Фигура 1. При CNC огъване, обикновено известно като огъване на панели, металът се затяга на място и горните и долните огъващи остриета образуват положителни и отрицателни фланци.
Един типичен магазин за ламарина може да има комбинация от системи за огъване. Разбира се, най-разпространени са машините за огъване, но някои магазини инвестират и в други системи за формоване, като огъване и сгъване на панели. Всички тези системи улесняват формирането на различни части без използването на специализирани инструменти.
Формоването на ламарина в масовото производство също се развива. Такива фабрики вече не трябва да разчитат на специфични за продукта инструменти. Сега те разполагат с модулна линия за всяка нужда от формоване, съчетаваща огъване на панели с разнообразие от автоматизирани форми, от формоване на ъгли до пресоване и огъване на ролки. Почти всички от тези модули използват малки, специфични за продукта инструменти, за да извършват своите операции.
Съвременните автоматични линии за огъване на ламарина използват общата концепция за „огъване“. Това е така, защото те предлагат различни видове огъване извън това, което обикновено се нарича огъване на панели, известно също като CNC огъване.
CNC огъването (вижте фигури 1 и 2) остава един от най-разпространените процеси на автоматизирани производствени линии, главно поради своята гъвкавост. Панелите се преместват на място с помощта на роботизирана ръка (с характерни „крака“, които държат и движат панелите) или специална транспортна лента. Конвейерите обикновено работят добре, ако листовете преди това са били изрязани с дупки, което ги прави трудни за движението на робота.
Два пръста стърчат отдолу, за да центрират детайла, преди да го огънете. След това листът седи под скобата, която се спуска и фиксира детайла на място. Острие, което се извива отдолу, се движи нагоре, създавайки положителна крива, а острие, което се извива отгоре, създава отрицателна крива.
Мислете за огъвача като голямо "C" с горни и долни остриета в двата края. Максималната дължина на рафта се определя от шията зад извитото острие или задната част на „C“.
Този процес увеличава скоростта на огъване. Типичен фланец, положителен или отрицателен, може да бъде оформен за половин секунда. Движението на извитото острие е безкрайно променливо, което ви позволява да създавате много форми, от прости до невероятно сложни. Той също така позволява на CNC програмата да промени външния радиус на огъването чрез промяна на точната позиция на огъната плоча. Колкото по-близо е вложката до затягащия инструмент, толкова по-малък е външният радиус на детайла, който е около два пъти по-голям от дебелината на материала.
Този променлив контрол също осигурява гъвкавост, когато става въпрос за последователности на огъване. В някои случаи, ако крайното огъване от едната страна е отрицателно (надолу), ножът за огъване може да бъде премахнат и конвейерният механизъм повдига детайла и го транспортира надолу.
Традиционното огъване на панели има недостатъци, особено когато става дума за естетически важна работа. Извитите остриета са склонни да се движат по такъв начин, че върхът на острието да не остава на едно място по време на цикъла на огъване. Вместо това, той има тенденция да се влачи леко, почти по същия начин, по който листът се влачи по радиуса на рамото по време на цикъла на огъване на абканта (въпреки че при огъване на панел съпротивление възниква само когато огъващото острие и частта от точка до точка се допират външната повърхност).
Въведете ротационно огъване, подобно на сгъване на отделна машина (вижте фиг. 3). По време на този процес огъващата греда се завърта, така че инструментът да остане в постоянен контакт с едно място на външната повърхност на детайла. Повечето съвременни автоматизирани системи за завъртане на огъване могат да бъдат проектирани така, че завъртащата се греда да може да се огъва нагоре и надолу, както се изисква от приложението. Тоест, те могат да се завъртят нагоре, за да образуват положителния фланец, да се препозиционират, за да се въртят около новата ос, и след това да се огъне отрицателният фланец (и обратно).
Фигура 2. Вместо конвенционална роботна ръка, тази клетка за огъване на панели използва специална транспортна лента за манипулиране на детайла.
Някои ротационни операции на огъване, известни като двойно ротационно огъване, използват два лъча за създаване на специални форми като Z-образни форми, които включват редуващи се положителни и отрицателни завои. Системите с един лъч могат да сгъват тези форми чрез въртене, но достъпът до всички линии на сгъване изисква завъртане на листа. Системата за огъване с двоен лъч позволява достъп до всички линии на огъване в Z-образен завой, без да обръщате листа.
Ротационното огъване има своите ограничения. Ако се изискват много сложни геометрии за автоматизирано приложение, CNC огъване с безкрайно регулируемо движение на огъващите остриета е най-добрият избор.
Проблемът с въртящия се кинк също възниква, когато последният кинк е отрицателен. Докато огъващите остриета при CNC огъване могат да се движат назад и настрани, въртящите се огъващи греди не могат да се движат по този начин. Последният отрицателен завой изисква някой да го натисне физически. Въпреки че това е възможно в системи, изискващи човешка намеса, често е непрактично при напълно автоматизирани линии за огъване.
Автоматизираните линии не се ограничават до огъване и сгъване на панели – така наречените опции за „хоризонтално огъване“, при които листът остава равен, а рафтовете се сгъват нагоре или надолу. Други процеси на формоване разширяват възможностите. Те включват специализирани операции, съчетаващи спирачна преса и огъване на ролки. Този процес е изобретен за производството на продукти като кутии за ролетни щори (вижте фигури 4 и 5).
Представете си, че детайл се транспортира до станция за огъване. Пръстите плъзгат детайла странично върху масата на четката и между горния поансон и долната матрица. Както при други автоматизирани процеси на огъване, обработваният детайл е центриран и контролерът знае къде е линията на сгъване, така че няма нужда от заден габарит зад матрицата.
За да се извърши огъване с преса, поансонът се спуска в матрицата, огъването се прави и пръстите придвижват листа до следващата линия на огъване, точно както операторът би направил пред пресата. Операцията може също така да извърши ударно огъване (известно също като стъпаловидно огъване) по радиуса, точно както при конвенционална машина за огъване.
Разбира се, точно като преса, огъването на устна на автоматизирана производствена линия оставя следа от линията на огъване. За завои с големи радиуси използването само на сблъсък може да увеличи времето на цикъла.
Тук влиза в действие функцията за огъване на ролка. Когато поансонът и матрицата са в определени позиции, инструментът ефективно се превръща в триролков тръбоогъвач. Върхът на горния поансон е горната „ролка“, а зъбците на долната V-образна матрица са двете долни ролки. Пръстите на машината избутват листа, създавайки радиус. След огъване и търкаляне, горният поансон се придвижва нагоре и встрани от пътя, оставяйки място за пръстите да избутат формованата част напред извън работния обхват.
Завоите на автоматизираните системи могат бързо да създадат големи, широки криви. Но за някои приложения има по-бърз начин. Това се нарича гъвкав променлив радиус. Това е патентован процес, първоначално разработен за алуминиеви компоненти в осветителната индустрия (вижте Фигура 6).
За да добиете представа за процеса, помислете какво се случва с лентата, когато я плъзнете между острието на ножицата и палеца си. Той се извива. Същата основна идея важи и за огъванията с променлив радиус, това е само леко, нежно докосване на инструмента и радиусът се формира по много контролиран начин.
Фигура 3. При огъване или сгъване с въртене, огъващата греда се завърта така, че инструментът остава в контакт с едно място от външната повърхност на листа.
Представете си тънка заготовка, фиксирана на място с материала, който трябва да бъде формован, напълно поддържан отдолу. Инструментът за огъване се спуска, притиска се към материала и се придвижва към захващащото устройство, което държи детайла. Движението на инструмента създава напрежение и кара метала да се „усуква“ зад него с определен радиус. Силата на инструмента, действащ върху метала, определя количеството на предизвиканото напрежение и получения радиус. С това движение системата за огъване с променлив радиус може да създаде много бързо завои с голям радиус. И тъй като един инструмент може да създаде всякакъв радиус (отново, формата се определя от натиска, който инструментът прилага, а не от формата), процесът не изисква специални инструменти за огъване на продукта.
Оформянето на ъгли в ламарина представлява уникално предизвикателство. Изобретяване на автоматизиран процес за пазара на фасадни (облицовъчни) панели. Този процес елиминира необходимостта от заваряване и произвежда красиво извити ръбове, което е важно за високи козметични изисквания като фасади (виж фиг. 7).
Започвате с празна форма, която се изрязва, така че желаното количество материал да може да се постави във всеки ъгъл. Специализиран модул за огъване създава комбинация от остри ъгли и гладки радиуси в съседни фланци, създавайки разширение „преди огъване“ за последващо оформяне на ъгли. И накрая, инструмент за завиване (интегриран в същата или друга работна станция) създава ъглите.
Веднъж инсталирана автоматизирана производствена линия, тя няма да се превърне в недвижим паметник. Все едно да строиш с лего тухли. Сайтовете могат да се добавят, пренареждат и преработват. Да приемем, че част от възел преди това е изисквала вторично заваряване в ъгъл. За да подобрят технологичността и да намалят разходите, инженерите изоставиха заварките и препроектираха частите с нитови съединения. В този случай към линията на сгъване може да се добави автоматична занитваща станция. И тъй като линията е модулна, не е необходимо да бъде напълно демонтирана. Това е като добавяне на още едно LEGO парче към по-голямо цяло.
Всичко това прави автоматизацията по-малко рискова. Представете си производствена линия, проектирана да произвежда десетки различни части в последователност. Ако тази линия използва специфични за продукта инструменти и продуктовата линия се промени, разходите за инструменти могат да бъдат много високи предвид сложността на линията.
Но с гъвкави инструменти новите продукти може просто да изискват от компаниите да пренаредят Lego тухлите. Добавете някои блокове тук, пренаредете други там и можете да стартирате отново. Разбира се, не е толкова лесно, но преконфигурирането на производствената линия също не е трудна задача.
Lego е подходяща метафора за линиите autoflex като цяло, независимо дали се занимават с партиди или комплекти. Те постигат нива на производителност при леене на производствена линия със специфични за продукта инструменти, но без никакви специфични за продукта инструменти.
Цели фабрики са насочени към масово производство и превръщането им в цялостно производство не е лесно. Пренасрочването на цял завод може да изисква дълги спирания, което е скъпо за завод, който произвежда стотици хиляди или дори милиони единици годишно.
Въпреки това, за някои мащабни операции по огъване на ламарина, особено за нови инсталации, използващи новия шисти, стана възможно да се формират големи обеми на базата на комплекти. За правилното приложение наградите могат да бъдат огромни. Всъщност един европейски производител намали сроковете за доставка от 12 седмици на един ден.
Това не означава, че преобразуването от партида към комплект няма смисъл в съществуващите заводи. В края на краищата, намаляването на времето за изпълнение от седмици до часове ще осигури огромна възвръщаемост на инвестицията. Но за много фирми първоначалните разходи може да са твърде високи, за да предприемат тази стъпка. Въпреки това, за нови или напълно нови линии, производството на базата на комплекти има икономически смисъл.
ориз. 4 В тази комбинирана машина за огъване и модул за формоване на руло, листът може да бъде поставен и огънат между щанцата и матрицата. В режим на валцуване щанцата и матрицата са позиционирани така, че материалът да може да бъде прокаран, за да образува радиус.
Когато проектирате производствена линия с голям обем, базирана на комплекти, внимателно обмислете метода на подаване. Линиите за огъване могат да бъдат проектирани да приемат материал директно от намотки. Материалът ще бъде развит, сплескан, нарязан на дължина и ще премине през модул за щамповане и след това през различни модули за формоване, проектирани специално за един продукт или продуктова група.
Всичко това звучи много ефективно – и е за групова обработка. Често обаче е непрактично да се преобразува линия за огъване на ролки в производство на комплекти. Последователното формиране на различен набор от части най-вероятно ще изисква материали с различни степени и дебелини, изискващи смяна на макари. Това може да доведе до престой до 10 минути – кратко време за високо/ниско партидно производство, но много време за високоскоростна линия за огъване.
Подобна идея се прилага и при традиционните стакери, където смукателен механизъм поема отделни детайли и ги подава към линията за щамповане и формоване. Те обикновено имат място само за един размер на детайла или може би за няколко детайла с различни геометрии.
За повечето гъвкави кабели, базирани на комплект, най-подходяща е стелажната система. Стелажната кула може да съхранява десетки различни размери детайли, които могат да се подават в производствената линия един по един, ако е необходимо.
Автоматизираното производство, базирано на комплект, също изисква надеждни процеси, особено когато става въпрос за формоване. Който е работил в областта на огъването на ламарина знае, че свойствата на ламарината са различни. Дебелината, както и якостта на опън и твърдостта, могат да варират от партида до партида, като всички те променят характеристиките на формоване.
Това не е основен проблем с автоматичното групиране на линиите на сгъване. Продуктите и свързаните с тях производствени линии обикновено са проектирани да позволяват вариации в материалите, така че цялата партида трябва да бъде в рамките на спецификацията. Но отново, понякога материалът се променя до такава степен, че линията не може да го компенсира. В тези случаи, ако режете и оформяте 100 части и няколко части са извън спецификацията, можете просто да пуснете отново пет части и след няколко минути ще имате 100 части за следващата операция.
В базирана на комплект автоматизирана линия за огъване всяка част трябва да бъде перфектна. За да се увеличи максимално производителността, тези производствени линии, базирани на комплекти, работят по високо организиран начин. Ако една производствена линия е проектирана да работи в последователност, да речем седем различни секции, тогава автоматизацията ще работи в тази последователност, от началото на линията до края. Ако част #7 е лоша, не можете просто да стартирате част #7 отново, защото автоматизацията не е програмирана да обработва тази единствена част. Вместо това трябва да спрете линията и да започнете отначало с част номер 1.
За да предотврати това, автоматизираната линия за сгъване използва лазерно измерване на ъгъл в реално време, което бързо проверява всеки ъгъл на сгъване, което позволява на машината да коригира несъответствията.
Тази проверка на качеството е от решаващо значение, за да се гарантира, че производствената линия поддържа базирания на комплект процес. С подобряването на процеса производствената линия, базирана на комплекти, може да спести много време чрез намаляване на времето за изпълнение от месеци и седмици на часове или дни.
FABRICATOR е водещото списание за производство и формоване на стомана в Северна Америка. Списанието публикува новини, технически статии и истории за успех, които позволяват на производителите да вършат работата си по-ефективно. FABRICATOR е в индустрията от 1970 г.
Вече е наличен пълен цифров достъп до FABRICATOR, осигуряващ лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Вече е наличен пълен цифров достъп до The Tube & Pipe Journal, осигуряващ лесен достъп до ценни ресурси за индустрията.
Пълният цифров достъп до The Fabricator en Español вече е наличен, осигурявайки лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Анди Билман се присъединява към подкаста The Fabricator, за да говори за кариерата си в производството, идеите зад Arise Industrial,...
Време на публикуване: 18 май 2023 г