Slika 1. Kod CNC savijanja, obično poznatog kao savijanje panela, metal je stegnut na mjestu, a gornja i donja oštrica za savijanje formiraju pozitivne i negativne rubove.
Tipična radionica za obradu lima može imati kombinaciju sustava za savijanje. Naravno, strojevi za savijanje su najčešći, ali neke trgovine također ulažu u druge sustave oblikovanja kao što su savijanje i preklapanje ploča. Svi ti sustavi olakšavaju izradu različitih dijelova bez upotrebe specijaliziranih alata.
Također se razvija oblikovanje lima u masovnoj proizvodnji. Takve se tvornice više ne moraju oslanjati na alate specifične za proizvod. Sada imaju modularnu liniju za sve potrebe oblikovanja, kombinirajući savijanje ploča s različitim automatiziranim oblicima, od oblikovanja kutova do prešanja i savijanja u valjku. Gotovo svi ovi moduli koriste male alate specifične za proizvod za izvođenje svojih operacija.
Suvremene automatske linije za savijanje lima koriste opći koncept "savijanja". To je zato što nude različite vrste savijanja izvan onoga što se obično naziva savijanje ploča, također poznato kao CNC savijanje.
CNC savijanje (vidi slike 1 i 2) ostaje jedan od najčešćih procesa na automatiziranim proizvodnim linijama, uglavnom zbog svoje fleksibilnosti. Ploče se pomiču na mjesto pomoću robotske ruke (s karakterističnim „nogama” koje drže i pomiču ploče) ili posebne pokretne trake. Transporteri obično rade dobro ako su listovi prethodno izrezani s rupama, što otežava njihovo pomicanje robotu.
Dva prsta strše s dna da centriraju dio prije savijanja. Nakon toga, list sjeda ispod stezaljke, koja se spušta i fiksira obradak na mjestu. Oštrica koja je zakrivljena odozdo pomiče se prema gore, stvarajući pozitivnu krivulju, a oštrica koja je zakrivljena odozgo stvara negativnu krivulju.
Zamislite savijačicu kao veliko "C" s gornjim i donjim noževima na oba kraja. Najveća duljina polica određena je vratom iza zakrivljene oštrice ili stražnjom stranom "C".
Ovaj proces povećava brzinu savijanja. Tipična prirubnica, pozitivna ili negativna, može se oblikovati u pola sekunde. Kretanje zakrivljene oštrice je beskonačno promjenjivo, što vam omogućuje stvaranje mnogih oblika, od jednostavnih do nevjerojatno složenih. Također omogućuje CNC programu promjenu vanjskog radijusa savijanja promjenom točnog položaja savijene ploče. Što je umetak bliže steznom alatu, to je manji vanjski radijus dijela otprilike dvostruko veći od debljine materijala.
Ova varijabilna kontrola također pruža fleksibilnost kada su u pitanju sekvence savijanja. U nekim slučajevima, ako je završno savijanje na jednoj strani negativno (prema dolje), oštrica za savijanje se može ukloniti i transportni mehanizam podiže obradak i prenosi ga nizvodno.
Tradicionalno savijanje panela ima nedostataka, posebno kada se radi o estetski važnom poslu. Zakrivljene oštrice nastoje se kretati na takav način da vrh oštrice ne ostane na jednom mjestu tijekom ciklusa savijanja. Umjesto toga, ima tendenciju laganog povlačenja, otprilike na isti način na koji se lim vuče duž radijusa ramena tijekom ciklusa savijanja kočnice (iako se kod savijanja panela otpor javlja samo kada oštrica za savijanje i dio od točke do točke dodiruju vanjska površina).
Unesite rotacijsko savijanje, slično savijanju na zasebnom stroju (vidi sl. 3). Tijekom ovog procesa, greda za savijanje se okreće tako da alat ostaje u stalnom kontaktu s jednom točkom na vanjskoj površini izratka. Većina modernih automatiziranih zakretnih sustava za savijanje može se dizajnirati tako da se zakretna greda može savijati prema gore i dolje prema zahtjevima primjene. Odnosno, mogu se rotirati prema gore kako bi oblikovali pozitivnu rubnicu, premjestiti da se okreću oko nove osi, a zatim saviti negativnu rubnicu (i obrnuto).
Slika 2. Umjesto konvencionalne robotske ruke, ova ćelija za savijanje panela koristi posebnu pokretnu traku za manipuliranje obratkom.
Neke operacije rotacijskog savijanja, poznate kao dvostruko rotacijsko savijanje, koriste dvije grede za stvaranje posebnih oblika kao što su Z-oblici koji uključuju izmjenične pozitivne i negativne zavoje. Sustavi s jednom gredom mogu savijati ove oblike rotacijom, ali pristup svim linijama savijanja zahtijeva okretanje lista. Sustav zakretnog savijanja s dvostrukom gredom omogućuje pristup svim linijama savijanja u Z-savijanju bez okretanja lima.
Rotacijsko savijanje ima svoja ograničenja. Ako su za automatiziranu primjenu potrebne vrlo složene geometrije, CNC savijanje s beskonačno podesivim kretanjem oštrica za savijanje je najbolji izbor.
Problem rotacijskog kinka također se javlja kada je posljednji kink negativan. Dok se oštrice za savijanje kod CNC savijanja mogu kretati unatrag i u stranu, okretne grede za savijanje ne mogu se kretati na ovaj način. Konačni negativni zavoj zahtijeva nekoga da ga fizički gurne. Iako je to moguće u sustavima koji zahtijevaju ljudsku intervenciju, često je nepraktično na potpuno automatiziranim linijama za savijanje.
Automatizirane linije nisu ograničene na savijanje i preklapanje panela – takozvane opcije "horizontalnog savijanja", gdje ploča ostaje ravna, a police se presavijaju gore ili dolje. Ostali postupci kalupljenja proširuju mogućnosti. To uključuje specijalizirane operacije koje kombiniraju kočenje preše i savijanje valjaka. Ovaj postupak je izumljen za proizvodnju proizvoda kao što su kutije za rolete (vidi slike 4 i 5).
Zamislite da se obradak transportira do stanice za savijanje. Prsti klize obradak bočno preko stola četke i između gornjeg probijača i donjeg kalupa. Kao i kod drugih automatiziranih procesa savijanja, izradak je centriran i upravljač zna gdje je linija savijanja, tako da nema potrebe za stražnjim mjeračem iza matrice.
Za izvođenje savijanja s kočnicom za prešu, probijač se spušta u matricu, savija se i prsti pomiču lim do sljedeće linije savijanja, baš kao što bi to radio operater ispred kočnice za prešu. Operacija također može izvesti udarno savijanje (poznato i kao stepenasto savijanje) duž radijusa, baš kao na konvencionalnom stroju za savijanje.
Naravno, baš poput preše, savijanje usne na automatiziranoj proizvodnoj liniji ostavlja trag linije savijanja. Za zavoje s velikim radijusima, korištenje samo sudara može povećati vrijeme ciklusa.
Ovdje dolazi do izražaja značajka savijanja valjaka. Kada su probijač i matrica u određenim položajima, alat se učinkovito pretvara u savijač cijevi s tri valjka. Vrh gornjeg izbijača je gornji "valjak", a jezičci donje V-matrice su dva donja valjka. Prsti stroja guraju list, stvarajući radijus. Nakon savijanja i kotrljanja, gornji izbijač se pomiče prema gore i s puta, ostavljajući prostor za prste da gurnu oblikovani dio naprijed izvan radnog područja.
Zavoji na automatiziranim sustavima mogu brzo stvoriti velike, široke krivulje. Ali za neke aplikacije postoji brži način. To se naziva fleksibilni varijabilni radijus. Ovo je zaštićeni proces izvorno razvijen za aluminijske komponente u industriji rasvjete (vidi sliku 6).
Da biste dobili predodžbu o procesu, razmislite što se događa s trakom kada je gurnete između oštrice škara i palca. On se uvija. Ista osnovna ideja odnosi se na savijanja promjenjivog radijusa, to je samo lagani, nježni dodir alata i radijus se oblikuje na vrlo kontroliran način.
Slika 3. Kod savijanja ili preklapanja rotacijom, greda za savijanje se okreće tako da alat ostaje u kontaktu s jednim mjestom na vanjskoj površini lima.
Zamislite tanku prazninu fiksiranu na mjestu s materijalom koji se oblikuje potpuno poduprtim ispod. Alat za savijanje se spušta, pritišće na materijal i pomiče prema hvataljki koja drži izradak. Kretanje alata stvara napetost i uzrokuje "uvijanje" metala iza njega za određeni radijus. Sila alata koja djeluje na metal određuje količinu inducirane napetosti i rezultirajući polumjer. Ovim kretanjem sustav savijanja s promjenjivim radijusom može vrlo brzo stvoriti zavoje velikog radijusa. A budući da jedan alat može stvoriti bilo koji radijus (opet, oblik je određen pritiskom koji alat primjenjuje, a ne oblikom), postupak ne zahtijeva posebne alate za savijanje proizvoda.
Oblikovanje kutova u limu predstavlja jedinstven izazov. Izum automatiziranog procesa za tržište fasadnih (obložnih) ploča. Ovaj proces eliminira potrebu za zavarivanjem i proizvodi lijepo zakrivljene rubove, što je važno za visoke kozmetičke zahtjeve kao što su fasade (vidi sl. 7).
Počinjete s praznim oblikom koji je izrezan tako da se u svaki kut može staviti željena količina materijala. Specijalizirani modul za savijanje stvara kombinaciju oštrih kutova i glatkih radijusa u susjednim prirubnicama, stvarajući ekspanziju prije savijanja za naknadno oblikovanje kutova. Na kraju, kutove stvara alat za zakretanje (integriran u istu ili drugu radnu stanicu).
Jednom instalirana automatizirana proizvodna linija neće postati nepokretni spomenik. To je kao da gradite s Lego kockama. Stranice se mogu dodavati, preuređivati i redizajnirati. Pretpostavimo da je dio u sklopu prethodno zahtijevao sekundarno zavarivanje na uglu. Kako bi poboljšali proizvodnost i smanjili troškove, inženjeri su odustali od zavarivanja i redizajnirali dijelove sa zakovicama. U tom slučaju, automatska stanica za zakivanje može se dodati liniji savijanja. A budući da je linija modularna, ne treba je potpuno rastaviti. To je kao da dodajete još jedan LEGO komad većoj cjelini.
Sve to čini automatizaciju manje rizičnom. Zamislite proizvodnu liniju dizajniranu za proizvodnju desetaka različitih dijelova u nizu. Ako ova linija koristi alate specifične za proizvod i linija proizvoda se mijenja, troškovi alata mogu biti vrlo visoki s obzirom na složenost linije.
Ali uz fleksibilne alate, novi proizvodi mogu jednostavno zahtijevati od tvrtki da preslože Lego kockice. Dodajte neke blokove ovdje, preuredite druge ondje i možete ponovno trčati. Naravno, to nije tako jednostavno, ali ni rekonfiguracija proizvodne linije nije težak zadatak.
Lego je prikladna metafora za autoflex linije općenito, bilo da se radi o lotovima ili setovima. Oni postižu razine performansi lijevanja proizvodne linije s alatima specifičnim za proizvod, ali bez alata specifičnih za proizvod.
Čitave tvornice usmjerene su na masovnu proizvodnju, a pretvoriti ih u kompletnu proizvodnju nije lako. Promjena rasporeda cijele tvornice može zahtijevati duge zastoje, što je skupo za tvornicu koja proizvodi stotine tisuća ili čak milijune jedinica godišnje.
Međutim, za neke velike operacije savijanja lima, posebno za nove pogone koji koriste novi škriljevac, postalo je moguće oblikovati velike količine na temelju kompleta. Za pravu primjenu, nagrade mogu biti ogromne. Zapravo, jedan europski proizvođač smanjio je vrijeme isporuke s 12 tjedana na jedan dan.
To ne znači da konverzija serije u komplet nema smisla u postojećim postrojenjima. Napokon, smanjenje vremena isporuke s tjedana na sate omogućit će ogroman povrat ulaganja. Ali za mnoge tvrtke početni trošak može biti previsok da bi poduzeli ovaj korak. Međutim, za nove ili potpuno nove linije, proizvodnja temeljena na kompletima ima ekonomskog smisla.
Riža. 4 U ovom kombiniranom stroju za savijanje i modulu za oblikovanje valjaka, lim se može postaviti i savijati između izbijača i matrice. U načinu valjanja, probijač i matrica su postavljeni tako da se materijal može progurati kako bi se formirao polumjer.
Prilikom projektiranja proizvodne linije velike količine koja se temelji na kompletima, pažljivo razmotrite metodu hranjenja. Linije za savijanje mogu se projektirati za prihvaćanje materijala izravno iz zavojnica. Materijal će se odmotati, izravnati, izrezati na duljinu i provući kroz modul za utiskivanje, a zatim kroz različite module za oblikovanje dizajnirane posebno za jedan proizvod ili obitelj proizvoda.
Sve ovo zvuči vrlo učinkovito – i to za serijsku obradu. Međutim, često je nepraktično pretvoriti liniju za savijanje valjaka u proizvodnju kompleta. Uzastopno formiranje različitih skupova dijelova najvjerojatnije će zahtijevati materijale različitih stupnjeva i debljina, zahtijevajući promjenu kalema. To može rezultirati zastojem do 10 minuta – kratko vrijeme za proizvodnju velikih/niskih serija, ali puno vremena za brzu liniju za savijanje.
Slična se ideja odnosi na tradicionalne slagače, gdje usisni mehanizam podiže pojedinačne izratke i dovodi ih na liniju za štancanje i oblikovanje. Obično imaju mjesta samo za jednu veličinu izratka ili možda za nekoliko izradaka različitih geometrija.
Za većinu savitljivih žica koje se temelje na kompletu najprikladniji je sustav polica. Regalni toranj može pohraniti desetke različitih veličina obradaka, koji se prema potrebi mogu unositi u proizvodnu liniju jedan po jedan.
Automatizirana proizvodnja temeljena na kompletu također zahtijeva pouzdane procese, posebno kada je u pitanju kalupljenje. Svatko tko je radio na području savijanja lima zna da su svojstva lima različita. Debljina, kao i vlačna čvrstoća i tvrdoća, mogu varirati od serije do serije, a sve to mijenja karakteristike kalupljenja.
Ovo nije veliki problem s automatskim grupiranjem linija preklopa. Proizvodi i njihove povezane proizvodne linije obično su dizajnirani tako da dopuštaju varijacije u materijalima, tako da cijela serija mora biti unutar specifikacije. Ali opet, ponekad se materijal promijeni do te mjere da linija to ne može nadoknaditi. U tim slučajevima, ako režete i oblikujete 100 dijelova i nekoliko dijelova je izvan specifikacije, možete jednostavno ponovno pokrenuti pet dijelova i za nekoliko minuta imat ćete 100 dijelova za sljedeću operaciju.
U automatiziranoj liniji za savijanje koja se temelji na kompletu, svaki dio mora biti savršen. Kako bi se povećala produktivnost, ove proizvodne linije koje se temelje na kompletima rade na visoko organiziran način. Ako je proizvodna linija dizajnirana da radi u slijedu, recimo sedam različitih odjeljaka, tada će se automatizacija odvijati u tom slijedu, od početka linije do kraja. Ako je Dio #7 loš, ne možete samo ponovno pokrenuti Dio #7 jer automatizacija nije programirana za rukovanje tim pojedinačnim dijelom. Umjesto toga, morate zaustaviti liniju i početi ispočetka s dijelom broj 1.
Kako bi se to spriječilo, automatizirana linija savijanja koristi lasersko mjerenje kuta u stvarnom vremenu koje brzo provjerava svaki kut savijanja, dopuštajući stroju da ispravi nedosljednosti.
Ova provjera kvalitete ključna je kako bi se osiguralo da proizvodna linija podržava proces temeljen na kompletu. Kako se proces poboljšava, proizvodna linija koja se temelji na kompletu može uštedjeti puno vremena smanjenjem vremena isporuke s mjeseci i tjedana na sate ili dane.
FABRICATOR je vodeći časopis za proizvodnju i oblikovanje čelika u Sjevernoj Americi. Časopis objavljuje vijesti, tehničke članke i priče o uspjehu koji proizvođačima omogućuju učinkovitije obavljanje posla. FABRICATOR je u industriji od 1970. godine.
Potpuni digitalni pristup FABRICATOR-u je sada dostupan, pružajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Potpuni digitalni pristup časopisu The Tube & Pipe Journal sada je dostupan, što omogućuje jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Potpuni digitalni pristup The Fabricator en Español sada je dostupan, pružajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Andy Billman pridružuje se podcastu The Fabricator kako bi razgovarao o svojoj karijeri u proizvodnji, idejama iza Arise Industriala,…
Vrijeme objave: 18. svibnja 2023