Slika 1. Pri CNC upogibanju, splošno znanem kot upogibanje plošč, je kovina vpeta na svoje mesto, zgornji in spodnji upogibni rezili pa tvorita pozitivne in negativne prirobnice.
Tipična trgovina s pločevino ima lahko kombinacijo sistemov za krivljenje. Seveda so najpogostejši upogibni stroji, vendar nekatere trgovine vlagajo tudi v druge sisteme oblikovanja, kot sta upogibanje in zlaganje plošč. Vsi ti sistemi olajšajo oblikovanje različnih delov brez uporabe specializiranih orodij.
Razvija se tudi preoblikovanje pločevine v masovni proizvodnji. Takim tovarnam se ni več treba zanašati na orodja, specifična za izdelek. Zdaj imajo modularno linijo za vse potrebe oblikovanja, ki združuje krivljenje plošč z različnimi avtomatiziranimi oblikami, od oblikovanja kotov do stiskanja in krivljenja z valji. Skoraj vsi ti moduli za izvajanje svojih operacij uporabljajo majhna orodja, specifična za izdelek.
Sodobne avtomatske linije za krivljenje pločevine uporabljajo splošen koncept "krivljenja". To je zato, ker ponujajo različne vrste upogibanja poleg tega, kar se običajno imenuje upogibanje plošč, znano tudi kot upogibanje CNC.
CNC krivljenje (glej sliki 1 in 2) ostaja eden najpogostejših procesov na avtomatiziranih proizvodnih linijah, predvsem zaradi svoje prilagodljivosti. Plošče se premikajo na svoje mesto z robotsko roko (z značilnimi »nogami«, ki držijo in premikajo plošče) ali posebnim tekočim trakom. Tekoči trakovi običajno delujejo dobro, če so bili listi predhodno izrezani z luknjami, zaradi česar jih robot težko premika.
Dva prsta štrlita od spodaj, da centrirate del pred upogibanjem. Po tem se list usede pod objemko, ki se spusti in pritrdi obdelovanec na svoje mesto. Rezilo, ki je ukrivljeno od spodaj, se premakne navzgor in ustvari pozitivno krivuljo, rezilo, ki je ukrivljeno od zgoraj, pa ustvari negativno krivuljo.
Predstavljajte si krivec kot veliko črko "C" z zgornjim in spodnjim rezilom na obeh koncih. Največja dolžina police je določena z vratom za ukrivljenim rezilom ali zadnjim delom črke »C«.
Ta postopek poveča hitrost upogibanja. Tipično prirobnico, pozitivno ali negativno, je mogoče oblikovati v pol sekunde. Gibanje ukrivljenega rezila je neskončno spremenljivo, kar vam omogoča ustvarjanje številnih oblik, od preprostih do neverjetno zapletenih. Programu CNC omogoča tudi spreminjanje zunanjega polmera krivine s spreminjanjem natančnega položaja upognjene plošče. Bližje kot je vložek vpenjalnemu orodju, manjši je zunanji polmer dela, ki je približno dvakrat večji od debeline materiala.
Ta variabilni nadzor zagotavlja tudi prilagodljivost, ko gre za zaporedje upogibanja. V nekaterih primerih, če je končni upogib na eni strani negativen (navzdol), se lahko upogibno rezilo odstrani in transportni mehanizem dvigne obdelovanec in ga transportira navzdol.
Tradicionalno krivljenje plošč ima slabosti, zlasti ko gre za estetsko pomembna dela. Ukrivljena rezila se premikajo tako, da konica rezila med ciklom upogibanja ne ostane na enem mestu. Namesto tega se nagiba k rahlo vlečenju, podobno kot se pločevina vleče vzdolž ramenskega polmera med ciklom upogibanja stiskalnice (čeprav se pri upogibanju plošč pojavi upor le, ko se upogibno rezilo in del od točke do točke dotikata zunanjo površino).
Vnesite rotacijski upogib, podoben zlaganju na ločenem stroju (glej sliko 3). Med tem procesom se upogibni žarek vrti tako, da orodje ostane v stalnem stiku z eno točko na zunanji površini obdelovanca. Večino sodobnih avtomatiziranih vrtljivih upogibnih sistemov je mogoče oblikovati tako, da se lahko vrtljivi nosilec upogne navzgor in navzdol, kot zahteva aplikacija. To pomeni, da jih je mogoče zasukati navzgor, da tvorijo pozitivno prirobnico, prestaviti, da se vrtijo okoli nove osi, in nato upogniti negativno prirobnico (in obratno).
Slika 2. Namesto običajne robotske roke ta celica za krivljenje plošč uporablja poseben tekoči trak za manipulacijo obdelovanca.
Nekatere operacije rotacijskega upogibanja, znane kot dvojno rotacijsko upogibanje, uporabljajo dva žarka za ustvarjanje posebnih oblik, kot so oblike Z, ki vključujejo izmenično pozitivne in negativne upogibe. Sistemi z enim žarkom lahko zložijo te oblike z vrtenjem, vendar dostop do vseh pregibnih linij zahteva obračanje lista. Sistem upogibanja z dvojnim žarkom omogoča dostop do vseh upogibnih linij v Z-upogibu brez obračanja pločevine.
Rotacijsko upogibanje ima svoje omejitve. Če so za avtomatizirano uporabo potrebne zelo zapletene geometrije, je najboljša izbira CNC upogibanje z neskončno nastavljivim gibanjem upogibnih rezil.
Težava z rotacijskim pregibom se pojavi tudi, ko je zadnji pregib negativen. Medtem ko se upogibna rezila pri CNC krivljenju lahko premikajo nazaj in vstran, se vrtljivi upogibni nosilci ne morejo premikati na ta način. Končni negativni ovinek zahteva, da ga nekdo fizično potisne. Medtem ko je to mogoče v sistemih, ki zahtevajo človeško posredovanje, je pogosto nepraktično na popolnoma avtomatiziranih krivilnih linijah.
Avtomatizirane linije niso omejene na upogibanje in zlaganje panelov – tako imenovane možnosti »horizontalnega upogibanja«, kjer pločevina ostane ravna, police pa se zložijo navzgor ali navzdol. Drugi postopki oblikovanja širijo možnosti. Ti vključujejo specializirane operacije, ki združujejo zaviranje stiskalnice in upogibanje valjev. Ta postopek je bil izumljen za proizvodnjo izdelkov, kot so škatle za rolete (glej sliki 4 in 5).
Predstavljajte si, da se obdelovanec transportira do krivilne postaje. Prsti potisnejo obdelovanec bočno čez mizo krtač in med zgornjim luknjačem in spodnjo matrico. Tako kot pri drugih avtomatiziranih upogibnih postopkih je obdelovanec centriran in krmilnik ve, kje je pregibna črta, tako da za matrico ni potrebe po vzvratni opornici.
Za izvedbo upogiba s stiskalnico se udarec spusti v matrico, opravi se upogib in prsti premaknejo pločevino do naslednje krivulje, tako kot bi to storil operater pred stiskalnico. Operacija lahko izvede tudi udarno upogibanje (znano tudi kot stopenjsko upogibanje) vzdolž polmera, tako kot pri običajnem upogibnem stroju.
Seveda, tako kot stiskalnica, upogibanje ustnice na avtomatizirani proizvodni liniji pusti sled upogibne linije. Pri krivinah z velikimi radiji lahko samo uporaba trka podaljša čas cikla.
Tu nastopi funkcija upogibanja valjev. Ko sta luknjač in matrica v določenih položajih, se orodje učinkovito spremeni v trivaljni krivec cevi. Konica zgornjega luknjača je zgornji "valj", jezički spodnje V-matrice pa sta dva spodnja valja. Prsti stroja potisnejo list in ustvarijo polmer. Po upogibanju in valjanju se zgornji udarec premakne navzgor in stran, pri čemer ostane prostor za prste, da potisnejo oblikovani del naprej izven delovnega območja.
Zavoji na avtomatiziranih sistemih lahko hitro ustvarijo velike, široke krivulje. Toda za nekatere aplikacije obstaja hitrejši način. To se imenuje prilagodljivi spremenljivi polmer. To je lastniški postopek, ki je bil prvotno razvit za aluminijaste komponente v industriji razsvetljave (glejte sliko 6).
Da bi dobili predstavo o procesu, pomislite, kaj se zgodi s trakom, ko ga potisnete med rezilo škarij in palec. On se zvija. Ista osnovna ideja velja za upogibe s spremenljivim radijem, dovolj je rahel, nežen dotik orodja in polmer se oblikuje na zelo nadzorovan način.
Slika 3. Pri upogibanju ali zgibanju z vrtenjem se upogibni nosilec zavrti tako, da orodje ostane v stiku z enim mestom na zunanji površini pločevine.
Predstavljajte si tanek odrezek, pritrjen na svoje mesto, pod katerim je popolnoma podprt material, ki ga želite oblikovati. Upogibno orodje se spusti, pritisne na material in pomakne proti prijemalu, ki drži obdelovanec. Gibanje orodja ustvarja napetost in povzroči, da se kovina za njim "zvije" za določen radij. Sila orodja, ki deluje na kovino, določa količino povzročene napetosti in posledični polmer. S tem gibanjem lahko sistem za upogibanje s spremenljivim radijem zelo hitro ustvari krivine z velikim radijem. In ker lahko z enim samim orodjem ustvarite poljuben polmer (zopet je oblika določena s pritiskom, ki ga uporablja orodje, in ne oblika), postopek ne zahteva posebnih orodij za upogibanje izdelka.
Oblikovanje vogalov v pločevini predstavlja svojevrsten izziv. Izum avtomatiziranega procesa za trg fasadnih (obložnih) plošč. Ta postopek odpravlja potrebo po varjenju in ustvarja lepo ukrivljene robove, kar je pomembno pri visokih kozmetičnih zahtevah, kot so fasade (glej sliko 7).
Začnete s prazno obliko, ki je izrezana, tako da lahko v vsak kot postavite želeno količino materiala. Specializiran upogibni modul ustvari kombinacijo ostrih vogalov in gladkih polmerov v sosednjih prirobnicah, kar ustvari razširitev "pred upogibom" za kasnejše oblikovanje vogalov. Končno orodje za ovinke (vgrajeno v isto ali drugo delovno postajo) ustvari vogale.
Ko bo avtomatizirana proizvodna linija postavljena, ne bo postala nepremakljiv spomenik. Kot bi gradili z lego kockami. Spletna mesta je mogoče dodajati, preurejati in preoblikovati. Predpostavimo, da je del v sestavu prej zahteval sekundarno varjenje na vogalu. Da bi izboljšali izdelljivost in zmanjšali stroške, so inženirji opustili zvare in predelali dele s kovičenimi spoji. V tem primeru lahko liniji pregiba dodamo avtomatsko postajo za kovičenje. In ker je linija modularna, je ni treba popolnoma razstaviti. Kot da bi večji celoti dodali še en LEGO kos.
Zaradi vsega tega je avtomatizacija manj tvegana. Predstavljajte si proizvodno linijo, zasnovano za proizvodnjo desetin različnih delov v zaporedju. Če ta linija uporablja orodja, specifična za izdelek, in se linija izdelkov spremeni, so lahko stroški orodja zelo visoki glede na kompleksnost linije.
Toda s prilagodljivimi orodji lahko novi izdelki preprosto zahtevajo, da podjetja prerazporedijo Lego kocke. Tukaj dodajte nekaj blokov, druge prerazporedite tam in lahko znova tečete. Seveda ni tako enostavno, a tudi preoblikovanje proizvodne linije ni težka naloga.
Lego je primerna metafora za linije autoflex na splošno, ne glede na to, ali imajo opravka s sklopi ali kompleti. Z orodji, specifičnimi za izdelek, dosegajo ravni zmogljivosti ulivanja proizvodne linije, vendar brez orodij, specifičnih za izdelek.
Celotne tovarne so usmerjene v masovno proizvodnjo in spremeniti jih v popolno proizvodnjo ni enostavno. Prerazporeditev celotne tovarne lahko zahteva dolge zaustavitve, kar je drago za tovarno, ki proizvede več sto tisoč ali celo milijone enot na leto.
Vendar pa je za nekatere obsežne operacije krivljenja pločevine, zlasti za nove obrate, ki uporabljajo nov skrilavec, postalo mogoče oblikovati velike količine na podlagi kompletov. Za pravilno uporabo so lahko nagrade ogromne. Pravzaprav je en evropski proizvajalec skrajšal dobavni rok z 12 tednov na en dan.
To ne pomeni, da pretvorba serije v komplet ni smiselna v obstoječih obratih. Navsezadnje bo skrajšanje dobavnih rokov s tednov na ure zagotovilo velik donos naložbe. Toda za številna podjetja so lahko začetni stroški previsoki, da bi se odločila za ta korak. Vendar pa je za nove ali povsem nove linije proizvodnja na osnovi kompleta ekonomsko smiselna.
riž. 4 V tem kombiniranem upogibnem stroju in modulu za oblikovanje zvitkov je mogoče pločevino postaviti in upogniti med luknjačem in matrico. V načinu valjanja sta luknjač in matrica nameščena tako, da je material mogoče potisniti skozi, da se oblikuje polmer.
Ko načrtujete velikoserijsko proizvodno linijo, ki temelji na kompletih, natančno preučite način hranjenja. Upogibne linije so lahko oblikovane tako, da sprejemajo material neposredno iz tuljav. Material bo odvit, sploščen, razrezan na dolžino in šel skozi modul za žigosanje in nato skozi različne module za oblikovanje, zasnovane posebej za posamezen izdelek ali družino izdelkov.
Vse to se sliši zelo učinkovito – in je za paketno obdelavo. Vendar pa je pogosto nepraktično pretvoriti linijo za upogibanje valjev v proizvodnjo kompletov. Zaporedno oblikovanje različnih sklopov delov bo najverjetneje zahtevalo materiale različnih stopenj in debelin, kar bo zahtevalo menjavo kolutov. To lahko povzroči izpade do 10 minut – kratek čas za visoko/nizkoserijsko proizvodnjo, vendar veliko časa za visokohitrostno upogibno linijo.
Podobna ideja velja za tradicionalne zlagalnike, kjer sesalni mehanizem pobere posamezne obdelovance in jih dovaja na linijo za vtiskovanje in oblikovanje. Običajno imajo prostor le za eno velikost obdelovanca ali morda več obdelovancev različnih geometrij.
Za večino fleksibilnih žic, ki temeljijo na kompletih, je najprimernejši sistem polic. Stolp z regali lahko shrani na desetine različnih velikosti obdelovancev, ki jih je mogoče enega za drugim po potrebi vnašati v proizvodno linijo.
Avtomatizirana proizvodnja na osnovi kompleta zahteva tudi zanesljive postopke, zlasti ko gre za oblikovanje. Kdor je že delal na področju krivljenja pločevine ve, da so lastnosti pločevine različne. Debelina, kot tudi natezna trdnost in trdota, se lahko razlikujejo od lota do lota, kar vse spremeni značilnosti oblikovanja.
To ni večja težava pri samodejnem združevanju pregibnih linij. Izdelki in z njimi povezane proizvodne linije so običajno zasnovane tako, da dopuščajo razlike v materialih, zato mora biti celotna serija znotraj specifikacije. Toda včasih se material spremeni do te mere, da linija tega ne more nadomestiti. V teh primerih, če režete in oblikujete 100 delov in je nekaj delov izven specifikacij, lahko preprosto znova zaženete pet delov in v nekaj minutah boste imeli 100 delov za naslednjo operacijo.
V avtomatizirani krivilni liniji, ki temelji na kompletu, mora biti vsak del popoln. Da bi povečali produktivnost, te proizvodne linije, ki temeljijo na kompletih, delujejo visoko organizirano. Če je proizvodna linija zasnovana tako, da deluje v zaporedju, recimo sedem različnih odsekov, potem bo avtomatizacija potekala v tem zaporedju, od začetka linije do konca. Če je del #7 slab, ne morete znova zagnati dela #7, ker avtomatizacija ni programirana za obravnavo tega posameznega dela. Namesto tega morate ustaviti linijo in začeti znova z delom številka 1.
Da bi to preprečili, avtomatizirana pregibna linija uporablja lasersko merjenje kota v realnem času, ki hitro preveri vsak kot prepogibanja, kar stroju omogoča, da popravi nedoslednosti.
To preverjanje kakovosti je ključnega pomena za zagotovitev, da proizvodna linija podpira proces, ki temelji na kompletu. Ko se postopek izboljšuje, lahko proizvodna linija, ki temelji na kompletih, prihrani veliko časa s skrajšanjem dobavnih časov z mesecev in tednov na ure ali dni.
FABRICATOR je vodilna revija za proizvodnjo in oblikovanje jekla v Severni Ameriki. Revija objavlja novice, tehnične članke in zgodbe o uspehu, ki proizvajalcem omogočajo učinkovitejše delo. FABRICATOR je v industriji že od leta 1970.
Zdaj je na voljo popoln digitalni dostop do FABRICATOR-ja, ki omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Zdaj je na voljo popoln digitalni dostop do časopisa The Tube & Pipe Journal, ki omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Zdaj je na voljo popoln digitalni dostop do The Fabricator en Español, ki omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Andy Billman se pridruži podcastu The Fabricator, da bi spregovoril o svoji karieri v proizvodnji, idejah za Arise Industrial,…
Čas objave: 18. maj 2023