Figura 1. Na flexión CNC, comunmente coñecida como flexión do panel, o metal está fixado no seu lugar e as láminas de flexión superior e inferior forman bridas positivas e negativas.
Unha tenda de chapa típica pode ter unha combinación de sistemas de dobrado. Por suposto, as máquinas de dobrado son as máis comúns, pero algunhas tendas tamén están a investir noutros sistemas de conformación como o dobrado e o dobrado de paneis. Todos estes sistemas facilitan a formación de varias pezas sen o uso de ferramentas especializadas.
Tamén se está a desenvolver a formación de chapas na produción en masa. Tales fábricas xa non precisan depender de ferramentas específicas do produto. Agora teñen unha liña modular para cada necesidade de conformación, combinando o dobrado de paneis cunha variedade de formas automatizadas, desde a conformación de esquinas ata o prensado e o dobrado por rolo. Case todos estes módulos usan pequenas ferramentas específicas do produto para levar a cabo as súas operacións.
As modernas liñas automáticas de dobrado de chapa usan o concepto xeral de "flexión". Isto débese a que ofrecen diferentes tipos de flexión máis aló do que se denomina comúnmente flexión de paneles, tamén coñecida como flexión CNC.
O plegado CNC (ver figuras 1 e 2) segue sendo un dos procesos máis habituais nas liñas de produción automatizadas, principalmente pola súa flexibilidade. Os paneis móvense ao seu lugar mediante un brazo robótico (con "pernas" características que suxeitan e moven os paneis) ou unha cinta transportadora especial. As cintas transportadoras adoitan funcionar ben se as follas foron previamente cortadas con buratos, o que dificulta o movemento do robot.
Dous dedos saen da parte inferior para centrar a parte antes de dobrarse. Despois diso, a folla sitúase debaixo da abrazadeira, que baixa e fixa a peza de traballo no seu lugar. Unha lámina que se curva desde abaixo móvese cara arriba, creando unha curva positiva, e unha lámina que se curva desde arriba crea unha curva negativa.
Pense na dobladora como unha gran "C" con láminas superior e inferior nos dous extremos. A lonxitude máxima do estante está determinada polo pescozo detrás da lámina curva ou a parte traseira da "C".
Este proceso aumenta a velocidade de flexión. Unha brida típica, positiva ou negativa, pódese formar en medio segundo. O movemento da lámina curva é infinitamente variable, o que lle permite crear moitas formas, desde simples ata incriblemente complexas. Tamén permite que o programa CNC cambie o raio exterior da curva cambiando a posición exacta da placa dobrada. Canto máis preto estea a inserción da ferramenta de suxeición, menor será o raio exterior da peza aproximadamente o dobre do grosor do material.
Este control variable tamén proporciona flexibilidade cando se trata de secuencias de flexión. Nalgúns casos, se a curva final dun lado é negativa (cara abaixo), a folla dobradora pódese eliminar e o mecanismo transportador levanta a peza de traballo e transpórtaa augas abaixo.
O dobrado de paneis tradicional ten desvantaxes, especialmente cando se trata de traballos de importancia estética. As láminas curvas tenden a moverse de tal xeito que a punta da lámina non quede nun lugar durante o ciclo de flexión. Pola contra, tende a arrastrarse lixeiramente, moi do mesmo xeito que a folla é arrastrada ao longo do raio do ombreiro durante o ciclo de dobrado dunha prensa plegadora (aínda que no dobrado do panel, a resistencia só se produce cando a lámina de dobrado e a peza en contacto punto a punto). a superficie exterior).
Introduza unha curva de rotación, semellante a dobrar nunha máquina separada (ver fig. 3). Durante este proceso, a viga de flexión xira para que a ferramenta permaneza en contacto constante cun punto da superficie exterior da peza. A maioría dos modernos sistemas automatizados de curvatura xiratoria poden deseñarse para que a viga xiratoria poida dobrarse cara arriba e abaixo segundo o requira a aplicación. É dicir, pódense xirar cara arriba para formar a brida positiva, reposicionarse para xirar arredor do novo eixe e, a continuación, dobrar a brida negativa (e viceversa).
Figura 2. En lugar dun brazo de robot convencional, esta célula de dobrado de paneles usa unha cinta transportadora especial para manipular a peza de traballo.
Algunhas operacións de flexión rotacional, coñecidas como flexión rotacional dobre, usan dúas vigas para crear formas especiais, como formas Z que inclúen curvas positivas e negativas alternadas. Os sistemas dun só feixe poden dobrar estas formas mediante a rotación, pero o acceso a todas as liñas de dobramento require xirar a folla. O sistema de dobrado do pivote de dobre viga permite o acceso a todas as liñas de curvatura nun dobrado en Z sen darlle a volta á folla.
A flexión rotacional ten as súas limitacións. Se son necesarias xeometrías moi complexas para unha aplicación automatizada, o dobrado CNC con movemento infinitamente axustable das láminas dobradoras é a mellor opción.
O problema de torcedura de rotación tamén ocorre cando a última torcedura é negativa. Mentres que as láminas de flexión en flexión CNC poden moverse cara atrás e cara a lado, as vigas de flexión de xiro non poden moverse deste xeito. A curva negativa final require que alguén o empurra fisicamente. Aínda que isto é posible en sistemas que requiren intervención humana, moitas veces é pouco práctico en liñas de dobrado totalmente automatizadas.
As liñas automatizadas non se limitan ao dobrado e dobrado de paneis: as chamadas opcións de "flexión horizontal", onde a folla permanece plana e os estantes están dobrados cara arriba ou abaixo. Outros procesos de moldeo amplían as posibilidades. Estes inclúen operacións especializadas que combinan o freado de prensa e o dobrado. Este proceso foi inventado para a fabricación de produtos como caixas de persianas (ver figuras 4 e 5).
Imaxina que unha peza de traballo está a ser transportada a unha estación de dobrado. Os dedos deslizan a peza lateralmente sobre a mesa de cepillo e entre o punzón superior e a matriz inferior. Do mesmo xeito que con outros procesos de dobrado automatizados, a peza de traballo está centrada e o controlador sabe onde está a liña de dobrado, polo que non é necesario un calibre traseiro detrás da matriz.
Para realizar unha curva cunha prensa plegadora, báixase o punzón na matriz, faise a curva e os dedos avanzan a folla ata a seguinte liña de plegado, tal e como faría un operario diante da prensa plegadora. A operación tamén pode realizar flexión por impacto (tamén coñecida como flexión por pasos) ao longo do radio, igual que nunha máquina de flexión convencional.
Por suposto, do mesmo xeito que unha prensa dobradora, dobrar un labio nunha liña de produción automatizada deixa un rastro da liña de curva. Para curvas con radios grandes, usar só colisión pode aumentar o tempo de ciclo.
Aquí é onde entra en xogo a función de flexión do rolo. Cando o punzón e a matriz están en determinadas posicións, a ferramenta convértese efectivamente nun dobrador de tubos de tres rolos. A punta do punzón superior é o "rolo" superior e as pestanas do troquel en V inferior son os dous rolos inferiores. Os dedos da máquina empuxan a folla, creando un radio. Despois de dobrar e rodar, o punzón superior móvese cara arriba e fóra do camiño, deixando espazo para que os dedos empuxan a parte moldeada cara adiante fóra do rango de traballo.
As curvas dos sistemas automatizados poden crear rapidamente curvas grandes e amplas. Pero para algunhas aplicacións hai un xeito máis rápido. Isto chámase radio variable flexible. Este é un proceso propietario desenvolvido orixinalmente para compoñentes de aluminio na industria da iluminación (ver Figura 6).
Para facerse unha idea do proceso, pense no que ocorre coa cinta cando a desliza entre a folla das tesoiras e o polgar. El torce. A mesma idea básica aplícase ás curvas de raio variable, só é un toque suave e suave da ferramenta e o raio fórmase dun xeito moi controlado.
Figura 3. Ao dobrar ou dobrar con rotación, a viga dobradora rótase para que a ferramenta permaneza en contacto cun lugar da superficie exterior da folla.
Imaxina un branco fino fixado no seu lugar co material a moldear totalmente apoiado debaixo. Báixase a ferramenta de dobrado, presiona contra o material e avanza cara á pinza que suxeita a peza de traballo. O movemento da ferramenta crea tensión e fai que o metal se "torce" detrás dela nun determinado radio. A forza da ferramenta que actúa sobre o metal determina a cantidade de tensión inducida e o raio resultante. Con este movemento, o sistema de curvatura de radio variable pode crear curvas de gran radio moi rapidamente. E debido a que unha única ferramenta pode crear calquera raio (de novo, a forma está determinada pola presión que aplica a ferramenta, non pola forma), o proceso non require ferramentas especiais para dobrar o produto.
Formar cantos en chapa presenta un desafío único. Invención dun proceso automatizado para o mercado de paneles de fachadas (revestimentos). Este proceso elimina a necesidade de soldar e produce bordos ben curvados, o que é importante para requisitos estéticos elevados, como fachadas (ver fig. 7).
Comeza cunha forma baleira que se recorta para que se poida colocar a cantidade de material desexada en cada esquina. Un módulo de dobrado especializado crea unha combinación de esquinas afiadas e radios suaves nas bridas adxacentes, creando unha expansión "predobrada" para a formación de cantos posterior. Finalmente, unha ferramenta de curva (integrada na mesma estación de traballo ou noutra) crea as esquinas.
Unha vez instalada unha liña de produción automatizada, non pasará a ser un monumento inamovible. É como construír con ladrillos de Lego. Os sitios pódense engadir, reorganizar e redeseñar. Supoña que unha peza dun conxunto requiría previamente soldadura secundaria nunha esquina. Para mellorar a manufacturabilidade e reducir os custos, os enxeñeiros abandonaron as soldaduras e redeseñaron pezas con xuntas remachadas. Neste caso, pódese engadir unha estación de remachado automática á liña de dobrado. E dado que a liña é modular, non é necesario desmantela por completo. É como engadir outra peza de LEGO a un conxunto máis grande.
Todo isto fai que a automatización sexa menos arriscada. Imaxina unha liña de produción deseñada para producir decenas de pezas diferentes en secuencia. Se esta liña usa ferramentas específicas para o produto e a liña de produtos cambia, os custos de ferramentas poden ser moi elevados dada a complexidade da liña.
Pero con ferramentas flexibles, os novos produtos poden simplemente requirir que as empresas reorganicen os ladrillos de Lego. Engade algúns bloques aquí, reorganiza outros alí e poderás executar de novo. Por suposto, non é tan sinxelo, pero reconfigurar a liña de produción tampouco é unha tarefa difícil.
Lego é unha metáfora axeitada para as liñas autoflex en xeral, tanto se tratan de lotes como de conxuntos. Acadan niveis de rendemento de fundición na liña de produción con ferramentas específicas do produto, pero sen ferramentas específicas do produto.
Fábricas enteiras están orientadas á produción en masa, e convertelas en produción completa non é doado. A reprogramación dunha planta enteira pode requirir longas paradas, o que é custoso para unha planta que produce centos de miles ou mesmo millóns de unidades ao ano.
Non obstante, para algunhas operacións de dobrado de chapas a gran escala, especialmente para novas plantas que usan a nova lousa, fíxose posible formar grandes volumes a partir de kits. Para a aplicación correcta, as recompensas poden ser enormes. De feito, un fabricante europeo reduciu os prazos de entrega de 12 semanas a un día.
Isto non quere dicir que a conversión de lote a kit non teña sentido nas plantas existentes. Despois de todo, reducir os prazos de entrega de semanas a horas proporcionará un enorme retorno do investimento. Pero para moitas empresas, o custo inicial pode ser demasiado alto para dar este paso. Non obstante, para liñas novas ou completamente novas, a produción baseada en kits ten sentido económico.
Arroz. 4 Nesta máquina de dobrar e módulo de perfilado combinados, a folla pódese colocar e dobrar entre o punzón e a matriz. No modo de laminación, o punzón e a matriz colócanse de xeito que o material poida ser empuxado para formar un radio.
Ao deseñar unha liña de produción de gran volume baseada en kits, considere coidadosamente o método de alimentación. As liñas de flexión poden deseñarse para aceptar material directamente das bobinas. O material desenrolarase, aplanarase, cortarase a medida e pasarase por un módulo de estampación e despois por varios módulos de conformación deseñados especificamente para un só produto ou familia de produtos.
Todo isto parece moi eficiente, e é para o procesamento por lotes. Non obstante, moitas veces é pouco práctico converter unha liña de dobrado de rolos en produción de kits. Formar secuencialmente un conxunto diferente de pezas probablemente requirirá materiais de diferentes calidades e grosores, o que requira cambiar bobinas. Isto pode producir un tempo de inactividade de ata 10 minutos: un tempo curto para a produción de lotes alto/baixo, pero moito tempo para unha liña de dobrado de alta velocidade.
Unha idea similar aplícase aos empilhadores tradicionais, onde un mecanismo de succión recolle pezas individuais e as alimenta á liña de estampación e conformación. Normalmente só teñen espazo para un tamaño de peza de traballo ou quizais varias pezas de diferentes xeometrías.
Para a maioría dos cables flexibles baseados en kits, é o máis adecuado un sistema de estanterías. A torre de rack pode almacenar decenas de pezas de diferentes tamaños, que poden ser introducidas na liña de produción unha a unha segundo sexa necesario.
A produción automatizada baseada en kits tamén require procesos fiables, especialmente cando se trata de moldes. Calquera persoa que traballou no campo da flexión da chapa sabe que as propiedades da chapa son diferentes. O grosor, así como a resistencia á tracción e a dureza, poden variar de lote a lote, todo o que cambia as características do moldeado.
Este non é un problema importante coa agrupación automática de liñas de dobramento. Os produtos e as súas liñas de produción asociadas adoitan deseñarse para permitir variacións nos materiais, polo que todo o lote debe estar dentro das especificacións. Pero, de novo, ás veces o material cambia ata tal punto que a liña non pode compensalo. Nestes casos, se está a cortar e dar forma a 100 pezas e algunhas pezas están fóra das especificacións, simplemente pode volver executar cinco pezas e en poucos minutos terá 100 pezas para a seguinte operación.
Nunha liña de dobrado automatizada baseada en kits, cada peza debe ser perfecta. Para maximizar a produtividade, estas liñas de produción baseadas en kits funcionan de forma moi organizada. Se unha liña de produción está deseñada para funcionar en secuencia, digamos sete seccións diferentes, entón a automatización executarase nesa secuencia, desde o principio ata o final da liña. Se a parte #7 é mala, non podes executar de novo a parte #7 porque a automatización non está programada para xestionar esa única parte. Pola contra, cómpre deter a liña e comezar de novo coa parte número 1.
Para evitar isto, a liña de dobrado automatizada usa a medición do ángulo láser en tempo real que verifica rapidamente cada ángulo de dobramento, permitindo que a máquina corrixa inconsistencias.
Este control de calidade é fundamental para garantir que a liña de produción admite o proceso baseado en kits. A medida que o proceso mellora, unha liña de produción baseada en kits pode aforrar moito tempo reducindo os prazos de entrega de meses e semanas a horas ou días.
FABRICATOR é a principal revista de fabricación e conformación de aceiro de América do Norte. A revista publica noticias, artigos técnicos e casos de éxito que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva na industria dende 1970.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The FABRICATOR, que ofrece un acceso sinxelo a valiosos recursos do sector.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The Tube & Pipe Journal, que ofrece un fácil acceso a valiosos recursos da industria.
Xa está dispoñible o acceso dixital completo a The Fabricator en Español, que proporciona un acceso sinxelo a valiosos recursos do sector.
Andy Billman únese ao podcast The Fabricator para falar da súa carreira na fabricación, as ideas detrás de Arise Industrial,...
Hora de publicación: 18-maio-2023