Figur 1. Ved CNC-bøying, vanligvis kjent som panelbøying, klemmes metallet på plass og de øvre og nedre bøyebladene danner positive og negative flenser.
En typisk platebutikk kan ha en kombinasjon av bøyesystemer. Selvfølgelig er bøyemaskiner det vanligste, men noen butikker satser også på andre formingssystemer som bøying og panelbretting. Alle disse systemene letter dannelsen av ulike deler uten bruk av spesialverktøy.
Plateforming i masseproduksjon er også under utvikling. Slike fabrikker trenger ikke lenger stole på produktspesifikke verktøy. De har nå en modulær linje for ethvert formingsbehov, og kombinerer panelbøying med en rekke automatiserte former, fra hjørneforming til pressing og rullebøying. Nesten alle disse modulene bruker små, produktspesifikke verktøy for å utføre operasjonene sine.
Moderne automatiske bøyelinjer for metallplater bruker det generelle konseptet "bøying". Dette er fordi de tilbyr forskjellige typer bøying utover det som vanligvis refereres til som panelbøying, også kjent som CNC-bøying.
CNC-bøying (se figur 1 og 2) er fortsatt en av de vanligste prosessene på automatiserte produksjonslinjer, hovedsakelig på grunn av dens fleksibilitet. Panelene flyttes på plass ved hjelp av en robotarm (med karakteristiske "ben" som holder og beveger panelene) eller et spesielt transportbånd. Transportører har en tendens til å fungere bra hvis arkene tidligere har blitt kuttet med hull, noe som gjør dem vanskelige for roboten å bevege seg.
To fingre stikker ut fra bunnen for å sentrere delen før de bøyes. Etter det sitter arket under klemmen, som senker og fester arbeidsstykket på plass. Et blad som krummer nedenfra beveger seg oppover, og skaper en positiv kurve, og et blad som krummer ovenfra lager en negativ kurve.
Tenk på bøyemaskinen som en stor "C" med topp- og bunnblader i begge ender. Maksimal hyllelengde bestemmes av halsen bak det buede bladet eller baksiden av "C".
Denne prosessen øker bøyehastigheten. En typisk flens, positiv eller negativ, kan dannes på et halvt sekund. Bevegelsen til det buede bladet er uendelig variabel, slik at du kan lage mange former, fra enkle til utrolig komplekse. Det lar også CNC-programmet endre den ytre radiusen til bøyningen ved å endre den nøyaktige posisjonen til den bøyde platen. Jo nærmere innsatsen er klemverktøyet, jo mindre er den ytre radiusen til delen omtrent dobbelt så tykkelsen på materialet.
Denne variable kontrollen gir også fleksibilitet når det kommer til bøyesekvenser. I noen tilfeller, hvis den endelige bøyningen på den ene siden er negativ (nedover), kan bøyebladet fjernes og transportørmekanismen løfter arbeidsstykket og transporterer det nedstrøms.
Tradisjonell panelbøyning har ulemper, spesielt når det gjelder estetisk viktig arbeid. Buede blader har en tendens til å bevege seg på en slik måte at tuppen av bladet ikke forblir på ett sted under bøyesyklusen. I stedet har den en tendens til å trekke seg litt, omtrent på samme måte som arket blir dratt langs skulderradiusen under en kantpresses bøyesyklus (selv om det ved panelbøying oppstår motstand bare når bøyebladet og punkt-til-punkt-delen kommer i kontakt med den ytre overflaten).
Gå inn i en rotasjonsbøy, lik bretting på en separat maskin (se fig. 3). Under denne prosessen roteres bøyebjelken slik at verktøyet forblir i konstant kontakt med ett sted på den ytre overflaten av arbeidsstykket. De fleste moderne automatiserte svingbare bøyesystemer kan utformes slik at svingbjelken kan bøye seg opp og ned etter behov. Det vil si at de kan roteres oppover for å danne den positive flensen, reposisjoneres for å rotere rundt den nye aksen, og deretter bøye den negative flensen (og omvendt).
Figur 2. I stedet for en vanlig robotarm, bruker denne panelbøyecellen et spesielt transportbånd for å manipulere arbeidsstykket.
Noen rotasjonsbøyningsoperasjoner, kjent som dobbel rotasjonsbøyning, bruker to bjelker for å lage spesielle former som Z-former som inkluderer alternerende positive og negative bend. Enkeltstrålesystemer kan brette disse formene ved hjelp av rotasjon, men tilgang til alle brettelinjer krever å snu arket. Bøyesystemet med dobbel bjelke gir tilgang til alle bøyelinjer i en Z-bøy uten å snu arket.
Rotasjonsbøyning har sine begrensninger. Hvis svært komplekse geometrier kreves for en automatisert applikasjon, er CNC-bøying med trinnløs justerbar bevegelse av bøyebladene det beste valget.
Rotasjonsknekkingsproblemet oppstår også når den siste knekken er negativ. Mens bøyebladene i CNC-bøying kan bevege seg bakover og sidelengs, kan ikke de svingende bøyebjelkene bevege seg på denne måten. Den siste negative bøyningen krever at noen fysisk skyver den. Selv om dette er mulig i systemer som krever menneskelig inngripen, er det ofte upraktisk på helautomatiske bøyelinjer.
Automatiserte linjer er ikke begrenset til panelbøying og -bretting - de såkalte "horisontal bøying"-alternativene, der arket forblir flatt og hyllene brettes opp eller ned. Andre støpeprosesser utvider mulighetene. Disse inkluderer spesialiserte operasjoner som kombinerer kantpress og rullebøying. Denne prosessen ble oppfunnet for produksjon av produkter som rulleskodder (se figur 4 og 5).
Tenk deg at et arbeidsstykke blir transportert til en bøyestasjon. Fingrene skyver arbeidsstykket sideveis over børstebordet og mellom den øvre stansen og den nedre dysen. Som med andre automatiserte bøyeprosesser er arbeidsstykket sentrert og kontrolleren vet hvor brettelinjen er, så det er ikke behov for en bakmåler bak dysen.
For å utføre en bøyning med en kantpress, senkes stansen ned i dysen, bøyningen gjøres, og fingrene fører arket til neste bøyelinje, akkurat som en operatør ville gjort foran kantpressen. Operasjonen kan også utføre slagbøying (også kjent som trinnbøying) langs radius, akkurat som på en konvensjonell bøyemaskin.
Selvfølgelig, akkurat som en kantpress, etterlater det å bøye en leppe på en automatisert produksjonslinje et spor av bøyelinjen. For bøyninger med store radier kan bruk av kun kollisjon øke syklustiden.
Det er her rullebøyingsfunksjonen kommer inn. Når stansen og dysen er i visse posisjoner, blir verktøyet effektivt til en trevals rørbøyer. Spissen av den øverste stansen er den øverste "rullen", og tappene på den nederste V-dysen er de to nederste valsene. Fingrene på maskinen skyver arket og skaper en radius. Etter bøying og rulling beveger toppstansen seg opp og ut av veien, og gir rom for fingrene til å skyve den støpte delen fremover utenfor arbeidsområdet.
Bend på automatiserte systemer kan raskt skape store, brede kurver. Men for noen applikasjoner er det en raskere måte. Dette kalles fleksibel variabel radius. Dette er en proprietær prosess som opprinnelig ble utviklet for aluminiumskomponenter i belysningsindustrien (se figur 6).
For å få en ide om prosessen, tenk på hva som skjer med båndet når du skyver det mellom saksebladet og tommelen. Han vrir seg. Den samme grunnideen gjelder for bøyninger med variabel radius, det er bare en lett, skånsom berøring av verktøyet og radiusen dannes på en veldig kontrollert måte.
Figur 3. Ved bøying eller bretting med rotasjon roteres bøyebjelken slik at verktøyet forblir i kontakt med ett sted på arkets ytre overflate.
Se for deg et tynt emne festet på plass med materialet som skal støpes fullt støttet under. Bøyeverktøyet senkes, presses mot materialet og føres mot griperen som holder arbeidsstykket. Bevegelsen av verktøyet skaper spenning og får metallet til å "vri" bak det med en viss radius. Kraften til verktøyet som virker på metallet bestemmer mengden indusert spenning og den resulterende radius. Med denne bevegelsen kan bøyesystemet med variabel radius lage bøyninger med store radier veldig raskt. Og fordi et enkelt verktøy kan skape en hvilken som helst radius (igjen, formen bestemmes av trykket verktøyet påfører, ikke formen), krever ikke prosessen spesialverktøy for å bøye produktet.
Å forme hjørner i metall er en unik utfordring. Oppfinnelse av en automatisert prosess for markedet for fasadeplater (kledning). Denne prosessen eliminerer behovet for sveising og gir vakkert buede kanter, noe som er viktig for høye kosmetiske krav som fasader (se fig. 7).
Du starter med en tom form som skjæres ut slik at ønsket mengde materiale kan plasseres i hvert hjørne. En spesialisert bøyemodul skaper en kombinasjon av skarpe hjørner og glatte radier i tilstøtende flenser, og skaper en "pre-bend" ekspansjon for påfølgende hjørneforming. Til slutt lager et hjørneverktøy (integrert i samme eller en annen arbeidsstasjon) hjørnene.
Når en automatisert produksjonslinje er installert, vil den ikke bli et ubevegelig monument. Det er som å bygge med legoklosser. Nettsteder kan legges til, omorganiseres og redesignes. Anta at en del i en sammenstilling tidligere krevde sekundærsveising ved et hjørne. For å forbedre produksjonsevnen og redusere kostnadene, forlot ingeniører sveiser og redesignet deler med klinkede skjøter. I dette tilfellet kan en automatisk naglestasjon legges til brettelinjen. Og siden linjen er modulær, trenger den ikke demonteres helt. Det er som å legge til en annen LEGO-bit til en større helhet.
Alt dette gjør automatisering mindre risikabelt. Se for deg en produksjonslinje designet for å produsere dusinvis av forskjellige deler i rekkefølge. Hvis denne linjen bruker produktspesifikke verktøy og produktlinjen endres, kan verktøykostnadene være svært høye gitt linjens kompleksitet.
Men med fleksible verktøy kan nye produkter ganske enkelt kreve at bedrifter omorganiserer legoklosser. Legg til noen blokker her, omorganiser andre der, og du kan kjøre igjen. Det er selvfølgelig ikke så lett, men å rekonfigurere produksjonslinjen er heller ikke en vanskelig oppgave.
Lego er en passende metafor for autoflex-linjer generelt, enten de har å gjøre med partier eller sett. De oppnår produksjonslinjestøpeytelsesnivåer med produktspesifikke verktøy, men uten produktspesifikke verktøy.
Hele fabrikker er rettet mot masseproduksjon, og å gjøre dem om til komplett produksjon er ikke lett. Omplanlegging av et helt anlegg kan kreve lange driftsstanser, noe som er kostbart for et anlegg som produserer hundretusener eller til og med millioner av enheter per år.
Men for noen storskala platebøyningsoperasjoner, spesielt for nye anlegg som bruker den nye skiferen, har det blitt mulig å danne store volumer basert på sett. For den riktige applikasjonen kan belønningen være enorme. Faktisk har én europeisk produsent redusert ledetiden fra 12 uker til én dag.
Dette er ikke å si at batch-to-kit-konvertering ikke gir mening i eksisterende anlegg. Tross alt vil det å redusere ledetiden fra uker til timer gi en enorm avkastning på investeringen. Men for mange bedrifter kan forhåndskostnaden være for høy til å ta dette trinnet. For nye eller helt nye linjer er imidlertid settbasert produksjon økonomisk fornuftig.
Ris. 4 I denne kombinerte bøyemaskinen og valseformingsmodulen kan arket plasseres og bøyes mellom stansen og dysen. I rullemodus er stansen og dysen plassert slik at materialet kan skyves gjennom for å danne en radius.
Når du designer en høyvolumsproduksjonslinje basert på sett, bør du nøye vurdere fôringsmetoden. Bøyelinjer kan utformes for å ta imot materiale direkte fra spoler. Materialet vil vikles av, flates, kuttes i lengde og føres gjennom en stemplingsmodul og deretter gjennom ulike formingsmoduler designet spesielt for et enkelt produkt eller produktfamilie.
Alt dette høres veldig effektivt ut – og det er for batchbehandling. Imidlertid er det ofte upraktisk å konvertere en rullebøyelinje til settproduksjon. Å danne et annet sett med deler i rekkefølge vil mest sannsynlig kreve materialer av forskjellige kvaliteter og tykkelser, noe som krever bytte av spoler. Dette kan resultere i nedetid på opptil 10 minutter – kort tid for høy/lav batchproduksjon, men mye tid for en høyhastighets bøyelinje.
En lignende idé gjelder tradisjonelle stablere, der en sugemekanisme plukker opp individuelle arbeidsstykker og mater dem til stemplings- og formingslinjen. De har vanligvis bare plass til én arbeidsstykkestørrelse eller kanskje flere arbeidsstykker med forskjellig geometri.
For de fleste kit-baserte fleksible ledninger er et hyllesystem best egnet. Stativtårnet kan lagre dusinvis av forskjellige størrelser av arbeidsstykker, som kan mates inn i produksjonslinjen en etter en etter behov.
Automatisert settbasert produksjon krever også pålitelige prosesser, spesielt når det kommer til støping. Alle som har jobbet innen platebøying vet at egenskapene til platemetall er forskjellige. Tykkelse, samt strekkfasthet og hardhet, kan variere fra parti til parti, som alle endrer støpeegenskaper.
Dette er ikke et stort problem med automatisk gruppering av foldelinjer. Produkter og tilhørende produksjonslinjer er vanligvis utformet for å tillate variasjoner i materialer, så hele partiet må være innenfor spesifikasjonene. Men igjen, noen ganger endres materialet i en slik grad at linjen ikke kan kompensere for det. I disse tilfellene, hvis du skjærer og former 100 deler og noen få deler er ute av spesifikasjonen, kan du ganske enkelt kjøre fem deler på nytt og i løpet av noen få minutter har du 100 deler til neste operasjon.
I en kit-basert automatisert bøyelinje må hver del være perfekt. For å maksimere produktiviteten opererer disse settbaserte produksjonslinjene på en svært organisert måte. Hvis en produksjonslinje er designet for å kjøre i rekkefølge, si syv forskjellige seksjoner, vil automatiseringen kjøre i den sekvensen, fra begynnelsen av linjen til slutten. Hvis del #7 er dårlig, kan du ikke bare kjøre del #7 igjen fordi automatiseringen ikke er programmert til å håndtere den enkelte delen. I stedet må du stoppe linjen og begynne på nytt med delnummer 1.
For å forhindre dette bruker den automatiserte brettelinjen sanntids laservinkelmåling som raskt sjekker hver brettevinkel, slik at maskinen kan korrigere inkonsekvenser.
Denne kvalitetskontrollen er avgjørende for å sikre at produksjonslinjen støtter den settbaserte prosessen. Etter hvert som prosessen forbedres, kan en settbasert produksjonslinje spare mye tid ved å redusere ledetiden fra måneder og uker til timer eller dager.
FABRICATOR er Nord-Amerikas ledende magasin for stålproduksjon og forming. Magasinet publiserer nyheter, tekniske artikler og suksesshistorier som gjør det mulig for produsenter å gjøre jobben sin mer effektivt. FABRICATOR har vært i bransjen siden 1970.
Full digital tilgang til FABRICATOR er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Full digital tilgang til The Tube & Pipe Journal er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Full digital tilgang til The Fabricator en Español er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Andy Billman blir med i The Fabricator-podcasten for å snakke om sin karriere innen produksjon, ideene bak Arise Industrial,...
Innleggstid: 18. mai 2023