Anglické kolo - English wheel

Anglické kolo ukazující čtyři vyměnitelná spodní kola (kovadliny), větší pevné horní kolo, šroub pro nastavení tlaku a mechanismus rychlého uvolnění

The Anglické kolo, v Británii známý také jako a kolový stroj, je obrábění kovů nástroj, který umožňuje řemeslníkovi vytvářet složené (dvojité zakřivení) křivky z plochých plechů, jako je např hliník nebo ocel.[1][2]

Popis

Proces používání anglického kola je znám jako kroužit. Panely vyrobené tímto způsobem jsou drahé kvůli vysoce kvalifikované a pracovně náročné výrobní metodě, ale má klíčovou výhodu v tom, že dokáže flexibilně vyrábět různé panely pomocí stejného stroje. Jedná se o tvářecí stroj, který pracuje napínáním povrchu a souvisí v akci s procesy bití panelů. Používá se všude tam, kde jsou vyžadovány malé objemy složených zakřivených panelů; typicky v karoserie, restaurování automobilů, vesmírný rám závodní vozy s podvozkem, které splňují předpisy, které vyžadují plechové desky připomínající vozidla hromadné výroby (NASCAR ),[3][4] prototypy automobilů a součásti letadel. Anglická výroba kol je nejvyšší v maloobjemové výrobě sportovních vozů, zvláště když se používá snadněji tvarovaná slitina hliníku.

Tam, kde se vyžaduje velkoobjemová výroba panelů, je kolo nahrazeno a lisovací lis který má mnohem vyšší náklady na nastavení kapitálu a delší dobu vývoje než použití anglického kola, ale každý panel ve výrobním cyklu může být vyroben během několika sekund. Tato cena je hrazena v rámci většího výrobního cyklu, ale a lisovací lis je omezen pouze na jeden model panelu na sadu matric. Zobrazený anglický model kola je ovládán ručně, ale při použití na tlustších plechech, jako jsou lodní trupy, může být stroj poháněn a mnohem větší než zde zobrazený.

Konstrukce

Stroj má tvar velkého uzavřeného písmene „C“. Na koncích C jsou dvě kola. Kolo nahoře se nazývá rolovací kolo, zatímco spodní kolo se nazývá kovadlinové kolo. (Některé odkazy se vztahují na kola podle jejich polohy: horní kolo a spodní kolo.) kovadlina kolo má obvykle menší poloměr než rolovací kolo. I když existují větší stroje, je válcovací kolo obvykle široké 8 cm nebo menší a obvykle má průměr 25 cm nebo menší.

Rolovací (horní) kolo je v příčném řezu ploché, zatímco kovadlinové (spodní) kolo je klenuté.

Hloubka rámu ve tvaru C se nazývá hrdlo. Největší stroje mají hrdlo o velikosti 120 cm (48 palců), zatímco menší stroje mají hrdlo o velikosti asi 60 cm (24 palců). C stojí svisle a je podepřeno rámem. Velikost hrdla obvykle určuje největší velikost plech které může obsluha umístit do stroje a snadno pracovat. U některých strojů může operátor otočit horní kolo a kovadlinu o 90 stupňů k rámu, aby se zvětšila maximální velikost obrobku. Protože stroj pracuje prostřednictvím tlaku mezi koly procházejícím materiálem a protože se tento tlak mění, jak se materiál ztenčuje, je nastavitelná dolní čelist a kolébka rámu, který drží kovadlinový válec. Může se pohybovat pomocí hydrauliky zvedák na strojích určených pro ocelové desky nebo šroub na strojích určených pro plechy. Jakmile se materiál ztenčí, musí obsluha upravit tlak tak, aby se vyrovnal.

Konstrukce rámu jsou nejvýznamnějším prvkem tohoto jednoduchého zařízení. Kola se od 19. století většinou změnila jen velmi málo. Rané anglické stroje (na rozdíl od amerických verzí), jako Edwards, Kendrick, Brown, Boggs a Ranalah atd., měl litinové rámy. Tato kola vyrobená v 19. století měla Babbitt kov kluzná ložiska, což ztěžuje jejich zatlačování a protahování při provozu při vysokém tlaku. Později, když se začaly používat kuličková ložiska, se stroje staly vhodnějšími pro tvrdý a silný materiál, jako je ocel 1/8 “. Přes výhody litiny má méně než polovinu tuhosti (Youngův modul ) z oceli a někdy musí být nahrazen ocelí, když je potřeba tužší rám. Ocelové rámy vyrobené z masivního plamenem řezaného plechu nebo rámy vytvořené z řezaných a svařovaných desek jsou běžnými vzory. Ocelové trubky, obvykle čtvercového průřezu, se používaly pro rámy kol pro stroje kol během posledních 30 let, zejména v USA, kde se tvarování plechu stalo koníčkem i obchodem. Trubkové rámové stroje jsou za rozumnou cenu a jsou k dispozici jako stroje sestavené ze stavebnice nebo je lze snadno sestavit z plánů. Nejpevnější trubkové rámy mají plně trojúhelníkové vnější výztuhy krov. Nejúčinnější jsou na tenčích nebo měkčích materiálech, jako je ocel 20 ga ocel .063 "hliník.[5] Stroje s litým rámem, jako je ten na obrázku, jsou stále k dispozici.

Správně vybavený stroj má sortiment kovadlinových kol. K dosažení požadované korunky nebo zakřivení obrobku by měla být použita kovadlinová kola, jako jsou dollies používané u kladiv při bití panelů (které jsou také známé jako kovadliny).

Úkon

Obsluha stroje předá plech mezi kovadlinovým kolem a valivým kolem. Tento proces materiál roztáhne a způsobí jeho ztenčení. Jak se materiál táhne, vytváří konvexní povrch přes kovadlinové kolo.[6] Tento povrch je známý jako „koruna“. Vysoký povrch koruny je velmi zakřivený, nízký povrch koruny je mírně zakřivený. Tuhost a pevnost povrchu obrobku zajišťují oblasti s vysokou korunkou. Poloměr povrchu po opracování závisí na míře, kterou se kov ve středu obrobku táhne vzhledem k okraji obrobku. Pokud se střed natáhne příliš, může operátor obnovit tvar otočením hrany dílu. Kolečko na hraně má stejný účinek při opravě nesprávného tvaru v důsledku příliš velkého roztažení ve středu, stejně jako zmenšení přímo na přetaženou oblast pomocí smršťování teplem nebo Eckold -typ zmenšuje. Je to proto, že hrana drží tvar na místě. Zmenšení okraje před převrácením napomáhá utváření tvaru během kroužení a snižuje množství roztažení a ztenčení potřebných k dosažení konečného tvaru. Procesy smršťování zmenšují povrchovou plochu zesílením plechu. Ruční smršťování je těžší a pomalejší než protahování pomocí nástrojů na bourání panelů nebo koleček, proto by se mělo používat pouze v nezbytně nutných případech. Hliníkový plech by měl být žíhaný před kolováním, protože při výrobě válcoval u mlýna práce ztvrdne to.

Pevnost a tuhost zajišťuje také úprava hran, jako je lemování nebo zapojení po dosažení správného obrysu povrchu. Příruba je tak důležitá pro tvar hotového povrchu, že je možné vyrobit některé panely zmenšením a roztažením příruby samotné bez použití povrchového roztažení.

Nastavení

Tlak kontaktní plochy, který se mění s poloměrem kopule na kovadlinovém kole a tlakem stavěcího šroubu, a počet průchodů kola určuje stupeň, do kterého se materiál táhne. Někteří operátoři upřednostňují nožní seřizovač, aby mohli udržovat konstantní tlak na různé tloušťky plechu pro vyhlazení, přičemž obě ruce mají volné pro manipulaci s obrobkem. Tento styl nastavování je také užitečný pro smíchání okrajů oblastí s vysokou korunou, které jsou tenčí, s oblastmi s nízkou korunou, které jsou relativně nenapnuté. Nevýhodou nožního seřizovače je to, že může překážet velmi podélně zakřiveným panelům, jako jsou blatníky cyklového typu (křídla /blatníky ) používané na motocyklech, sportovních vozidlech před 2. světovou válkou a současných automobilech s otevřenými koly, jako je Lotus / Caterham 7.

Aby se tento problém vyřešil, některé kolové stroje mají ruční nastavovač těsně pod kovadlinovým třmenem (také známý držák kola), takže takové panely se mohou bez překážek zakřivovat. Tento typ stroje má obvykle diagonální spodní rám ve tvaru písmene „C“, který se zakřivuje dolů k podlaze, s ručním nastavovacím zařízením v blízkosti držáku kovadlinového kola, namísto vodorovného a dlouhého vertikálního ručního nastavovacího prvku zobrazeného na obrázku výše. Třetí typ seřizovače pohybuje horním kolem nahoru a dolů se spodním kovadlinovým kolem vlevo statickým.

Tvarování

V každé fázi výroby musí operátor neustále odkazovat na tvar, který chce reprodukovat. To může zahrnovat použití šablona papír, šablony sekcí (vyrobené z papíru nebo tenkého plechu), stanice, formovače, měřidla profilu, šablony profilů a samozřejmě originální panel. Kolečkové stroje, které jsou vybaveny pákou pro rychlé uvolnění, která umožňuje operátorovi upustit kovadlinové kolo od horního kola, aby bylo možné obrobek rychle vyjmout a zasunout bez ztráty nastavení tlaku, jsou v této části procesu skvělými spořiči času. .

Obsluha musí mít pečlivou trpělivost, aby provedla mnoho průchodů přes oblast na listu, aby oblast správně formovala. Mohou provést další průchody s různými koly a v různých směrech (například 90 stupňů pro jednoduchý tvar dvojitého zakřivení), aby dosáhli požadovaného tvaru. Použitím správného tlaku a vhodného tvaru kovadlinového kola a přesných vzorů blízkých překrývajících se průchodů kol (nebo ve skutečnosti překrývajících se s nízkými korunovými kovadlinami) je používání stroje něco umění. Příliš velký tlak vytváří část, která je zvlněná, poškozená a namáhaná - zatímco příliš malý tlak nutí práci trvat dlouho.

Lokalizované kroucení kol na jedné části panelu pravděpodobně způsobí nesprávné tvarování v sousedních oblastech. Zvýšení nebo roztažení oblasti způsobí potopení sousedních oblastí a opravy, které mohou ovlivnit oblasti dále od původního fungování panelu. Je to proto, že napětí v panelu způsobené roztažením ovlivňují tvar panelu dále, než by si bylo možné představit. To znamená, že operátor musí pracovat na velké ploše panelu, odstraňovat tyto vedlejší účinky a současně způsobovat více vedlejších účinků, které musí být také opraveny.

Klíčem k vytvoření správného tvaru je mít správné množství nataženého kovového povrchu přes tuto širší oblast. Pokud je toho dosaženo, je možné „pohybovat“ kovem s minimálním extra roztažením, vyplňovat dolní místa kovem z vysokých míst. Toto vyhlazení je skoro jako hoblování pomocí mírného nastavení tlaku, ale je stále těžší než to, které se používalo pro hoblování. Je to časově náročné a vrtkavé iterativní proces, který je jednou z nejobtížnějších a nejšikovnějších částí kroužení. Jak se zvětšuje velikost panelu / sekce, neúměrně se zvyšuje příslušná práce a úroveň obtížnosti. To je také důvod, že velmi velké panely mohou být velmi obtížné a jsou vyráběny v řezech. Možná bude nutné, aby panely / sekce s vysokou korunou byly žíhaný v důsledku vytvrzení kovu, díky kterému je křehký nefunkční a náchylný k lomu.

Po dosažení správného základního tvaru se správným množstvím kovu na správných místech musí pracovník smíchat okraje oblastí s vysokou korunou s oblastmi s nízkou korunou, aby povrchový obrys plynule přecházel z jedné do druhé. Poté závěrečná fáze rozběhu zahrnuje velmi lehký přítlak na rozjezd planish povrch, aby byl hladký a soudržný tvar. Tato fáze neroztahuje kov, ale pohybuje již napnutým kovem, takže je nutné použít minimální tlak kovadliny a co nejširší kovadlinu, jak je to u tvaru panelu možné.

Typicky jsou z jednoho kusu vyrobeny pouze malé panely s vysokou korunou (například opravné sekce) nebo velké panely s nízkou korunou (například střechy). Velké panely s nízkou korunou potřebují dva kvalifikované řemeslníky, aby unesli váhu panelu.

Omezení

Pět klíčových omezení stroje jsou:

  • Tloušťka plechu, kterou stroj zvládne
  • Upevnění obrobku do „hrdlové“ hloubky stroje
  • Velikost obrobku, se kterou může obsluha fyzicky manipulovat
  • Riziko nadměrného roztažení / ztenčení příliš velkého panelu nebo sekce s vysokou korunou
    (Není dobré mít správnou konturu, pokud je kov příliš tenký a slabý.)
  • Jak se zvětšuje velikost panelu nebo sekce, neúměrně se zvyšuje příslušná práce a úroveň obtížnosti

Tato omezení jsou důvody, proč se velké panely s vysokou korunou, jako jsou křídla a blatníky, často vyrábějí z mnoha kusů. Kusy jsou potom svařeny dohromady obvykle jedním ze dvou procesů. TIG svařování (Tungsten Inert Gas) produkuje menší tepelné zkreslení, ale vytváří tvrdší a křehčí svar, který může způsobit problémy, když hoblování / vyhlazení ručně nebo na kolovém stroji. Oxy-acetylen svařovací spoje nemají tuto nevýhodu za předpokladu, že se mohou ochladit na pokojovou teplotu na vzduchu, ale způsobují větší tepelné zkreslení. Spojů panelů lze dosáhnout použitím autogenní svařování - to znamená svařování bez plnící tyče (Oxy-acetylen nebo TIG procesy), je to užitečné při konečném vyhlazení svařování klouby, protože snižuje potřebné množství pilníku / broušení / leštění nebo je téměř úplně eliminuje. Důležitější je také snížit tepelné zkreslení obrysu povrchu, které je třeba korigovat na kole nebo pomocí kladiva a dolly.

Dokončování

Konečný proces výroby panelu je po dosažení správného obrysu povrchu nějaký druh úprava hran, jako příruba (plech) nebo drátěné hrany. Tím se hrana dokončí a zesílí. Typicky je v přírubě příliš mnoho nebo příliš málo kovu, který po otočení příruby vytáhne panel z tvaru - takže musí být roztažen nebo zmenšen, aby se upravil tvar povrchu. To se nejsnadněji provádí pomocí zmenšení a roztažení Eckolda, ale lze to provést pomocí smršťování nebo zmenšování chladu, zasunutím a rozbitím zastrčeného kovu do sebe, nebo použitím studeného smršťovacího kladiva a dolly. Protažení nebo zmenšení příruby vyžaduje správné profilové kladivo a kolík. Kladivo a dolly musí odpovídat požadovanému tvaru příruby v místě dotyku přírubou (známé jako zvonění panenky) s kladivem. Mnoho smršťovacích nebo roztažných prací přírubu zpevňuje a může způsobit praskliny a slzy. I když je možné je svařovat, je mnohem lepší žíhat kov, než k tomu dojde, aby se obnovila jeho funkčnost.

Anglické kolo je lepší nástroj pro zkušeného řemeslníka pro aplikace s nízkou korunou než ručně bušení. Ruční hoblování pomocí dollies a kladivkových pil nebo hoblovacího kladiva, po formování kladiva je velmi pracné. Pomocí paličky ve tvaru hrušky a pytle s pískem napněte plech (potopení ), nebo zvyšování na kůl, urychluje výrobu vyšších korunových sekcí. (Kůl je panenka, která může být mnohem větší než ruční panenky, obvykle se zužujícím se čtvercovým průřezem, který se pod ní odlévá. Jedná se o montáž do svěráku nebo odpovídající díry v kovadlině zobáku, jak ji používají kováři a podkováři.) A pneumatické kladivo nebo je kladivo stále rychlejší. Anglické kolo je při použití velmi efektivní hoblování, (pro který byl původně patentován v Anglii), k hladkému konečnému dokončení po těchto procesech.

Reference

  1. ^ Parker, Dana T. Building Victory: Aircraft Manufacturing in the Los Angeles Area in World War II, str. 89, Cypress, CA, 2013. ISBN  978-0-9897906-0-4.
  2. ^ http://www.roadandtrack.com/car-culture/classic-cars/a26081/lost-art-the-english-wheel/
  3. ^ http://www.englishwheels.net/1.html?sm=33189
  4. ^ http://auto.howstuffworks.com/auto-racing/nascar/nascar-basics/nascar2.htm Jak fungují závodní vozy NASCAR - Howstuffworks.com
  5. ^ White, Kent. "Válcování spolu s volantem." Domů Obchod Časopis MachinistVydání: sv. 27 č. 5, září-říjen 2008.
  6. ^ Parker, Dana T. Building Victory: Aircraft Manufacturing in the Los Angeles Area in World War II, str. 89, Cypress, CA, 2013. ISBN  978-0-9897906-0-4.

Další čtení

externí odkazy