Macchina per arrotolare

macchina per il conformazione a piastre con 4 rulli Guida all'acquisto

Le macchine piegatrici a quattro rulli sono apparecchiature ampiamente utilizzate nella piegatura e avvolgimento di lamiere metalliche. Consentono di eseguire la pre-piegatura, la formatura e l'avvolgimento delle lamiere ed sono particolarmente adatte per lamiere medie e spesse e per lavorazioni di avvolgimento ad alta precisione.

Rispetto a macchine piegatrici a tre rulli , le macchine piegatrici a quattro rulli presentano vantaggi come un elevato grado di automazione, una semplice operatività e bordi dritti residui ridotti.

1. Che cos'è una macchina piegatrice a quattro rulli?

 

definizione:

Una macchina piegatrice a quattro rulli è un dispositivo che utilizza il movimento coordinato di quattro rulli (un rullo superiore, un rullo inferiore e due rulli laterali) per serrare, pre-piegare e avvolgere una lamiera. Può completare in un'unica operazione la pre-piegatura simmetrica e l'avvolgimento completo a cerchio della lamiera.

Le macchine avvolgitrici a quattro rulli sono attrezzature meccaniche utilizzate per avvolgere lamiere metalliche in forme cilindriche, ad arco o altre forme. Sono ampiamente impiegate in settori industriali quali la produzione di recipienti in pressione, l'energia eolica, la cantieristica navale, i prodotti petrolchimici e la fabbricazione di caldaie.

Descrizione sintetica di la lamiera.

· Pre-piegatura: sollevando uno dei rulli laterali, un'estremità della lamiera viene premuta verso l'alto per ottenere la pre-piegatura (riducendo i bordi dritti).

· Rullatura: I rulli si muovono in modo coordinato e il materiale laminare subisce una deformazione plastica continua con il supporto di tre punti, assumendo infine la curvatura richiesta.

· Scarico: Il pezzo finito viene scaricato mediante dispositivi ausiliari o tramite il meccanismo di rotazione del rullo superiore.

2. Componenti strutturali di una macchina piegatrice a quattro rulli

 

La struttura di base di una macchina piegatrice a quattro rulli costituisce la base per le sue funzioni automatiche di pre-piegatura, piegatura di lamiere e arrotondamento. Rispetto a una macchina piegatrice a tre rulli, la macchina piegatrice a quattro rulli è dotata di un rullo ausiliario (un secondo rullo laterale), che migliora notevolmente l’efficienza di lavorazione e la precisione nella piegatura delle lamiere. Di seguito viene descritta la principale struttura dei componenti e le relative funzioni di una macchina piegatrice a quattro rulli.

1) Rullo superiore (rullo di lavoro superiore)

Luogo:

Posizionato nella parte superiore al centro del telaio.

Funzione:

Il rullo motore fa ruotare la lamiera tramite un sistema di trasmissione.

Viene applicata una forza primaria di flessione verso il basso sul materiale laminare.

caratteristiche:

Generalmente azionato elettricamente, ha il diametro maggiore ed è sollevabile verticalmente secondo necessità.

2) Rullo inferiore (rullo di lavoro inferiore)

Luogo:

Posizionato nella parte inferiore, parallelo al rullo superiore.

Funzione:

In quanto rullo motore, serve per serrare la lamiera.

La forza di serraggio può essere regolata spostandolo verticalmente.

caratteristiche:

A volte viene utilizzato anche come rullo motore. Viene impiegato per serrare e regolare la posizione iniziale della lamiera in abbinamento al rullo superiore.

3) Rulli sinistro e destro (rulli laterali)

Luogo:

Posizionati su entrambi i lati dei rulli superiore e inferiore, vicino al rullo inferiore.

Funzione:

Assicurano la funzione di pre-piegatura.

Controllare la traiettoria di piegatura e il raggio di formatura del materiale lamierato.

caratteristiche:

Può essere sollevato, abbassato o oscillato in modo indipendente ed è generalmente controllato da un sistema idraulico.

Le loro traiettorie di movimento possono essere controllate mediante programmazione per ottenere la laminazione di forme diverse (cilindri, coni, ecc.).

4) Unità di azionamento principale

· È costituita generalmente da un motore e da un riduttore di velocità.

· Il rullo superiore (o i rulli superiore e inferiore) viene azionato direttamente in rotazione, provocando il movimento del materiale lamierato.

· Garantire una velocità lineare costante tra i rulli per migliorare la precisione della laminazione.

5) Sistema idraulico

· Controlla il sollevamento e il movimento laterale del rullo inferiore e dei rulli laterali.

· Fornisce il controllo della pressione durante il processo di laminazione.

· Include tipicamente cilindri idraulici, pompe idrauliche, gruppi di valvole di controllo, serbatoi dell'olio, ecc.

6) Carrello

· Sostiene l'intera struttura del dispositivo.

· Garantisce la precisione della posizione dei rulli e la rigidità complessiva dell'apparecchiatura.

· Realizzato in acciaio saldato pesante o in getti, per garantire un'elevata capacità di carico.

7) Sistema di controllo numerico

· Utilizzato per controllare il movimento e le impostazioni dei parametri di vari componenti della macchina per la laminazione di lamiere.

· È generalmente dotato di un PLC, di uno schermo tattile e di un'interfaccia uomo-macchina (HMI).

· Consente il controllo automatizzato e supporta operazioni di laminazione multistadio.

8) Dispositivi ausiliari (opzionali)

· Dispositivi di alimentazione: ad esempio piattaforme idrauliche di carico, ecc.

· Dispositivi di scarico: ad esempio telai di supporto, dispositivi rulli girevoli, ecc.

· Dispositivi di sicurezza: pulsante di arresto di emergenza, copertura protettiva, sistema di rilevamento dello spostamento, ecc.

3. Principio di funzionamento della macchina piegatrice a quattro rulli

 

La macchina piegatrice a quattro rulli è un’attrezzatura avanzata per la formatura di lamiere. Il suo principio di funzionamento prevede l’azione coordinata di quattro rulli di lavoro (rullo superiore, rullo inferiore, rullo sinistro e rullo destro) per indurre una deformazione plastica della lamiera sotto pressione meccanica e idraulica, consentendo così la pre-piegatura automatica e la laminazione precisa. La sezione seguente analizzerà in dettaglio il suo principio di funzionamento da diversi punti di vista, quali struttura, processo, sollecitazioni e controllo.

1) Alimentazione della carta

· Il materiale laminare viene introdotto lateralmente o frontalmente tramite la piattaforma di alimentazione.

· Dopo averne allineato il centro, viene bloccato e posizionato dai rulli superiore e inferiore.

2) Bloccaggio della lamiera

· Il rullo inferiore si solleva e preme saldamente la lamiera contro il rullo superiore.

· Si forma lo stato iniziale di serraggio ed è pronto per la laminazione.

3) Pre-curvatura del materiale lamierato (per eliminare i bordi dritti residui)

· Sollevare uno dei rulli laterali (ad esempio il rullo sinistro).

· Un’estremità della lamiera viene sollevata, formando una forza a tre punti con i rulli superiore e inferiore, provocandone una curvatura parziale (pre-curvatura).

· La lamiera viene ruotata e l’operazione viene ripetuta all’altra estremità per ottenere la pre-curvatura su entrambe le estremità.

· Questo metodo riduce in modo significativo i bordi dritti residui e migliora la qualità della formatura.

4) Laminazione della lamiera

· I rulli laterali si sollevano gradualmente (controllo programmabile della curvatura).

· Il materiale lamierato viene laminato continuamente in un arco o in un cilindro mediante un metodo di piegatura a tre punti.

· Il rullo di trazione spinge continuamente la lamiera in avanti, formando una sezione trasversale completamente circolare.

5) Scarico della lamiera

· Al termine della calandratura, il rullo superiore può essere ribaltato o spostato lateralmente.

· Il pezzo lavorato formatosi viene scaricato mediante un meccanismo ausiliario idraulico o meccanico.

· Il successivo processo di saldatura o avvolgimento può essere eseguito direttamente.

4. Analisi delle sollecitazioni di una calandra a quattro rulli

L’analisi delle sollecitazioni di una calandra a quattro rulli costituisce una parte fondamentale per comprendere il suo meccanismo di laminazione, controllare la precisione e ottimizzare il processo di formatura. Il vantaggio strutturale della configurazione a quattro rulli, in termini di sollecitazioni, consiste nella possibilità di realizzare un sistema di flessione a tre punti più ideale, consentendo un controllo efficace del processo di deformazione della lamiera e migliorando la qualità della pre-curvatura e della laminazione.

1) Punti principali di sollecitazione della calandra a quattro rulli

Durante il processo di laminazione, la lamiera è soggetta principalmente alle seguenti forze:

· Pressione del rullo superiore: applica la forza principale di piegatura sul materiale della lamiera, provocandone la deformazione plastica.

· Forza di supporto del rullo inferiore: fissa la lamiera insieme al rullo superiore e svolge contemporaneamente un ruolo di supporto e trasmissione.

· Pressione superiore del rullo laterale: controlla la curvatura e la precisione della forma durante la pre-piegatura e l’avvolgimento.

· Attrito: deriva dall’attrito tra i rulli superiore e inferiore e la lamiera, e provoca il movimento della lamiera.

· Forza di rimbalzo della lamiera: è la forza di recupero elastico generata dopo la piegatura della lamiera ed è un fattore importante che influisce sulla precisione.

2) Analisi delle fasi del processo di forza

Fase iniziale di serraggio:

· Il materiale della lamiera viene posizionato tra i rulli superiore e inferiore.

· Il rullo inferiore sale ed esercita una pressione, creando una forza di serraggio con il rullo superiore e generando una pressione normale.

· L’attrito tra i rulli superiore e inferiore controlla il movimento della lamiera.

Fase di pre-piegatura:

· Un rullo laterale si solleva, formando una forza a tre punti con i rulli superiore e inferiore.

· Le estremità del foglio vengono piegate, formando zone di deformazione plastica localizzata.

· Il momento flettente si genera al di sotto dell'asse centrale dello spessore della lamiera, generando una distribuzione asimmetrica delle tensioni.

Fase di laminazione:

· Il laminato metallico è sottoposto a forza tra tre punti di supporto (rullo superiore + due rulli laterali).

· Man mano che avanza, viene compresso e piegato, formando una curva continua.

· Il raggio di piegatura è determinato dalla posizione dei rulli laterali e la distribuzione della pressione deve essere uniforme.

Durante la piegatura, lo stato di tensione all'interno della lamiera è il seguente:

· La superficie superiore è una superficie soggetta a trazione, con tensione positiva.

· La superficie inferiore è compressa e lo sforzo è negativo.

· Lo sforzo sull'asse neutro è nullo, quindi avviene la flessione ma non l'allungamento.

3) Vantaggi di resistenza della struttura a quattro rulli

Articolo di confronto	Macchina per la piegatura di lamiere a tre rulli	Macchina per la piegatura di lamiere a quattro rulli (vantaggi)
punto di supporto	2 lati + 1 centrale	Struttura di formatura vera a tre punti
Stabilità della carta	La lamiera scivola facilmente	Fissaggio e serraggio della piastra stabile
Precisione nel rotolamento	Generale	Alto (regolazione controllabile del momento flettente)
Capacità di pre-curvatura	Debole	Elevata resistenza (la struttura supporta sia la pre-curvatura positiva che quella negativa)
Controllo del rimbalzo	Difficile da controllare con precisione	Compensazione programmabile + regolazione dinamica

5. Metodi di controllo della curvatura

Con lo sviluppo della tecnologia, le macchine per la curvatura di lamiere sono progressivamente passate dal tradizionale controllo manuale/idraulico ai sistemi a controllo numerico elettronico (NC) e a controllo numerico computerizzato (CNC), raggiungendo un livello superiore di produzione intelligente. Il metodo di controllo della curvatura di una macchina per la curvatura di lamiere a quattro rulli determina la sua precisione di formatura, l’efficienza operativa e il livello di automazione.

1) Controllo della posizione dei rulli (controllo dello spostamento)

· Controllare lo spostamento di sollevamento e abbassamento del rullo superiore, del rullo inferiore e dei rulli laterali sinistro e destro.

· Determinare il raggio di curvatura e l'area di pressione del materiale laminare durante il processo di formatura.

· Il controllo in catena chiusa viene generalmente realizzato mediante una valvola proporzionale idraulica e un sensore di spostamento.

2) Controllo della traiettoria del rullo

· Controllare la traiettoria di movimento dei rulli laterali (linee diagonali, curve).

· Per ottenere forme complesse (ad esempio cilindri conici) o laminazioni a più archi circolari.

· La traiettoria viene di norma preprogrammata dal sistema CNC.

3) Controllo della serratura

· Controllare la pressione di serraggio esercitata dai rulli superiore e inferiore sul laminato metallico.

· Assicurarsi che la lamiera non scivoli durante la rotazione.

· Regolare dinamicamente qualità e spessore in base ai diversi materiali

4) Controllo della trasmissione (regolazione della velocità)

· Controllando la velocità di rotazione dei rulli si ottiene un’alimentazione uniforme del materiale.

· Un sistema di controllo avanzato può regolare l’accelerazione e la decelerazione durante il processo di laminazione.

· È molto importante prevenire lo strappo del materiale, la sovrappressione o i danni superficiali.

5) Controllo programmato (logica automatica)

Il sistema di controllo dispone di più fasi di laminazione preimpostate:

· Posizionamento della lamiera

· Serraggio Automatico

· Piegatura preliminare del primo estremo

· Rotazione della lamiera

· Pre-curvatura del secondo estremo

· Avvolgimento a cerchio completo

· Scarico, ecc.

Gli utenti devono semplicemente inserire parametri quali lo spessore della lamiera, il materiale e il diametro del rullo, e il sistema regolerà automaticamente la posizione e il movimento di ciascun rullo.

6. Vantaggi della macchina per la curvatura di lamiere a quattro rulli

Le macchine per la curvatura di lamiere a quattro rulli sono ampiamente utilizzate nella moderna formatura e produzione di lamiere, soprattutto grazie ai numerosi vantaggi offerti dalla loro struttura e dal loro sistema di controllo. Rispetto alle attrezzature tradizionali, come le macchine per la curvatura di lamiere a tre rulli e quelle a curvatura simmetrica, le macchine per la curvatura di lamiere a quattro rulli presentano significativi vantaggi in termini di precisione, efficienza e maneggevolezza.

1) Vantaggi strutturali delle macchine per la curvatura di lamiere a quattro rulli

· Progettazione strutturale a quattro rulli: rullo superiore attivo + rullo inferiore di bloccaggio + regolazione dei rulli laterali, che garantisce una struttura più stabile. Consente sia l’avvolgimento simmetrico che la pre-curvatura asimmetrica.

· Il rullo inferiore fissa la piastra di stampa: la piastra di stampa è sempre posizionata sul rullo fisso, il che la rende meno soggetta a slittamento e facilita il posizionamento e il controllo della precisione.

· Nessuna inversione richiesta: a differenza dei laminatoi a tre rulli, il materiale in foglio viene lavorato sempre sullo stesso lato durante l’intero processo di laminazione, senza necessità di girarlo.

2) Vantaggi tecnologici e operativi

· Messa in forma in un’unica operazione: la pre-curvatura e la laminazione possono essere completate nello stesso ciclo di processo, riducendo il lavoro manuale e gli errori di posizionamento.

· Elevata capacità di pre-curvatura alle estremità: i rulli sinistro e destro possono essere sollevati e abbassati separatamente, consentendo una pre-curvatura precisa e indipendente alle due estremità (con bordi rettilinei quasi assenti).

· Adatto alla laminazione conica: la traiettoria del rullo laterale è programmabile e regolabile, idonea per strutture non circolari come cilindri conici ed ellissi.

· Facile da utilizzare: la maggior parte delle macchine piegatrici a quattro rulli è dotata di un sistema di controllo numerico (NC/CNC); per farle funzionare, l’utente deve semplicemente inserire i parametri richiesti.

· Ampia gamma di spessori della lamiera gestibili: è in grado di piegare varie lamiere metalliche con spessori compresi tra 1 mm e oltre 100 mm (a seconda del modello).

· Requisiti ridotti per l’operatore: rispetto alle macchine piegatrici a tre rulli, presenta una minore dipendenza da competenze tecniche specifiche, è più facile da apprendere per i principianti ed è più sicura.

3) Vantaggi qualitativi nella formatura

· Maggiore rotondità: il controllo multipunto della forza garantisce un’elevata precisione, e la rotondità e la cilindricità ottenute nella formatura a rulli sono migliori rispetto a quelle ottenute con la formatura a tre rulli.

· Ottimo controllo del rimbalzo elastico: la forza applicata dal rullo laterale è continuamente regolabile, riducendo il rimbalzo elastico e migliorando la precisione della piegatura.

· Eccellente qualità superficiale: la lamiera non scivola facilmente, non necessita di essere girata e ciò evita difetti come graffi e pieghe.

· Allineamento più preciso dei bordi: bordi rettilinei più piccoli facilitano le successive operazioni di precisione, come la saldatura automatica e l'allineamento dei giunti.

4) Vantaggi in termini di efficienza produttiva e automazione

· Sistema di controllo completamente automatico: supporta la programmazione NC/CNC, dispone della funzione di memorizzazione e risulta adatto alla produzione su larga scala.

· Riduzione del tempo di lavorazione: tutte le fasi vengono completate con un unico posizionamento, riducendo il tempo totale di lavorazione del 30–50%.

· Adatto alle linee di produzione automatizzate: può essere integrato con sistemi di carico/scarico, robot, stazioni di saldatura e altre apparecchiature.

· Supporta il monitoraggio/diagnosi da remoto: alcuni dispositivi di fascia alta possono essere connessi a Internet per consentire l’accesso all’Internet Industriale delle Cose (IIoT).

5) Confronto dei vantaggi tipici delle macchine piegatrici a tre rulli

Articolo di confronto	Macchina per la piegatura di lamiere a tre rulli	Macchina per la piegatura di lamiere a quattro rulli (vantaggi)
Funzione di pre-piegatura	Richiede più capovolgimenti e presenta bordi rettilinei ampi	Pre-piegatura automatica, bordo rettilineo estremamente corto (≤ 1,5 volte lo spessore della lamiera)
Focus e posizionamento	Posizionamento basato sull'esperienza manuale	La lamiera viene fissata sul rullo inferiore e centrata automaticamente.
Efficienza di laminazione	Molti processi, bassa efficienza	Tutti i processi di laminazione vengono completati in un’unica operazione.
Capacità di laminazione conica	Limitazioni strutturali rendono difficile il raggiungimento di tale capacità.	Traiettoria del rullo regolabile, angolo del cono controllabile liberamente
Difficoltà tecnica operativa	Alto livello di competenza, richiede operatori qualificati.	Interfaccia CNC a basso profilo e facile da usare, semplice da formare

7. Come scegliere una macchina piegatrice a quattro rulli?

La scelta di una macchina piegatrice a quattro rulli è una decisione strategica relativa all’investimento in attrezzature che incide direttamente sull’efficienza produttiva, sulla precisione di lavorazione e sulle capacità di sviluppo a lungo termine della vostra azienda. Di seguito è riportata una "Guida e suggerimenti per la selezione di una macchina piegatrice a quattro rulli", sistematica e pratica, per aiutarvi a effettuare una scelta consapevole in base alle vostre esigenze reali, evitando sprechi inutili e potenziali problemi.

1) Definire chiaramente i requisiti applicativi

Prima di selezionare il modello di macchina, è necessario conoscere le caratteristiche del pezzo da lavorare e il metodo produttivo adottato:

Parametri principali	Precauzioni
Spessore della piastra	Intervallo di spessore massimo/minimo della lamiera da lavorare (influenza il diametro del rullo superiore e il sistema idraulico)
Larghezza della lamiera	La larghezza massima di lavorazione determina la larghezza del corpo macchina e i requisiti di rigidità.
Tipo di Materia	Acciaio al carbonio ordinario, acciaio inossidabile, lega di alluminio, acciaio resistente all'usura, ecc., influenzano la pressione e il raggio di formatura.
Diametro minimo del tamburo	Diametro interno minimo richiesto? Ciò riguarda la capacità di piegatura e la disposizione dei rulli.
Tipo di pezzo da lavorare	Parti cilindriche, coniche, ellittiche o non standard? Il loro impatto sui sistemi di controllo e sulla progettazione della traiettoria dei rulli.
Dimensione del lotto	Personalizzazione monopezzo o produzione in serie? Determina se sono necessari macchinari a controllo numerico (CNC) o dispositivi automatici di caricamento/scaricamento.

2) Raccomandazioni per la scelta dei principali parametri tecnici

· Diametro del rullo superiore: deve essere sufficientemente grande da sopportare la forza massima di piegatura ed evitare deformazioni; è influenzato dallo spessore del foglio da laminare.

· I diametri del rullo inferiore e dei rulli laterali influenzano la stabilità della pinzatura e della piegatura; una struttura simmetrica è preferibile.

· Pressione del sistema idraulico: maggiore è la pressione, maggiore è la capacità di lavorazione, ma anche i costi aumentano di conseguenza.

· Potenza del motore: determina direttamente le capacità di trazione e la velocità di lavorazione della lamiera.

· Distanza tra i rulli e disposizione dei rulli: determinano la qualità della formatura e il diametro minimo dei rulli. I rulli laterali eccentrici sono adatti alla laminazione conicità.

· Metodi di controllo: il controllo numerico (NC) è adatto per applicazioni convenzionali, mentre il controllo numerico computerizzato (CNC) è adatto a scenari complessi e ad alta precisione.

· Materiali strutturali della macchina: si utilizzano acciaio fuso ad alta resistenza o strutture saldate per garantire una resistenza prolungata alla deformazione.

3) Raccomandazioni relative al marchio e all’assistenza post-vendita

Scegliere un produttore affidabile e un’assistenza post-vendita completa è fondamentale.

· Privilegiare marchi noti o produttori con buona reputazione nel settore: la qualità delle attrezzature è garantita e i componenti principali hanno una lunga durata.

· Ispezionare il sito di assemblaggio e di prova in fabbrica: verificare l’effetto reale della laminazione e valutare la facilità d’uso del sistema di controllo.

· Assicurarsi che i fornitori forniscono servizi di installazione, messa in servizio e formazione: ridurre il tempo ciclo della macchina e migliorare l'efficienza produttiva.

· Comprendere i tempi di risposta post-vendita e il supporto per i ricambi: la manutenzione tempestiva è estremamente importante in caso di malfunzionamento dell'attrezzatura.

4) Sintesi delle strategie di selezione per le macchine piegatrici a quattro rulli

È possibile utilizzare la tabella riportata di seguito per delineare le proprie esigenze e comunicare con il produttore:

cosa	Descrizione dei dati o dei requisiti
Spessore massimo della lamiera	Ad esempio, acciaio Q345 da 20 mm
Intervallo di larghezza della lamiera	2000 mm
Diametro interno minimo	400 mm
Tipo di pezzo da lavorare	cilindro + cono
Materiali di lavorazione	Acciaio inossidabile e acciaio al carbonio misti
Metodi di Controllo	CNC o CNC
Lotto?	Sì, si consiglia di configurare un dispositivo di alimentazione.
Limitazioni relative alla posizione di installazione	Requisiti relativi a larghezza/altezza/capacità portante della fondazione, ecc.