Малюнок 1. Під час згинання з ЧПК, широко відомого як згинання панелей, метал затискається на місці, а верхні та нижні леза для згинання утворюють позитивні та негативні фланці.
Типовий цех листового металу може мати комбінацію систем згинання. Звичайно, згинальні машини є найпоширенішими, але деякі магазини також інвестують в інші системи формування, такі як згинання та складання панелей. Всі ці системи полегшують формування різних деталей без використання спеціалізованих інструментів.
Розвивається також формування листового металу в масовому виробництві. Таким фабрикам більше не потрібно покладатися на спеціальні інструменти. Тепер у них є модульна лінія для будь-яких потреб у формуванні, поєднуючи згинання панелей із різними автоматизованими формами, від формування кутів до пресування та згинання валків. Майже всі ці модулі використовують невеликі, специфічні інструменти для виконання своїх операцій.
Сучасні автоматичні лінії згинання листового металу використовують загальне поняття «згинання». Це пояснюється тим, що вони пропонують різні типи згинання, крім того, що зазвичай називають згинанням панелей, також відомим як згинання з ЧПУ.
Згинання з ЧПУ (див. малюнки 1 і 2) залишається одним із найпоширеніших процесів на автоматизованих виробничих лініях, головним чином через його гнучкість. Панелі переміщуються на місце за допомогою роботизованої руки (з характерними «ніжками», які утримують і пересувають панелі) або спеціальної конвеєрної стрічки. Конвеєри, як правило, працюють добре, якщо листи попередньо були вирізані з отворами, що ускладнює їх переміщення роботом.
Два пальці стирчать знизу, щоб відцентрувати деталь перед згинанням. Після цього лист сідає під затискач, який опускається і фіксує заготовку на місці. Лезо, яке вигинається знизу, рухається вгору, створюючи позитивну криву, а лезо, яке вигинається зверху, створює негативну криву.
Думайте про згинальний пристрій як про велику літеру «С» із верхнім і нижнім лезами на обох кінцях. Максимальна довжина полиці визначається горловиною за вигнутим лезом або задньою частиною «C».
Цей процес збільшує швидкість вигину. Типовий фланець, позитивний або негативний, може бути сформований за півсекунди. Рух вигнутого леза плавно змінюється, що дозволяє створювати багато форм, від простих до неймовірно складних. Це також дозволяє програмі ЧПК змінювати зовнішній радіус вигину шляхом зміни точного положення зігнутої пластини. Чим ближче вставка до затискного інструменту, тим менший зовнішній радіус деталі приблизно вдвічі перевищує товщину матеріалу.
Цей змінний контроль також забезпечує гнучкість, коли справа доходить до послідовності згинання. У деяких випадках, якщо кінцевий вигин з одного боку є негативним (униз), лезо для згинання можна видалити, а конвеєрний механізм піднімає заготовку та транспортує її вниз за потоком.
Традиційне згинання панелей має недоліки, особливо коли мова йде про естетично важливу роботу. Вигнуті леза прагнуть рухатися таким чином, щоб кінчик леза не залишався на одному місці під час циклу згинання. Натомість він має тенденцію злегка тягнутися, приблизно так само, як аркуш тягнуться вздовж радіуса плеча під час циклу згинання гальмівного преса (хоча при згинанні панелі опір виникає лише тоді, коли лезо для згинання та точка-точка частини контактують зовнішня поверхня).
Введіть ротаційний згин, подібний до складання на окремій машині (див. рис. 3). Під час цього процесу згинальна балка обертається таким чином, щоб інструмент залишався в постійному контакті з однією точкою на зовнішній поверхні заготовки. Більшість сучасних автоматизованих систем поворотного згинання можна сконструювати так, щоб поворотна балка могла згинатися вгору та вниз відповідно до вимог застосування. Тобто їх можна повернути вгору, щоб сформувати позитивний фланець, змінити положення, щоб обертатися навколо нової осі, а потім зігнути негативний фланець (і навпаки).
Малюнок 2. Замість звичайної руки робота ця камера для згинання панелей використовує спеціальну конвеєрну стрічку для маніпулювання заготовкою.
У деяких операціях ротаційного згинання, відомих як подвійне ротаційне згинання, використовуються два балки для створення спеціальних форм, наприклад Z-подібних, які включають чергування позитивних і негативних вигинів. Однопроменеві системи можуть складати ці фігури за допомогою обертання, але доступ до всіх ліній згину вимагає перевертання аркуша. Система згинання подвійної балки дозволяє отримати доступ до всіх ліній згину в Z-подібному згині, не перевертаючи аркуш.
Обертальний згин має свої обмеження. Якщо для автоматизованого застосування потрібна дуже складна геометрія, найкращим вибором є згинання з ЧПУ з безступінчатим регулюванням руху згинальних ножів.
Проблема поворотного перелому також виникає, коли останній перегин негативний. У той час як лопаті для згинання з ЧПК можуть рухатися назад і вбік, поворотні гнучі балки не можуть рухатися таким чином. Останній негативний вигин вимагає, щоб хтось його фізично штовхнув. Хоча це можливо в системах, що потребують втручання людини, це часто непрактично на повністю автоматизованих лініях згинання.
Автоматизовані лінії не обмежуються згинанням і згинанням панелей – так звані варіанти «горизонтального згинання», коли лист залишається рівним, а полиці складаються вгору або вниз. Інші процеси формування розширюють можливості. До них відносяться спеціальні операції, що поєднують гальмування пресів і згинання валків. Цей процес був винайдений для виробництва таких виробів, як коробки для рольставен (див. малюнки 4 і 5).
Уявіть, що заготовку транспортують на станцію згинання. Пальці ковзають заготовку збоку над щітковим столом і між верхнім пуансоном і нижньою матрицею. Як і в інших автоматизованих процесах згинання, деталь центрується, і контролер знає, де знаходиться лінія згину, тому немає потреби в задньому упорі за матрицею.
Для виконання згину за допомогою гальмового преса пуансон опускають у матрицю, роблять згин, і пальці просувають лист до наступної лінії згину, подібно до того, як це зробив би оператор перед гальмовим пресом. Ця операція також може виконувати ударне згинання (також відоме як східчасте згинання) уздовж радіуса, як і на звичайному згинальному верстаті.
Звичайно, так само, як прес-гальмо, згинання кромки на автоматизованій виробничій лінії залишає слід лінії згину. Для вигинів із великими радіусами використання тільки зіткнення може збільшити час циклу.
Ось де грає роль функція згинання рулонів. Коли пуансон і матриця знаходяться в певних положеннях, інструмент фактично перетворюється на тривалковий трубогиб. Кінчик верхнього пуансона є верхнім «валиком», а виступи нижньої V-матриці є двома нижніми роликами. Пальці верстата штовхають лист, створюючи радіус. Після згинання та прокатки верхній пуансон рухається вгору та зміщується, залишаючи простір для пальців, щоб проштовхнути формовану частину вперед за межі робочого діапазону.
Вигини в автоматизованих системах можуть швидко створювати великі широкі криві. Але для деяких програм є швидший спосіб. Це називається гнучким змінним радіусом. Це запатентований процес, спочатку розроблений для алюмінієвих компонентів в освітлювальній промисловості (див. Малюнок 6).
Щоб отримати уявлення про процес, подумайте про те, що відбувається зі стрічкою, коли ви просуваєте її між лезом ножиць і великим пальцем. Він крутить. Та сама основна ідея стосується згинів зі змінним радіусом, досить легкого, обережного дотику інструменту, і радіус формується дуже контрольованим способом.
Малюнок 3. При згинанні або згинанні з обертанням згинальна балка повертається так, щоб інструмент залишався в контакті з одним місцем на зовнішній поверхні листа.
Уявіть собі тонку заготовку, закріплену на місці, під якою повністю підтримується матеріал для формування. Інструмент для згинання опускається, притискається до матеріалу та просувається до захвату, що утримує заготовку. Рух інструменту створює натяг і змушує метал «скручуватися» за ним на певний радіус. Сила інструменту, що діє на метал, визначає величину індукованого натягу та отриманий радіус. За допомогою цього руху система згинання зі змінним радіусом може дуже швидко створювати вигини з великим радіусом. І оскільки один інструмент може створити будь-який радіус (знову ж таки, форма визначається тиском, який застосовує інструмент, а не формою), цей процес не потребує спеціальних інструментів для згинання виробу.
Формування кутів у листовому металі є унікальним завданням. Винахід автоматизованого процесу для ринку фасадних (облицювальних) панелей. Цей процес усуває потребу у зварюванні та створює гарно вигнуті краї, що важливо для високих косметичних вимог, таких як фасади (див. мал. 7).
Ви починаєте з порожньої форми, яку вирізаєте так, щоб потрібну кількість матеріалу можна було розмістити в кожному куті. Спеціалізований модуль згинання створює комбінацію гострих кутів і гладких радіусів у сусідніх фланцях, створюючи «попереднє згинання» розширення для подальшого формування кутів. Нарешті, кутовий інструмент (інтегрований у ту саму чи іншу робочу станцію) створює кути.
Після встановлення автоматизованої виробничої лінії вона не стане нерухомою пам’яткою. Це як будувати з кубиків Лего. Сайти можна додавати, перевпорядковувати та змінювати дизайн. Припустімо, що деталь у вузлі раніше потребувала вторинного зварювання на куті. Щоб підвищити технологічність і знизити витрати, інженери відмовилися від зварних швів і переробили деталі з заклепками. У цьому випадку до лінії згину можна додати автоматичну заклепувальну станцію. А оскільки лінія модульна, її не потрібно повністю демонтувати. Це як додавання ще однієї деталі LEGO до більшого цілого.
Все це робить автоматизацію менш ризикованою. Уявіть собі виробничу лінію, призначену для послідовного виробництва десятків різних деталей. Якщо ця лінія використовує інструменти, що стосуються конкретного продукту, і лінійка продуктів змінюється, витрати на інструменти можуть бути дуже високими, враховуючи складність лінії.
Але з гнучкими інструментами нові продукти можуть просто вимагати від компаній переставляти кубики Lego. Додайте кілька блоків сюди, переставте інші там, і ви можете бігти знову. Звісно, це не так просто, але переналаштувати виробничу лінію теж не складно.
Lego — це влучна метафора для ліній autoflex загалом, незалежно від того, чи йдеться про лоти чи набори. Вони досягають рівня продуктивності лиття виробничої лінії за допомогою спеціальних інструментів, але без будь-яких спеціальних інструментів.
Цілі заводи орієнтовані на масове виробництво, і перетворити їх на повне виробництво нелегко. Перепланування всього заводу може вимагати тривалих зупинок, що дорого коштує заводу, який виробляє сотні тисяч або навіть мільйони одиниць на рік.
Однак для деяких великомасштабних операцій згинання листового металу, особливо для нових заводів з використанням нового шиферу, стало можливим формувати великі обсяги на основі комплектів. За правильне застосування винагорода може бути величезною. Насправді один європейський виробник скоротив час виконання замовлення з 12 тижнів до одного дня.
Це не означає, що перетворення партії на комплект не має сенсу на існуючих заводах. Зрештою, скорочення часу виконання замовлення з тижнів до годин забезпечить величезну віддачу від інвестицій. Але для багатьох компаній початкові витрати можуть бути занадто високими, щоб зробити цей крок. Однак для нових або повністю нових ліній виробництво на основі комплекту є економічно доцільним.
Рис. 4 У цій комбінованій машині для згинання та модулі для формування рулонів лист можна розміщувати та згинати між пуансоном і матрицею. У режимі прокатки пуансон і матриця розташовані так, що матеріал можна проштовхнути, утворюючи радіус.
При проектуванні великосерійної виробничої лінії на основі наборів уважно продумайте метод годування. Лінії згинання можуть бути розроблені для приймання матеріалу безпосередньо з котушок. Матеріал розмотується, розплющується, розрізається на необхідну довжину та пропускається через модуль штампування, а потім через різні модулі формування, розроблені спеціально для окремого продукту або групи продуктів.
Все це звучить дуже ефективно – і це для пакетної обробки. Однак часто буває непрактично перетворити лінію згинання рулонів на виробництво комплекту. Послідовне формування різного набору деталей, швидше за все, потребуватиме матеріалів різного сорту та товщини, вимагаючи заміни котушок. Це може призвести до простою до 10 хвилин – це короткий час для високо-/малосерійного виробництва, але багато часу для високошвидкісної згинальної лінії.
Подібна ідея застосовна до традиційних штабелеукладачів, де механізм всмоктування забирає окремі заготовки та подає їх на лінію штампування та формування. Зазвичай у них є місце лише для одного розміру заготовки або, можливо, для кількох заготовок різної геометрії.
Для більшості гнучких проводів на основі комплекту найкраще підходить стелажна система. Стелажна вежа може зберігати десятки заготовок різних розмірів, які за потреби можна подавати на виробничу лінію одну за одною.
Автоматизоване виробництво на основі комплекту також вимагає надійних процесів, особливо коли йдеться про формування. Кожен, хто працював у сфері гнуття листового металу, знає, що властивості листового металу різні. Товщина, а також міцність на розрив і твердість можуть змінюватися від партії до партії, що змінює характеристики формування.
Це не головна проблема з автоматичним групуванням ліній згину. Продукти та пов’язані з ними виробничі лінії зазвичай розроблені з урахуванням варіацій матеріалів, тому вся партія має відповідати специфікації. Але знову ж таки, іноді матеріал змінюється настільки, що лінія не може це компенсувати. У цих випадках, якщо ви вирізаєте та формуєте 100 деталей, а деякі з них не відповідають специфікації, ви можете просто повторно запустити п’ять деталей і за кілька хвилин у вас буде 100 деталей для наступної операції.
На автоматизованій лінії згинання на основі комплекту кожна деталь має бути ідеальною. Щоб максимізувати продуктивність, ці виробничі лінії на основі комплектів працюють у високоорганізований спосіб. Якщо виробнича лінія розроблена для роботи в послідовності, скажімо, сім різних секцій, то автоматизація працюватиме в цій послідовності, від початку лінії до кінця. Якщо Частина №7 погана, ви не можете просто запустити Частину №7 ще раз, оскільки автоматизація не запрограмована на обробку цієї окремої частини. Натомість вам потрібно зупинити лінію та почати спочатку з деталі номер 1.
Щоб запобігти цьому, автоматизована лінія згинання використовує лазерне вимірювання кута в реальному часі, яке швидко перевіряє кожен кут згинання, дозволяючи машині виправляти невідповідності.
Ця перевірка якості має вирішальне значення, щоб переконатися, що виробнича лінія підтримує процес на основі комплекту. З удосконаленням процесу виробнича лінія на основі комплектів може заощадити багато часу, скоротивши час виконання з місяців і тижнів до годин або днів.
FABRICATOR — це провідний у Північній Америці журнал із виробництва та формування сталі. Журнал публікує новини, технічні статті та історії успіху, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR працює в галузі з 1970 року.
Тепер доступний повний цифровий доступ до FABRICATOR, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Тепер доступний повний цифровий доступ до The Tube & Pipe Journal, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Тепер доступний повний цифровий доступ до The Fabricator en Español, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Енді Біллман приєднується до подкасту The Fabricator, щоб розповісти про свою кар’єру у виробництві, ідеї Arise Industrial,…
Час публікації: 18 травня 2023 р