Алмаз» обеспечивает разметку, маркировку и кислородную резку деталей любой конфигурации из мало­углеродистой стали толщиной от 4 до 100 мм. На машине установлены два трехрезаковых поворотных суппорта для одновременной обработки двух листов длиной до 10 м и ши­риной до 2 м {с получением идентичных или зеркальных контуров) или одного листа соответственно большей шири­ны. На машине «Алмаз» можно производить также кисло­родно-флюсовую резку листовой нержавеющей стали или плазменно-дуговую резку листов из алюминиевых сплавов.

Суточная производительность линии при резке листовой стали толщиной 20—40 мм составляет 20—30 г