Figur 1. Ved CNC-bøjning, almindeligvis kendt som panelbøjning, klemmes metallet på plads, og de øverste og nederste bøjningsblade danner positive og negative flanger.
En typisk pladeværksted kan have en kombination af bukkesystemer. Selvfølgelig er bukkemaskiner de mest almindelige, men nogle butikker investerer også i andre formesystemer som bukning og panelfoldning. Alle disse systemer letter dannelsen af forskellige dele uden brug af specialværktøj.
Pladeformning i masseproduktion er også under udvikling. Sådanne fabrikker behøver ikke længere at stole på produktspecifikke værktøjer. De har nu en modulær linje til ethvert formningsbehov, der kombinerer panelbukning med en række automatiske former, fra hjørneformning til presning og valsebukning. Næsten alle disse moduler bruger små, produktspecifikke værktøjer til at udføre deres operationer.
Moderne automatiske pladebøjningslinjer bruger det generelle begreb "bøjning". Dette skyldes, at de tilbyder forskellige typer bøjning ud over det, der almindeligvis omtales som panelbøjning, også kendt som CNC-bøjning.
CNC-bøjning (se figur 1 og 2) er fortsat en af de mest almindelige processer på automatiserede produktionslinjer, primært på grund af dens fleksibilitet. Panelerne flyttes på plads ved hjælp af en robotarm (med karakteristiske "ben", der holder og flytter panelerne) eller et specielt transportbånd. Transportører har en tendens til at fungere godt, hvis arkene tidligere er blevet skåret med huller, hvilket gør dem vanskelige for robotten at flytte.
To fingre stikker ud fra bunden for at centrere delen før bøjning. Derefter sidder pladen under klemmen, som sænker og fikserer emnet på plads. En klinge, der krummer nedefra, bevæger sig opad og skaber en positiv kurve, og en klinge, der krummer fra oven, skaber en negativ kurve.
Tænk på bøjningen som et stort "C" med top- og bundblade i begge ender. Den maksimale hyldelængde bestemmes af halsen bag den buede klinge eller bagsiden af "C".
Denne proces øger bøjningshastigheden. En typisk flange, positiv eller negativ, kan dannes på et halvt sekund. Bevægelsen af det buede blad er trinløst variabel, hvilket giver dig mulighed for at skabe mange former, fra enkle til utrolig komplekse. Det giver også CNC-programmet mulighed for at ændre bøjningens udvendige radius ved at ændre den nøjagtige position af den bøjede plade. Jo tættere indsatsen er på spændeværktøjet, desto mindre er delens ydre radius omkring det dobbelte af materialets tykkelse.
Denne variable kontrol giver også fleksibilitet, når det kommer til bøjningssekvenser. I nogle tilfælde, hvis den endelige bøjning på den ene side er negativ (nedad), kan bøjningsbladet fjernes, og transportørmekanismen løfter emnet og transporterer det nedstrøms.
Traditionel panelbøjning har ulemper, især når det kommer til æstetisk vigtigt arbejde. Buede klinger har tendens til at bevæge sig på en sådan måde, at spidsen af klingen ikke bliver på ét sted under bøjningscyklussen. I stedet har det en tendens til at trække lidt, meget på samme måde som arket trækkes langs skulderradius under en kantpresses bøjningscyklus (selvom i panelbøjning opstår modstand kun, når bøjningsbladet og punkt-til-punkt-delen er i kontakt med den ydre overflade).
Gå ind i et rotationsbøjning, svarende til foldning på en separat maskine (se fig. 3). Under denne proces roteres bøjningsbjælken, så værktøjet forbliver i konstant kontakt med et sted på den ydre overflade af emnet. De fleste moderne automatiserede drejebøjningssystemer kan designes således, at drejebjælken kan bøjes op og ned efter behov. Det vil sige, at de kan drejes opad for at danne den positive flange, omplaceres for at rotere omkring den nye akse og derefter bøje den negative flange (og omvendt).
Figur 2. I stedet for en konventionel robotarm bruger denne panelbøjningscelle et specielt transportbånd til at manipulere emnet.
Nogle rotationsbøjningsoperationer, kendt som dobbeltrotationsbøjning, bruger to bjælker til at skabe specielle former, såsom Z-former, der inkluderer skiftende positive og negative bøjninger. Enkeltstrålesystemer kan folde disse former ved hjælp af rotation, men adgang til alle foldelinjer kræver drejning af arket. Dobbeltbjælkebøjningssystemet giver adgang til alle bøjningslinjer i en Z-bøjning uden at vende pladen.
Rotationsbøjning har sine begrænsninger. Hvis der kræves meget komplekse geometrier til en automatiseret applikation, er CNC-bukning med trinløs justerbar bevægelse af bukkebladene det bedste valg.
Problemet med rotationsknæk opstår også, når det sidste knæk er negativt. Mens bøjningsknivene i CNC-bukning kan bevæge sig bagud og sidelæns, kan de drejende bøjningsbjælker ikke bevæge sig på denne måde. Den sidste negative bøjning kræver, at nogen fysisk skubber den. Selvom dette er muligt i systemer, der kræver menneskelig indgriben, er det ofte upraktisk på fuldautomatiske bukkelinjer.
Automatiserede linjer er ikke begrænset til panelbukning og -foldning - de såkaldte "horisontal bukning" muligheder, hvor arket forbliver fladt, og hylderne foldes op eller ned. Andre støbeprocesser udvider mulighederne. Disse omfatter specialiserede operationer, der kombinerer kantpresse og rullebøjning. Denne proces blev opfundet til fremstilling af produkter såsom rulleskodder (se figur 4 og 5).
Forestil dig, at et emne bliver transporteret til en bukkestation. Fingrene glider emnet sideværts hen over børstebordet og mellem den øverste stanse og den nederste matrice. Som med andre automatiserede bukkeprocesser, er emnet centreret, og controlleren ved, hvor foldelinjen er, så der er ikke behov for en backgauge bag matricen.
For at udføre en bøjning med en kantpresse sænkes stansen ned i matricen, bøjningen udføres, og fingrene fører arket frem til næste bøjningslinje, ligesom en operatør ville gøre foran kantpressen. Operationen kan også udføre stødbøjning (også kendt som trinbøjning) langs radius, ligesom på en konventionel bukkemaskine.
Naturligvis, ligesom en kantpresse, efterlader bøjning af en læbe på en automatiseret produktionslinje et spor af bøjningslinjen. For bøjninger med store radier kan kun brug af kollision øge cyklustiden.
Det er her, rullebøjningsfunktionen kommer i spil. Når stansen og matricen er i bestemte positioner, bliver værktøjet effektivt til en rørbukker med tre ruller. Spidsen af det øverste stempel er den øverste "rulle", og tappene på den nederste V-matrice er de to nederste ruller. Maskinens fingre skubber arket og skaber en radius. Efter bøjning og rulning bevæger den øverste punch sig op og ud af vejen, hvilket giver plads til fingrene til at skubbe den støbte del fremad uden for arbejdsområdet.
Bøjninger på automatiserede systemer kan hurtigt skabe store, brede kurver. Men for nogle applikationer er der en hurtigere måde. Dette kaldes fleksibel variabel radius. Dette er en proprietær proces, der oprindeligt er udviklet til aluminiumskomponenter i belysningsindustrien (se figur 6).
For at få en idé om processen, tænk på, hvad der sker med tapen, når du skubber den mellem saksebladet og tommelfingeren. Han vrider sig. Den samme grundidé gælder for bøjninger med variabel radius, det er kun en let, blid berøring af værktøjet og radiussen dannes på en meget kontrolleret måde.
Figur 3. Ved bøjning eller foldning med rotation drejes bøjningsbjælken, så værktøjet forbliver i kontakt med ét sted på den ydre overflade af pladen.
Forestil dig et tyndt emne fastgjort på plads med materialet, der skal støbes, fuldt understøttet nedenunder. Bukkeværktøjet sænkes, presses mod materialet og føres frem mod griberen, der holder emnet. Værktøjets bevægelse skaber spænding og får metallet til at "snoe sig" bag det med en vis radius. Værktøjets kraft, der virker på metallet, bestemmer mængden af induceret spænding og den resulterende radius. Med denne bevægelse kan bøjningssystemet med variabel radius meget hurtigt skabe bøjninger med store radier. Og fordi et enkelt værktøj kan skabe en hvilken som helst radius (igen, formen bestemmes af det tryk, værktøjet påfører, ikke formen), kræver processen ikke specialværktøj til at bøje produktet.
At forme hjørner i metal er en unik udfordring. Opfindelse af en automatiseret proces til markedet for facade (beklædning) paneler. Denne proces eliminerer behovet for svejsning og giver smukt buede kanter, hvilket er vigtigt for høje kosmetiske krav såsom facader (se fig. 7).
Du starter med en tom form, der skæres ud, så den ønskede mængde materiale kan placeres i hvert hjørne. Et specialiseret bukkemodul skaber en kombination af skarpe hjørner og glatte radier i tilstødende flanger, hvilket skaber en "pre-bøjning"-udvidelse til efterfølgende hjørneformning. Til sidst skaber et hjørneværktøj (integreret i den samme eller en anden arbejdsstation) hjørnerne.
Når først en automatiseret produktionslinje er installeret, bliver den ikke et ubevægeligt monument. Det er som at bygge med legoklodser. Websteder kan tilføjes, omarrangeres og omdesignes. Antag, at en del i en samling tidligere krævede sekundær svejsning i et hjørne. For at forbedre fremstillingsevnen og reducere omkostningerne opgav ingeniører svejsninger og redesignede dele med nitte samlinger. I dette tilfælde kan en automatisk nittestation tilføjes til foldelinjen. Og da linjen er modulopbygget, skal den ikke skilles helt ad. Det er som at tilføje endnu en LEGO brik til en større helhed.
Alt dette gør automatisering mindre risikabel. Forestil dig en produktionslinje designet til at producere snesevis af forskellige dele i rækkefølge. Hvis denne linje bruger produktspecifikke værktøjer, og produktlinjen ændres, kan værktøjsomkostningerne være meget høje i betragtning af linjens kompleksitet.
Men med fleksible værktøjer kan nye produkter simpelthen kræve, at virksomheder omarrangerer Lego-klodser. Tilføj nogle blokke her, omarranger andre der, og du kan køre igen. Det er selvfølgelig ikke så nemt, men at omkonfigurere produktionslinjen er heller ikke en svær opgave.
Lego er en passende metafor for autoflex-linjer generelt, uanset om de har at gøre med partier eller sæt. De opnår produktionslinjestøbeydelsesniveauer med produktspecifikke værktøjer, men uden produktspecifikke værktøjer.
Hele fabrikker er gearet til masseproduktion, og det er ikke let at omdanne dem til komplet produktion. Omlægning af et helt anlæg kan kræve lange nedlukninger, hvilket er dyrt for et anlæg, der producerer hundredtusindvis eller endda millioner af enheder om året.
Men for nogle store pladebukningsoperationer, især for nye anlæg, der anvender den nye skifer, er det blevet muligt at danne store volumener baseret på kits. For den rigtige ansøgning kan belønningen være enorme. Faktisk har en europæisk producent reduceret leveringstiderne fra 12 uger til en dag.
Dette betyder ikke, at batch-til-kit konvertering ikke giver mening i eksisterende anlæg. Når alt kommer til alt, vil en reduktion af gennemløbstider fra uger til timer give et enormt investeringsafkast. Men for mange virksomheder kan forudgående omkostninger være for høje til at tage dette skridt. Men for nye eller helt nye linjer giver kit-baseret produktion økonomisk mening.
Ris. 4 I denne kombinerede bukkemaskine og valseformningsmodul kan pladen placeres og bukkes mellem stansen og matricen. I rulletilstand er stansen og matricen placeret, så materialet kan skubbes igennem for at danne en radius.
Når du designer en højvolumen produktionslinje baseret på kits, skal du nøje overveje fodringsmetoden. Bøjningslinjer kan designes til at modtage materiale direkte fra spoler. Materialet vil blive viklet af, fladtrykt, skåret i længden og ført gennem et stansemodul og derefter gennem forskellige formningsmoduler designet specifikt til et enkelt produkt eller produktfamilie.
Det lyder alt sammen meget effektivt – og det er til batchbehandling. Det er dog ofte upraktisk at konvertere en rullebukkelinje til kitproduktion. En sekventiel dannelse af et andet sæt dele vil højst sandsynligt kræve materialer af forskellige kvaliteter og tykkelser, hvilket kræver udskiftning af spoler. Dette kan resultere i nedetid på op til 10 minutter – en kort tid for høj/lav batchproduktion, men meget tid for en højhastigheds bukkelinje.
En lignende idé gælder for traditionelle stablere, hvor en sugemekanisme opfanger individuelle emner og fører dem til stanse- og formningslinjen. De har normalt kun plads til én emnestørrelse eller måske flere emner af forskellig geometri.
Til de fleste kit-baserede fleksible ledninger er et reolsystem bedst egnet. Reoltårnet kan opbevare snesevis af forskellige størrelser af emner, som kan føres ind i produktionslinjen en efter en efter behov.
Automatiseret kit-baseret produktion kræver også pålidelige processer, især når det kommer til støbning. Enhver, der har arbejdet inden for pladebukning, ved, at plademetals egenskaber er forskellige. Tykkelse, såvel som trækstyrke og hårdhed, kan variere fra parti til parti, som alle ændrer støbekarakteristika.
Dette er ikke et stort problem med automatisk gruppering af foldelinjer. Produkter og deres tilknyttede produktionslinjer er normalt designet til at tillade variationer i materialer, så hele batchen skal være inden for specifikationen. Men så igen, nogle gange ændrer materialet sig i en sådan grad, at linjen ikke kan kompensere for det. I disse tilfælde, hvis du skærer og former 100 dele, og nogle få dele er ude af specifikation, kan du blot køre fem dele igen, og på få minutter har du 100 dele til den næste operation.
I en kit-baseret automatiseret bukkelinje skal hver del være perfekt. For at maksimere produktiviteten fungerer disse kit-baserede produktionslinjer på en meget organiseret måde. Hvis en produktionslinje er designet til at køre i rækkefølge, f.eks. syv forskellige sektioner, så vil automatiseringen køre i den rækkefølge, fra begyndelsen af linjen til slutningen. Hvis del #7 er dårlig, kan du ikke bare køre del #7 igen, fordi automatiseringen ikke er programmeret til at håndtere den enkelte del. I stedet skal du stoppe linjen og starte forfra med varenummer 1.
For at forhindre dette bruger den automatiserede foldelinje laservinkelmåling i realtid, der hurtigt kontrollerer hver foldevinkel, hvilket gør det muligt for maskinen at korrigere uoverensstemmelser.
Dette kvalitetstjek er afgørende for at sikre, at produktionslinjen understøtter den kitbaserede proces. Efterhånden som processen forbedres, kan en kit-baseret produktionslinje spare en masse tid ved at reducere leveringstider fra måneder og uger til timer eller dage.
FABRICATOR er Nordamerikas førende magasin til fremstilling og formgivning af stål. Magasinet udgiver nyheder, tekniske artikler og succeshistorier, der gør det muligt for producenterne at udføre deres arbejde mere effektivt. FABRICATOR har været i branchen siden 1970.
Fuld digital adgang til FABRICATOR er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Fuld digital adgang til The Tube & Pipe Journal er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Fuld digital adgang til The Fabricator en Español er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Andy Billman slutter sig til The Fabricator-podcast for at fortælle om sin karriere inden for fremstilling, ideerne bag Arise Industrial,...
Indlægstid: 18. maj 2023