Існує кілька способів завити або розправити губу на циліндричній частині. Наприклад, це можна зробити за допомогою преса або орбітальної машини. Однак проблема цих процесів (особливо першого) полягає в тому, що вони потребують великої сили.
Це не ідеально для тонкостінних деталей або деталей, виготовлених із менш пластичних матеріалів. Для цих програм з’являється третій метод: профілювання.
Як і орбітальне та радіальне формування, прокатка є безударним процесом холодного формування металу. Однак замість формування головки стовпа або заклепки цей процес створює завиток або край на краю або ободі порожнистої циліндричної деталі. Це можна зробити, щоб закріпити один компонент (наприклад, підшипник або кришку) всередині іншого компонента або просто обробити кінець металевої трубки, щоб зробити її безпечнішою, покращити її зовнішній вигляд або полегшити вставлення трубки. в середину металевої труби. інша частина.
При орбітальному та радіальному формуванні головка формується за допомогою головки молотка, прикріпленої до обертового шпинделя, який одночасно чинить на заготовку силу, спрямовану вниз. При профілюванні замість насадок використовують кілька роликів. Головка обертається зі швидкістю від 300 до 600 обертів на хвилину, і кожен прохід валика обережно штовхає та розгладжує матеріал у безшовну, міцну форму. Для порівняння, операції формування доріжки зазвичай виконуються при 1200 об/хв.
«Орбітальний і радіальний режими дійсно кращі для суцільних заклепок. Це краще для трубчастих компонентів», – сказав Тім Лорітцен, інженер із застосування продуктів у BalTec Corp.
Ролики перетинають заготовку уздовж точної лінії контакту, поступово надаючи матеріалу бажану форму. Цей процес займає приблизно від 1 до 6 секунд.
«[Час формування] залежить від матеріалу, від того, наскільки далеко його потрібно перемістити, і яку геометрію має сформувати матеріал», — сказав Браян Райт, віце-президент із продажів Orbitform Group. «Ви повинні враховувати товщину стінки та міцність на розрив труби».
Рулон можна формувати зверху вниз, знизу вгору або вбік. Єдина вимога – забезпечити достатньо місця для інструментів.
Цей процес може виробляти різноманітні матеріали, зокрема латунь, мідь, литий алюміній, м’яку сталь, високовуглецеву сталь та нержавіючу сталь.
«Литий алюміній є хорошим матеріалом для формування рулонів, тому що під час формування може виникнути знос», — каже Лоріцен. «Іноді необхідно змащувати деталі, щоб мінімізувати знос. Насправді ми розробили систему, яка змащує ролики, коли вони формують матеріал».
Для формування стінок товщиною від 0,03 до 0,12 дюйма можна використовувати рулонне формування. Діаметр труб варіюється від 0,5 до 18 дюймів. «Більшість додатків мають діаметр від 1 до 6 дюймів», — каже Райт.
Через додаткову складову крутного моменту формування рулону вимагає на 20% менше зусилля, спрямованого вниз, щоб утворити завиток або край, ніж щипці. Таким чином, цей процес підходить для крихких матеріалів, таких як литий алюміній, і чутливих компонентів, таких як датчики.
«Якби ви використовували прес, щоб сформувати вузол труби, вам знадобилося б приблизно в п’ять разів більше сили, ніж якби ви використовували формування валків», — каже Райт. «Більші сили значно збільшують ризик розширення або вигину труби, тому інструменти зараз стають складнішими та дорожчими.
Існує два типи роликових головок: статичні роликові головки та шарнірні головки. Статичні заголовки є найпоширенішими. Він має вертикально орієнтовані коліщатка прокрутки в заданому положенні. Зусилля формування прикладається до заготовки вертикально.
Навпаки, шарнірна головка має горизонтально орієнтовані ролики, встановлені на штифтах, які рухаються синхронно, як губки патрона свердлильного преса. Пальці радіально переміщують валик у формовану заготовку, одночасно прикладаючи затискне навантаження до вузла. Цей тип головки корисний, якщо частини вузла виступають над центральним отвором.
«Цей тип застосовує силу ззовні всередину», — пояснює Райт. «Ви можете обжати всередину або створити такі речі, як канавки під ущільнювальними кільцями або виточення. Головка приводу просто переміщує інструмент вгору та вниз уздовж осі Z».
Процес формування шарнірного ролика зазвичай використовується для підготовки труб до встановлення підшипників. «Цей процес використовується для створення канавки на зовнішній стороні деталі та відповідного виступу всередині деталі, який діє як жорсткий упор для підшипника», — пояснює Райт. «Тоді, коли підшипник буде встановлено, ви формуєте кінець труби, щоб закріпити підшипник. У минулому виробникам доводилося врізати в трубу плече як жорсткий упор».
При оснащенні додатковим набором регульованих по вертикалі внутрішніх роликів шарнірне з’єднання може формувати як зовнішній, так і внутрішній діаметр заготовки.
Незалежно від того, статичні чи шарнірні, кожен ролик і вузол головки ролика виготовляються на замовлення для конкретного застосування. Однак голівка ролика легко замінюється. Фактично одна і та ж базова машина може виконувати формування та прокатку рейок. Подібно орбітальному та радіальному формуванню, формування валків можна виконувати як окремий напівавтоматичний процес або інтегрувати в повністю автоматизовану систему складання.
Ролики виготовлені із загартованої інструментальної сталі та зазвичай мають діаметр від 1 до 1,5 дюйма, сказав Лоріцен. Кількість роликів на голівці залежить від товщини і матеріалу деталі, а також величини прикладеного зусилля. Найбільш часто використовується трьохроликовий. Для дрібних деталей може знадобитися лише два ролики, тоді як для дуже великих деталей може знадобитися шість.
«Це залежить від застосування, розміру та діаметра деталі та від того, наскільки ви хочете перемістити матеріал», — сказав Райт.
"Дев'яносто п'ять відсотків програм є пневматичними", - сказав Райт. «Якщо вам потрібна висока точність або робота в чистих приміщеннях, вам потрібні електричні системи».
У деяких випадках у систему можуть бути вбудовані притискні накладки для застосування попереднього навантаження на компонент перед формуванням. У деяких випадках лінійний змінний диференціальний трансформатор може бути вбудований у затискну колодку для вимірювання висоти стека компонента перед складанням для перевірки якості.
Ключовими змінними в цьому процесі є осьова сила, радіальна сила (у випадку формування з шарнірним роликом), крутний момент, швидкість обертання, час і переміщення. Ці параметри відрізнятимуться залежно від розміру деталі, матеріалу та вимог до міцності з’єднання. Подібно до операцій пресування, орбітального та радіального формування, системи формування можуть бути обладнані для вимірювання сили та переміщення з часом.
Постачальники обладнання можуть надати вказівки щодо оптимальних параметрів, а також вказівки щодо проектування геометрії преформи деталей. Мета полягає в тому, щоб матеріал йшов по шляху найменшого опору. Рух матеріалу не повинен перевищувати відстань, необхідну для надійного з'єднання.
В автомобільній промисловості цей метод використовується для складання електромагнітних клапанів, корпусів датчиків, кулачкових кулачків, кульових шарнірів, амортизаторів, фільтрів, масляних насосів, водяних насосів, вакуумних насосів, гідравлічних клапанів, рульових тяг, вузлів подушок безпеки, рульових колонок і антистатичні амортизатори Блокують гальмівний колектор.
«Нещодавно ми працювали над прикладною програмою, де ми сформували хромований ковпачок поверх різьбової вставки, щоб зібрати високоякісну гайку», — каже Лоріцен.
Постачальник автомобільної промисловості використовує формування валків для закріплення підшипників у корпусі водяного насоса з литого алюмінію. Компанія використовує стопорні кільця для кріплення підшипників. Прокатка створює міцніше з’єднання та економить вартість кільця, а також час і витрати на нарізання канавок кільця.
У промисловості медичних приладів профілювання використовується для виготовлення протезів суглобів і наконечників катетерів. В електротехнічній промисловості профілювання використовується для складання лічильників, розеток, конденсаторів і батарей. Компоненти аерокосмічної промисловості використовують формування підшипників і тарілчастих клапанів. Цю технологію навіть використовують для виготовлення кронштейнів для печей, молотків для настільних пил і фітингів для труб.
Приблизно 98% виробництва в Сполучених Штатах припадає на малі та середні підприємства. Приєднуйтеся до Грега Вітта, менеджера з удосконалення процесів виробника автофургонів MORryde, і Раяна Куленбека, генерального директора Pico MES, коли вони обговорюють, як підприємства середнього розміру можуть перейти від ручного до цифрового виробництва, починаючи з цеху.
Наше суспільство стикається з безпрецедентними економічними, соціальними та екологічними проблемами. Консультант з менеджменту та автор Олів’є Ларю вважає, що основу для вирішення багатьох із цих проблем можна знайти в дивовижному місці: виробничій системі Toyota (TPS).
Час публікації: 9 вересня 2023 р