Obrázek 1. Při CNC ohýbání, běžně známém jako ohýbání panelů, je kov upnut na místě a horní a spodní ohýbací čepel tvoří kladné a záporné příruby.
Typická plechová dílna může mít kombinaci ohýbacích systémů. Nejběžnější jsou samozřejmě ohýbačky, ale některé obchody investují i do jiných tvarovacích systémů, jako je ohýbání a skládání panelů. Všechny tyto systémy usnadňují tvarování různých dílů bez použití specializovaných nástrojů.
Rozvíjí se i tváření plechu v hromadné výrobě. Takové továrny se již nemusí spoléhat na nástroje specifické pro daný produkt. Nyní mají modulární linku pro každou potřebu tváření, která kombinuje ohýbání panelů s různými automatizovanými tvary, od rohového tvarování po lisování a ohýbání válečkem. Téměř všechny tyto moduly používají k provádění svých operací malé nástroje specifické pro daný produkt.
Moderní automatické linky na ohýbání plechu používají obecný koncept „ohýbání“. Je to proto, že nabízejí různé typy ohýbání nad rámec toho, co se běžně označuje jako ohýbání panelů, známé také jako CNC ohýbání.
CNC ohýbání (viz obrázky 1 a 2) zůstává jedním z nejběžnějších procesů na automatizovaných výrobních linkách, a to především kvůli své flexibilitě. Panely se na místo posouvají pomocí robotického ramene (s charakteristickými „nohami“, které panely drží a pohybují) nebo speciálního dopravníkového pásu. Dopravníky obvykle fungují dobře, pokud byly plechy předtím vyříznuty s otvory, což robotu ztěžuje pohyb.
Zespodu trčí dva prsty, aby se díl před ohnutím vystředil. Poté se plech posadí pod svorku, která spustí a upevní obrobek na místě. Čepel, která se zakřivuje zespodu, se pohybuje nahoru, čímž vytváří pozitivní křivku, a čepel, která se zakřivuje shora, vytváří negativní křivku.
Představte si ohýbačku jako velké „C“ s horním a spodním břitem na obou koncích. Maximální délka police je určena krkem za zakřivenou čepelí nebo zadní částí „C“.
Tento proces zvyšuje rychlost ohýbání. Typická příruba, pozitivní nebo negativní, může být vytvořena během půl sekundy. Pohyb zakřivené čepele je nekonečně variabilní, což umožňuje vytvářet mnoho tvarů, od jednoduchých až po neuvěřitelně složité. Umožňuje také CNC programu změnit vnější poloměr ohybu změnou přesné polohy ohýbaného plechu. Čím blíže je břitová destička k upínacímu nástroji, tím menší je vnější poloměr dílu asi dvojnásobek tloušťky materiálu.
Toto variabilní ovládání také poskytuje flexibilitu, pokud jde o sekvence ohýbání. V některých případech, pokud je konečný ohyb na jedné straně negativní (směrem dolů), ohýbací nůž může být odstraněn a dopravníkový mechanismus zvedne obrobek a přepraví jej po proudu.
Tradiční ohýbání panelů má nevýhody, zejména pokud jde o esteticky důležité práce. Zakřivené čepele mají tendenci se pohybovat takovým způsobem, že špička čepele během ohýbacího cyklu nezůstává na jednom místě. Místo toho má tendenci se mírně táhnout, v podstatě stejným způsobem, jako je plech tažen podél poloměru ramene během cyklu ohýbání ohraňovacího lisu (ačkoli při ohýbání panelu vzniká odpor pouze tehdy, když se ohýbací nůž a bodový díl dotýkají vnější povrch).
Zadejte rotační ohyb, podobný skládání na samostatném stroji (viz obr. 3). Během tohoto procesu se ohýbací paprsek otáčí tak, aby nástroj zůstal v neustálém kontaktu s jedním místem na vnějším povrchu obrobku. Většina moderních automatizovaných otočných ohýbacích systémů může být navržena tak, aby se otočný nosník mohl ohýbat nahoru a dolů podle požadavků aplikace. To znamená, že je lze otočit nahoru, aby vytvořily kladnou přírubu, přemístit je tak, aby se otáčely kolem nové osy, a poté ohnout zápornou přírubu (a naopak).
Obrázek 2. Namísto konvenčního robotického ramena tato buňka pro ohýbání panelů používá k manipulaci s obrobkem speciální dopravníkový pás.
Některé operace rotačního ohýbání, známé jako dvojité rotační ohýbání, používají dva paprsky k vytvoření speciálních tvarů, jako jsou tvary Z, které zahrnují střídavé kladné a záporné ohyby. Jednonosné systémy mohou tyto tvary skládat pomocí rotace, ale přístup ke všem liniím skládání vyžaduje otočení listu. Dvojitý otočný ohybový systém umožňuje přístup ke všem ohybovým liniím v ohybu Z bez převrácení plechu.
Rotační ohýbání má svá omezení. Pokud jsou pro automatizovanou aplikaci vyžadovány velmi složité geometrie, je nejlepší volbou CNC ohýbání s plynule nastavitelným pohybem ohýbacích nožů.
Problém zalomení otáčení také nastává, když je poslední zalomení záporné. Zatímco ohýbací nože při CNC ohýbání se mohou pohybovat dozadu a do stran, soustružnické ohýbací nosníky se tímto způsobem pohybovat nemohou. Poslední negativní ohyb vyžaduje, aby ho někdo fyzicky zatlačil. I když je to možné v systémech vyžadujících lidský zásah, na plně automatizovaných ohýbacích linkách je to často nepraktické.
Automatizované linky se neomezují pouze na ohýbání a skládání panelů – tzv. možnosti „horizontálního ohýbání“, kdy plech zůstává plochý a police se skládají nahoru nebo dolů. Další formovací procesy rozšiřují možnosti. Patří mezi ně specializované operace kombinující lisovací brzdění a ohýbání válců. Tento proces byl vynalezen pro výrobu produktů, jako jsou roletové boxy (viz obrázky 4 a 5).
Představte si, že se obrobek přepravuje do ohýbací stanice. Prsty posouvají obrobek bočně přes stůl kartáče a mezi horní razník a spodní matrici. Stejně jako u jiných automatizovaných procesů ohýbání je obrobek vycentrován a řídicí jednotka ví, kde je linie ohybu, takže není potřeba zadní doraz za matricí.
Pro provedení ohybu s ohraňovacím lisem se razník spustí do matrice, provede se ohyb a prsty posunou plech k další ohybové linii, stejně jako by to udělal operátor před ohraňovacím lisem. Operace může také provádět rázové ohýbání (také známé jako krokové ohýbání) podél poloměru, stejně jako na konvenčním ohýbacím stroji.
Samozřejmě, stejně jako ohraňovací lis, ohýbání břitu na automatizované výrobní lince zanechává stopu po ohýbací lince. U ohybů s velkými poloměry může použití pouze kolize prodloužit dobu cyklu.
Zde vstupuje do hry funkce ohýbání válců. Když jsou razník a matrice v určitých polohách, nástroj se účinně změní na tříválcovou ohýbačku trubek. Špička horního razníku je horní „váleček“ a jazýčky spodního V-tvaru jsou dva spodní válečky. Prsty stroje tlačí plech a vytvářejí rádius. Po ohnutí a svinutí se horní razník posune nahoru a nepřekáží a ponechá prostor pro prsty, aby vytlačily tvarovaný díl dopředu mimo pracovní rozsah.
Ohyby na automatizovaných systémech mohou rychle vytvořit velké, široké křivky. Pro některé aplikace však existuje rychlejší způsob. Toto se nazývá flexibilní proměnný poloměr. Jedná se o patentovaný proces původně vyvinutý pro hliníkové komponenty v osvětlovacím průmyslu (viz obrázek 6).
Chcete-li získat představu o procesu, zamyslete se nad tím, co se stane s páskou, když ji posunete mezi čepel nůžek a palec. Zkroutí se. Stejná základní myšlenka platí pro ohyby s proměnným poloměrem, je to jen lehký, jemný dotek nástroje a poloměr se formuje velmi kontrolovaně.
Obrázek 3. Při ohýbání nebo skládání s rotací se ohýbací paprsek otáčí tak, aby nástroj zůstal v kontaktu s jedním místem na vnějším povrchu plechu.
Představte si tenký polotovar upevněný na místě s materiálem, který má být tvarován, plně podepřeným pod ním. Ohýbací nástroj se spustí, přitlačí k materiálu a posune se směrem k chapači, který drží obrobek. Pohyb nástroje vytváří napětí a způsobuje, že se kov za ním „kroutí“ o určitý poloměr. Síla nástroje působící na kov určuje velikost indukovaného napětí a výsledný poloměr. Díky tomuto pohybu může systém ohýbání s proměnným poloměrem velmi rychle vytvářet ohyby s velkým poloměrem. A protože jediný nástroj může vytvořit libovolný poloměr (opět platí, že tvar je určen tlakem, kterým nástroj působí, nikoli tvarem), proces nevyžaduje speciální nástroje k ohýbání produktu.
Tvarování rohů v plechu představuje jedinečnou výzvu. Vynález automatizovaného procesu pro trh s fasádními (obkladovými) panely. Tento proces eliminuje potřebu svařování a vytváří krásně zakřivené hrany, což je důležité pro vysoké kosmetické požadavky, jako jsou fasády (viz obr. 7).
Začnete s prázdným tvarem, který je vyříznut tak, aby bylo možné umístit požadované množství materiálu do každého rohu. Specializovaný modul ohýbání vytváří kombinaci ostrých rohů a hladkých poloměrů v přilehlých přírubách, čímž vytváří „předohybovou“ expanzi pro následné tvarování rohů. Nakonec rohy vytvoří rohový nástroj (integrovaný do stejné nebo jiné pracovní stanice).
Jakmile bude automatizovaná výrobní linka instalována, nestane se z ní nemovitá památka. Je to jako stavění z Lego kostek. Stránky lze přidávat, přeskupovat a předělávat. Předpokládejme, že součást v sestavě dříve vyžadovala sekundární svařování v rohu. Aby se zlepšila vyrobitelnost a snížily náklady, inženýři upustili od svarů a přepracovali díly s nýtovanými spoji. V tomto případě lze k linii ohybu přidat automatickou nýtovací stanici. A jelikož je linka modulární, není třeba ji úplně demontovat. Je to jako přidat další LEGO dílek do většího celku.
To vše činí automatizaci méně rizikovou. Představte si výrobní linku navrženou pro výrobu desítek různých dílů za sebou. Pokud tato linka používá nástroje specifické pro daný produkt a produktová řada se mění, náklady na nástroje mohou být vzhledem ke složitosti linky velmi vysoké.
Ale s flexibilními nástroji mohou nové produkty jednoduše vyžadovat, aby společnosti přeskupily kostky Lego. Sem přidejte nějaké bloky, tam přeuspořádejte jiné a můžete znovu běžet. Samozřejmě to není tak jednoduché, ale ani překonfigurování výrobní linky není obtížný úkol.
Lego je výstižná metafora pro autoflexové řady obecně, ať už jde o partie nebo sady. Dosahují úrovně výkonnosti odlévání na výrobní lince pomocí nástrojů specifických pro produkt, ale bez jakýchkoli nástrojů specifických pro produkt.
Celé továrny jsou zaměřeny na masovou výrobu a převést je na kompletní výrobu není jednoduché. Přeplánování celého závodu může vyžadovat dlouhé odstávky, což je nákladné pro závod, který vyrábí stovky tisíc nebo dokonce miliony jednotek ročně.
Pro některé operace ohýbání plechů ve velkém měřítku, zejména pro nové závody využívající novou břidlici, je však možné vytvářet velké objemy na základě souprav. Za správnou aplikaci mohou být odměny obrovské. Ve skutečnosti jeden evropský výrobce zkrátil dodací lhůty z 12 týdnů na jeden den.
To neznamená, že přeměna šarže na sadu nemá ve stávajících závodech smysl. Zkrácení dodacích lhůt z týdnů na hodiny totiž přinese obrovskou návratnost investic. Pro mnoho podniků však mohou být počáteční náklady na tento krok příliš vysoké. U nových nebo zcela nových řad má však výroba na bázi stavebnic ekonomický smysl.
Rýže. 4 V tomto kombinovaném ohýbacím stroji a modulu pro tváření válců lze plech umístit a ohnout mezi razník a matrici. V režimu válcování jsou razník a matrice umístěny tak, že materiál lze protlačit a vytvořit poloměr.
Při navrhování velkoobjemové výrobní linky založené na soupravách pečlivě zvažte způsob podávání. Ohýbací linky mohou být navrženy tak, aby přijímaly materiál přímo ze svitků. Materiál bude odvíjen, zploštěn, nařezán na délku a bude procházet lisovacím modulem a poté různými formovacími moduly navrženými speciálně pro jeden produkt nebo produktovou řadu.
To vše zní velmi efektivně – a je to pro dávkové zpracování. Často je však nepraktické převést linku na ohýbání rolí na výrobu souprav. Postupné vytváření jiné sady dílů bude s největší pravděpodobností vyžadovat materiály různých jakostí a tlouštěk, což vyžaduje výměnu cívek. To může mít za následek prostoje až 10 minut – krátká doba pro vysoko/nízkosériovou výrobu, ale hodně času pro vysokorychlostní ohýbací linku.
Podobná myšlenka platí pro tradiční zakladače, kde sací mechanismus nabírá jednotlivé obrobky a podává je do lisovací a tvářecí linky. Obvykle mají místo pouze pro jednu velikost obrobku nebo možná několik obrobků různých geometrií.
Pro většinu flexibilních drátů na bázi sady se nejlépe hodí policový systém. Stojanová věž pojme desítky různých velikostí obrobků, které lze podle potřeby po jednom zavádět do výrobní linky.
Automatizovaná výroba na bázi stavebnic také vyžaduje spolehlivé procesy, zejména pokud jde o lisování. Každý, kdo pracoval v oboru ohýbání plechů, ví, že vlastnosti plechu jsou různé. Tloušťka, stejně jako pevnost v tahu a tvrdost, se mohou lišit od šarže k šarži, což všechny mění vlastnosti lisování.
Při automatickém seskupování linií ohybu to není zásadní problém. Produkty a jejich přidružené výrobní linky jsou obvykle navrženy tak, aby umožňovaly variace materiálů, takže celá šarže musí být v rámci specifikace. Ale zase někdy se materiál změní do takové míry, že to linka nedokáže vyrovnat. V těchto případech, pokud řežete a tvarujete 100 dílů a několik dílů je mimo specifikaci, můžete jednoduše znovu spustit pět dílů a za pár minut budete mít 100 dílů pro další operaci.
V automatizované ohýbací lince založené na soupravách musí být každý díl dokonalý. Pro maximalizaci produktivity pracují tyto výrobní linky založené na sadách vysoce organizovaným způsobem. Pokud je výrobní linka navržena tak, aby běžela v sekvenci, řekněme v sedmi různých sekcích, pak automatizace poběží v tomto pořadí, od začátku linky do konce. Pokud je díl č. 7 špatný, nemůžete znovu spustit díl č. 7, protože automatika není naprogramována tak, aby zvládla tento jediný díl. Místo toho musíte zastavit linku a začít znovu s číslem dílu 1.
Aby se tomu zabránilo, automatizovaná linka ohybu používá laserové měření úhlu v reálném čase, které rychle kontroluje každý úhel ohybu, což umožňuje stroji opravit nesrovnalosti.
Tato kontrola kvality je zásadní pro zajištění toho, že výrobní linka podporuje proces založený na soupravě. Jak se proces zlepšuje, může výrobní linka založená na soupravách ušetřit spoustu času tím, že zkrátí dobu realizace z měsíců a týdnů na hodiny nebo dny.
FABRICATOR je přední severoamerický časopis pro výrobu a tváření oceli. Časopis publikuje novinky, technické články a příběhy o úspěchu, které výrobcům umožňují dělat jejich práci efektivněji. FABRICATOR působí v oboru od roku 1970.
Nyní je k dispozici plný digitální přístup k FABRICATOR, který poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Nyní je k dispozici plně digitální přístup k The Tube & Pipe Journal, který poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Nyní je k dispozici plně digitální přístup k The Fabricator en Español, který poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Andy Billman se připojuje k podcastu The Fabricator, aby hovořil o své kariéře ve výrobě, myšlenkách, které stojí za Arise Industrial,…
Čas odeslání: 18. května 2023