Figura 1. În îndoirea CNC, cunoscută în mod obișnuit sub denumirea de îndoire a panourilor, metalul este prins pe loc, iar lamele de îndoire de sus și de jos formează flanșe pozitive și negative.
Un atelier tipic de tablă poate avea o combinație de sisteme de îndoire. Desigur, mașinile de îndoit sunt cele mai comune, dar unele magazine investesc și în alte sisteme de formare, cum ar fi îndoirea și plierea panourilor. Toate aceste sisteme facilitează formarea diferitelor părți fără utilizarea unor instrumente specializate.
Se dezvoltă și formarea tablei în producția de masă. Astfel de fabrici nu mai trebuie să se bazeze pe instrumente specifice produsului. Acum au o linie modulară pentru fiecare nevoie de formare, combinând îndoirea panourilor cu o varietate de forme automate, de la formarea colțurilor la presare și îndoirea ruloului. Aproape toate aceste module folosesc instrumente mici, specifice produsului, pentru a-și desfășura operațiunile.
Liniile moderne de îndoire automată a tablei utilizează conceptul general de „îndoire”. Acest lucru se datorează faptului că oferă diferite tipuri de îndoire dincolo de ceea ce este denumit în mod obișnuit îndoirea panoului, cunoscută și sub denumirea de îndoire CNC.
Îndoirea CNC (vezi figurile 1 și 2) rămâne unul dintre cele mai comune procese pe liniile automate de producție, în principal datorită flexibilității sale. Panourile sunt mutate la locul lor folosind un braț robot (cu „picioare” caracteristice care țin și mișcă panourile) sau o bandă transportoare specială. Transportoarele tind să funcționeze bine dacă foile au fost tăiate anterior cu găuri, ceea ce face dificilă mișcarea robotului.
Două degete ies din partea de jos pentru a centra piesa înainte de a se îndoi. După aceea, foaia se așează sub clemă, care coboară și fixează piesa de prelucrat la loc. O lamă care se curbează de jos se mișcă în sus, creând o curbă pozitivă, iar o lamă care se curbează de sus creează o curbă negativă.
Gândiți-vă la îndoitorul ca la un „C” mare cu lamele de sus și de jos la ambele capete. Lungimea maximă a raftului este determinată de gâtul din spatele lamei curbate sau din spatele „C”.
Acest proces crește viteza de îndoire. O flanșă tipică, pozitivă sau negativă, poate fi formată într-o jumătate de secundă. Mișcarea lamei curbate este infinit variabilă, permițându-vă să creați multe forme, de la simple la incredibil de complexe. De asemenea, permite programului CNC să modifice raza exterioară a îndoirii prin schimbarea poziției exacte a plăcii îndoite. Cu cât insertul este mai aproape de instrumentul de prindere, cu atât raza exterioară a piesei este mai mică de aproximativ două ori grosimea materialului.
Acest control variabil oferă, de asemenea, flexibilitate atunci când vine vorba de secvențe de îndoire. În unele cazuri, dacă îndoirea finală pe o parte este negativă (în jos), lama de îndoire poate fi îndepărtată, iar mecanismul transportor ridică piesa de prelucrat și o transportă în aval.
Îndoirea tradițională a panourilor are dezavantaje, mai ales când vine vorba de lucrări importante din punct de vedere estetic. Lamele curbate tind să se miște în așa fel încât vârful lamei să nu rămână într-un singur loc în timpul ciclului de îndoire. În schimb, tinde să tragă ușor, mai mult în același mod în care foaia este târâtă de-a lungul razei umărului în timpul ciclului de îndoire a unei prese de frână (deși la îndoirea panoului, rezistența apare doar atunci când lama de îndoire și piesă contactează punct la punct. suprafața exterioară).
Introduceți o îndoire de rotație, similară cu plierea pe o mașină separată (vezi fig. 3). În timpul acestui proces, grinda de îndoire este rotită astfel încât unealta să rămână în contact constant cu un punct de pe suprafața exterioară a piesei de prelucrat. Cele mai moderne sisteme automate de îndoire pivotantă pot fi proiectate astfel încât grinda pivotantă să se poată îndoi în sus și în jos, conform cerințelor aplicației. Adică, ele pot fi rotite în sus pentru a forma flanșa pozitivă, repoziționate pentru a se roti în jurul noii axe și apoi îndoită flanșa negativă (și invers).
Figura 2. În locul unui braț robot convențional, această celulă de îndoire a panoului folosește o bandă transportoare specială pentru a manipula piesa de prelucrat.
Unele operații de îndoire rotațională, cunoscute sub denumirea de îndoire dublă rotativă, folosesc două grinzi pentru a crea forme speciale, cum ar fi formele Z, care includ îndoiri alternative pozitive și negative. Sistemele cu un singur fascicul pot plia aceste forme prin rotație, dar accesul la toate liniile de pliere necesită întoarcerea foii. Sistemul de îndoire cu pivot cu fascicul dublu permite accesul la toate liniile de îndoire într-o îndoire în Z fără a răsturna tabla.
Îndoirea prin rotație are limitările sale. Dacă sunt necesare geometrii foarte complexe pentru o aplicație automată, îndoirea CNC cu mișcare reglabilă infinit a lamelor de îndoire este cea mai bună alegere.
Problema îndoirii de rotație apare și atunci când ultima îndoire este negativă. În timp ce lamele de îndoire în îndoirea CNC se pot mișca înapoi și lateral, grinzile de îndoire de rotire nu se pot deplasa în acest fel. Îndoirea negativă finală necesită ca cineva să o împingă fizic. Deși acest lucru este posibil în sistemele care necesită intervenție umană, este adesea nepractic pe liniile de îndoire complet automatizate.
Liniile automate nu se limitează la îndoirea și plierea panourilor - așa-numitele opțiuni de „îndoire orizontală”, în care foaia rămâne plată și rafturile sunt pliate în sus sau în jos. Alte procese de turnare extind posibilitățile. Acestea includ operațiuni specializate care combină frânarea presei și îndoirea ruloului. Acest procedeu a fost inventat pentru fabricarea de produse precum cutiile de rulouri (vezi figurile 4 și 5).
Imaginați-vă că o piesă de prelucrat este transportată la o stație de îndoire. Degetele glisează piesa de prelucrat lateral peste masa periei și între poansonul superior și matrița inferioară. Ca și în cazul altor procese automate de îndoire, piesa de prelucrat este centrată și controlerul știe unde se află linia de pliere, astfel încât nu este nevoie de un ecartament din spate în spatele matriței.
Pentru a efectua o îndoire cu o presă frână, poansonul este coborât în matriță, se face îndoirea, iar degetele avansează foaia la următoarea linie de îndoire, exact așa cum ar face un operator în fața presei. Operația poate efectua, de asemenea, îndoirea la impact (cunoscută și ca îndoire în trepte) de-a lungul razei, la fel ca la o mașină de îndoit convențională.
Desigur, la fel ca o presă de frână, îndoirea unei buze pe o linie de producție automată lasă o urmă a liniei de îndoire. Pentru curbele cu raze mari, utilizarea numai a coliziunii poate crește durata ciclului.
Aici intră în joc funcția de îndoire a rolului. Când poansonul și matrița sunt în anumite poziții, unealta se transformă efectiv într-un îndoitor de țevi cu trei role. Vârful poansonului superior este „rola” de sus, iar urechile matriței în V de jos sunt cele două role inferioare. Degetele mașinii împing foaia, creând o rază. După îndoire și rostogolire, poansonul superior se mișcă în sus și în afara drumului, lăsând spațiu pentru ca degetele să împingă piesa turnată înainte în afara zonei de lucru.
Îndoirile sistemelor automate pot crea rapid curbe mari și largi. Dar pentru unele aplicații există o modalitate mai rapidă. Aceasta se numește rază variabilă flexibilă. Acesta este un proces proprietar dezvoltat inițial pentru componentele din aluminiu din industria iluminatului (vezi Figura 6).
Pentru a vă face o idee despre proces, gândiți-vă la ce se întâmplă cu banda când o glisați între lama foarfecei și degetul mare. Se răsucește. Aceeași idee de bază se aplică îndoielilor cu rază variabilă, este doar o atingere ușoară și blândă a sculei, iar raza este formată într-un mod foarte controlat.
Figura 3. La îndoire sau pliere cu rotație, grinda de îndoire este rotită astfel încât unealta să rămână în contact cu un loc de pe suprafața exterioară a foii.
Imaginați-vă un semifabricat subțire fixat pe loc, cu materialul de turnat sprijinit complet dedesubt. Instrumentul de îndoire este coborât, apăsat pe material și avansat spre prinderea care ține piesa de prelucrat. Mișcarea unealtei creează tensiune și determină ca metalul să se „răușească” în spatele lui pe o anumită rază. Forța sculei care acționează asupra metalului determină cantitatea de tensiune indusă și raza rezultată. Cu această mișcare, sistemul de îndoire cu rază variabilă poate crea foarte rapid curbe cu rază mare. Și pentru că o singură unealtă poate crea orice rază (din nou, forma este determinată de presiunea pe care o aplică unealta, nu de formă), procesul nu necesită instrumente speciale pentru a îndoi produsul.
Modelarea colțurilor din tablă reprezintă o provocare unică. Invenția unui proces automatizat pentru piața panourilor de fațadă (placare). Acest proces elimină necesitatea sudării și produce margini frumos curbate, ceea ce este important pentru cerințe cosmetice ridicate, cum ar fi fațade (vezi fig. 7).
Începi cu o formă goală care este decupată astfel încât cantitatea dorită de material să poată fi plasată în fiecare colț. Un modul de îndoire specializat creează o combinație de colțuri ascuțite și raze netede în flanșele adiacente, creând o expansiune „pre-îndoire” pentru formarea ulterioară a colțurilor. În cele din urmă, un instrument de viraj (integrat în aceeași stație de lucru sau în altă stație de lucru) creează colțurile.
Odată instalată o linie de producție automată, aceasta nu va deveni un monument imobil. Este ca și cum ai construi cu cărămizi Lego. Site-urile pot fi adăugate, rearanjate și reproiectate. Să presupunem că o piesă dintr-un ansamblu a necesitat anterior sudare secundară la un colț. Pentru a îmbunătăți fabricabilitatea și a reduce costurile, inginerii au abandonat sudurile și au reproiectat piesele cu îmbinări nituite. În acest caz, la linia de pliere poate fi adăugată o stație de nituire automată. Și, deoarece linia este modulară, nu trebuie să fie complet demontată. Este ca și cum ai adăuga o altă piesă LEGO la un întreg mai mare.
Toate acestea fac automatizarea mai puțin riscantă. Imaginați-vă o linie de producție concepută pentru a produce zeci de piese diferite în secvență. Dacă această linie utilizează instrumente specifice produsului și linia de produse se modifică, costurile cu scule pot fi foarte mari, având în vedere complexitatea liniei.
Dar, cu instrumente flexibile, noile produse pot cere pur și simplu companiilor să rearanjeze cărămizile Lego. Adăugați câteva blocuri aici, rearanjați altele acolo și puteți rula din nou. Desigur, nu este atât de ușor, dar nici reconfigurarea liniei de producție nu este o sarcină dificilă.
Lego este o metaforă potrivită pentru liniile autoflex în general, indiferent dacă au de-a face cu loturi sau seturi. Ei ating niveluri de performanță de turnare a liniei de producție cu instrumente specifice produsului, dar fără instrumente specifice produsului.
Fabrici întregi sunt orientate spre producția de masă, iar transformarea lor în producție completă nu este ușoară. Reprogramarea unei întregi fabrici poate necesita opriri lungi, ceea ce este costisitor pentru o fabrică care produce sute de mii sau chiar milioane de unități pe an.
Cu toate acestea, pentru unele operațiuni de îndoire a tablei la scară largă, în special pentru instalațiile noi care folosesc ardezia nouă, a devenit posibil să se formeze volume mari pe baza de truse. Pentru aplicația corectă, recompensele pot fi uriașe. De fapt, un producător european a redus termenele de livrare de la 12 săptămâni la o zi.
Acest lucru nu înseamnă că conversia lot în kit nu are sens în instalațiile existente. La urma urmei, reducerea timpilor de livrare de la săptămâni la ore va oferi o rentabilitate uriașă a investiției. Dar pentru multe companii, costul inițial poate fi prea mare pentru a face acest pas. Cu toate acestea, pentru linii noi sau complet noi, producția bazată pe kit are sens economic.
Orez. 4 În această mașină de îndoit combinată și modul de rulare, foaia poate fi plasată și îndoită între poanson și matriță. În modul de rulare, poansonul și matrița sunt poziționate astfel încât materialul să poată fi împins pentru a forma o rază.
Când proiectați o linie de producție de mare volum bazată pe truse, luați în considerare cu atenție metoda de alimentare. Liniile de îndoire pot fi proiectate pentru a accepta material direct din bobine. Materialul va fi derulat, aplatizat, tăiat la lungime și trecut printr-un modul de ștanțare și apoi prin diverse module de formare concepute special pentru un singur produs sau familie de produse.
Toate acestea sună foarte eficient – și sunt pentru procesarea în lot. Cu toate acestea, este adesea nepractic să se transforme o linie de îndoire cu role în producția de kit. Formarea secvențială a unui set diferit de piese va necesita cel mai probabil materiale de diferite grade și grosimi, necesitând schimbarea bobinelor. Acest lucru poate duce la timpi de nefuncționare de până la 10 minute – un timp scurt pentru producția de lot mare/mică, dar mult timp pentru o linie de îndoire de mare viteză.
O idee similară se aplică stivuitoarelor tradiționale, în care un mecanism de aspirație preia piesele individuale și le alimentează pe linia de ștanțare și formare. De obicei, au loc doar pentru o singură dimensiune a piesei de prelucrat sau poate mai multe piese de prelucrat cu geometrii diferite.
Pentru majoritatea cablurilor flexibile bazate pe kit, un sistem de rafturi este cel mai potrivit. Turnul de rack poate stoca zeci de dimensiuni diferite de piese de prelucrat, care pot fi introduse în linia de producție una câte una după cum este necesar.
Producția automatizată bazată pe truse necesită, de asemenea, procese fiabile, mai ales când vine vorba de turnare. Oricine a lucrat în domeniul îndoirii tablei știe că proprietățile tablei sunt diferite. Grosimea, precum și rezistența la tracțiune și duritatea, pot varia de la lot la lot, toate acestea modificând caracteristicile de turnare.
Aceasta nu este o problemă majoră cu gruparea automată a liniilor de pliere. Produsele și liniile lor de producție asociate sunt de obicei proiectate pentru a permite variații ale materialelor, astfel încât întregul lot trebuie să se încadreze în specificații. Dar, din nou, uneori materialul se schimbă într-o asemenea măsură încât linia nu poate compensa. În aceste cazuri, dacă tăiați și modelați 100 de piese și câteva piese sunt în afara specificațiilor, puteți pur și simplu să reluați cinci piese și în câteva minute veți avea 100 de piese pentru următoarea operație.
Într-o linie de îndoire automată bazată pe kit, fiecare piesă trebuie să fie perfectă. Pentru a maximiza productivitatea, aceste linii de producție bazate pe truse funcționează într-un mod extrem de organizat. Dacă o linie de producție este proiectată să ruleze în secvență, să zicem șapte secțiuni diferite, atunci automatizarea va rula în acea secvență, de la începutul liniei până la sfârșit. Dacă partea #7 este proastă, nu puteți rula din nou partea #7, deoarece automatizarea nu este programată să se ocupe de acea singură parte. În schimb, trebuie să opriți linia și să începeți de la capăt cu numărul piesei 1.
Pentru a preveni acest lucru, linia automată de pliere utilizează măsurarea unghiului cu laser în timp real care verifică rapid fiecare unghi de pliere, permițând mașinii să corecteze inconsecvențele.
Această verificare a calității este esențială pentru a se asigura că linia de producție susține procesul bazat pe kit. Pe măsură ce procesul se îmbunătățește, o linie de producție bazată pe kit poate economisi mult timp prin reducerea timpilor de livrare de la luni și săptămâni la ore sau zile.
FABRICATOR este cea mai importantă revistă de fabricare și formare a oțelului din America de Nord. Revista publică știri, articole tehnice și povești de succes care permit producătorilor să-și facă treaba mai eficient. FABRICATOR este în industrie din 1970.
Accesul digital complet la FABRICATOR este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Accesul digital complet la The Tube & Pipe Journal este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Accesul digital complet la The Fabricator en Español este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Andy Billman se alătură podcastului The Fabricator pentru a vorbi despre cariera sa în producție, ideile din spatele Arise Industrial,...
Ora postării: 18-mai-2023