Slika 1. U CNC savijanju, obično poznatom kao savijanje panela, metal je stegnut na mjestu, a gornja i donja oštrica za savijanje formiraju pozitivne i negativne prirubnice.
Tipična radionica limova može imati kombinaciju sistema savijanja. Naravno, mašine za savijanje su najčešće, ali neke prodavnice ulažu i u druge sisteme oblikovanja kao što su savijanje i savijanje panela. Svi ovi sistemi olakšavaju formiranje različitih delova bez upotrebe specijalizovanih alata.
Razvija se i oblikovanje lima u masovnoj proizvodnji. Takve fabrike više ne moraju da se oslanjaju na alate specifične za proizvod. Sada imaju modularnu liniju za svaku potrebu oblikovanja, kombinujući savijanje panela sa raznim automatizovanim oblicima, od oblikovanja uglova do presovanja i savijanja valjaka. Gotovo svi ovi moduli koriste male alate specifične za proizvod za obavljanje svojih operacija.
Moderne automatske linije za savijanje lima koriste opći koncept „savijanja“. To je zato što nude različite vrste savijanja izvan onoga što se obično naziva savijanjem panela, također poznatom kao CNC savijanje.
CNC savijanje (vidi slike 1 i 2) ostaje jedan od najčešćih procesa na automatiziranim proizvodnim linijama, uglavnom zbog svoje fleksibilnosti. Paneli se pomeraju na svoje mesto pomoću robotske ruke (sa karakterističnim „nogama“ koje drže i pomeraju panele) ili posebne transportne trake. Transporteri imaju tendenciju da rade dobro ako su listovi prethodno izrezani s rupama, što otežava kretanje robota.
Dva prsta vire odozdo da centriraju dio prije savijanja. Nakon toga, list sjedi ispod stezaljke, koja spušta i fiksira radni komad na mjestu. Oštrica koja se savija odozdo pomiče se prema gore, stvarajući pozitivnu krivinu, a oštrica koja se savija odozgo stvara negativnu krivinu.
Zamislite savijač kao veliki "C" sa gornjim i donjim oštricama na oba kraja. Maksimalna dužina police određena je vratom iza zakrivljene oštrice ili stražnjom stranom "C".
Ovaj proces povećava brzinu savijanja. Tipična prirubnica, pozitivna ili negativna, može se formirati za pola sekunde. Kretanje zakrivljene oštrice je beskonačno varijabilno, što vam omogućava da kreirate mnoge oblike, od jednostavnih do neverovatno složenih. Također omogućava CNC programu da promijeni vanjski radijus savijanja promjenom tačne pozicije savijene ploče. Što je umetak bliže alatu za stezanje, manji je 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 konačna krivina na jednoj strani negativna (nadole), oštrica za savijanje se može ukloniti i mehanizam transportera podiže radni komad i transportuje ga nizvodno.
Tradicionalno savijanje panela ima nedostatke, posebno kada je u pitanju estetski važan rad. Zakrivljena sečiva imaju tendenciju da se pomeraju na takav način da vrh sečiva ne ostane na jednom mestu tokom ciklusa savijanja. Umjesto toga, ima tendenciju da se lagano vuče, otprilike na isti način na koji se list vuče duž radijusa ramena tokom ciklusa savijanja kočnice za presovanje (iako se kod savijanja panela otpor javlja samo kada se oštrica za savijanje i dio od točke do točke dodiruju spoljnu površinu).
Unesite rotacijski zavoj, sličan savijanju na posebnoj mašini (vidi sliku 3). Tokom ovog procesa, greda za savijanje se rotira tako da alat ostaje u stalnom kontaktu sa jednom tačkom na spoljnoj površini radnog komada. Većina modernih automatiziranih sistema za savijanje može biti dizajnirana tako da se zakretna greda može savijati gore i dolje prema zahtjevima aplikacije. To jest, mogu se rotirati prema gore kako bi formirali pozitivnu prirubnicu, premjestiti da se rotiraju oko nove ose, a zatim savijati negativnu prirubnicu (i obrnuto).
Slika 2. Umjesto konvencionalne robotske ruke, ova ćelija za savijanje panela koristi posebnu transportnu traku za manipulaciju radnim komadom.
Neke operacije rotacijskog savijanja, poznate kao dvostruko rotacijsko savijanje, koriste dvije grede za stvaranje posebnih oblika kao što su Z-oblici koji uključuju naizmjenična pozitivna i negativna savijanja. Jednostruki sistemi mogu savijati ove oblike koristeći rotaciju, ali pristup svim linijama preklapanja zahtijeva okretanje lista. Dvostruki sistem savijanja sa osovinom omogućava pristup svim linijama savijanja u Z-zavoju bez prevrtanja 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 rotacije se također javlja kada je posljednji kink negativan. Dok se oštrice za savijanje u CNC savijanju mogu kretati unazad i bočno, grede za savijanje ne mogu se kretati na ovaj način. Završni negativni zavoj zahtijeva da ga neko fizički gurne. Iako je to moguće u sistemima koji zahtijevaju ljudsku intervenciju, često je nepraktično na potpuno automatiziranim linijama za savijanje.
Automatske linije nisu ograničene na savijanje i savijanje panela – takozvane opcije “horizontalnog savijanja”, gdje list ostaje ravan, a police se preklapaju gore ili dolje. Drugi procesi oblikovanja proširuju mogućnosti. To uključuje specijalizirane operacije koje kombiniraju kočenje presa i savijanje valjaka. Ovaj proces je izmišljen za proizvodnju proizvoda kao što su kutije za roletne (vidi slike 4 i 5).
Zamislite da se radni komad transportuje do stanice za savijanje. Prsti klize radni komad bočno preko stola za četke i između gornjeg probijača i donje matrice. Kao i kod drugih automatiziranih procesa savijanja, radni komad je centriran i kontroler zna gdje je linija pregiba, tako da nema potrebe za stražnjim mjeračem iza matrice.
Da bi se izvršio savijanje sa kočnicom za presovanje, proboj se spušta u matricu, pravi se savijanje i prsti pomeraju list do sledeće linije savijanja, baš kao što bi to uradio operater ispred kočnice za presovanje. Operacija također može izvesti udarno savijanje (takođe poznato kao savijanje koraka) duž radijusa, baš kao na konvencionalnoj mašini za savijanje.
Naravno, baš kao i kočnica za presovanje, savijanje ivice na automatizovanoj proizvodnoj liniji ostavlja trag linije savijanja. Za krivine sa velikim radijusima, korištenje samo sudara može povećati vrijeme ciklusa.
Ovdje dolazi do izražaja funkcija savijanja valjka. Kada su proboj i matrica u određenim pozicijama, alat se efektivno pretvara u savijač cijevi s tri valjka. Vrh gornjeg udarca je gornji "valjak", a jezičci donje V-matrice su dva donja valjka. Prsti mašine guraju list, stvarajući radijus. Nakon savijanja i kotrljanja, gornji udar se pomiče prema gore i s puta, ostavljajući prostora za prste da gurnu oblikovani dio naprijed izvan radnog dometa.
Zavoji na automatiziranim sistemima mogu brzo stvoriti velike, široke krivine. Ali za neke aplikacije postoji brži način. To se zove fleksibilni varijabilni radijus. Ovo je vlasnički proces koji je prvobitno razvijen za aluminijske komponente u industriji rasvjete (vidi sliku 6).
Da biste dobili predstavu o procesu, razmislite o tome što se događa s trakom kada je gurnete između oštrice makaze i palca. On se okreće. Ista osnovna ideja vrijedi i za savijanja promjenjivog radijusa, to je samo lagani, nježni dodir alata i radijus se formira na vrlo kontroliran način.
Slika 3. Prilikom savijanja ili savijanja uz rotaciju, greda za savijanje se rotira tako da alat ostaje u kontaktu sa jednim mjestom na vanjskoj površini lima.
Zamislite tanak komad koji je fiksiran na mjestu s materijalom koji treba oblikovati potpuno poduprt ispod. Alat za savijanje se spušta, pritiska na materijal i napreduje prema hvataljci koja drži radni komad. Kretanje alata stvara napetost i uzrokuje da se metal „uvija“ iza njega za određeni radijus. Sila alata koja djeluje na metal određuje količinu inducirane napetosti i rezultirajući polumjer. Sa ovim pokretom, sistem savijanja promjenjivog radijusa može vrlo brzo stvoriti krivine velikog radijusa. A budući da jedan alat može stvoriti bilo koji radijus (opet, oblik je određen pritiskom koji alat primjenjuje, a ne oblikom), proces ne zahtijeva posebne alate za savijanje proizvoda.
Oblikovanje uglova od lima predstavlja jedinstven izazov. Pronalazak automatizovanog procesa za tržište fasadnih (oblog) panela. 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 željena količina materijala može staviti u svaki kut. Specijalizirani modul za savijanje stvara kombinaciju oštrih uglova i glatkih radijusa u susjednim prirubnicama, stvarajući ekspanziju "pre savijanja" za naknadno formiranje uglova. Konačno, alat za zavoje (integriran u istu ili drugu radnu stanicu) stvara uglove.
Jednom kada se instalira automatska proizvodna linija, ona neće postati nepokretni spomenik. To je kao da se gradi od Lego kockica. Stranice se mogu dodavati, preuređivati i redizajnirati. Pretpostavimo da je dio u sklopu prethodno zahtijevao sekundarno zavarivanje u uglu. Kako bi poboljšali proizvodnost i smanjili troškove, inženjeri su napustili zavare i redizajnirali dijelove sa zakovnim spojevima. U ovom slučaju, na liniju preklapanja može se dodati automatska stanica za zakivanje. A budući da je linija modularna, ne treba je u potpunosti demontirati. To je kao da dodate još jedan LEGO komad u veću cjelinu.
Sve ovo čini automatizaciju manje rizičnom. Zamislite proizvodnu liniju dizajniranu za proizvodnju desetina različitih dijelova u nizu. Ako ova linija koristi alate specifične za proizvod, a linija proizvoda se mijenja, troškovi alata mogu biti vrlo visoki s obzirom na složenost linije.
Ali sa fleksibilnim alatima, novi proizvodi mogu jednostavno zahtijevati od kompanija da preurede Lego kockice. Dodajte neke blokove ovdje, preuredite druge tamo i možete ponovo pokrenuti. Naravno, to nije tako lako, 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 nivoe performansi livenja na proizvodnoj liniji pomoću alata specifičnih za proizvod, ali bez ikakvih alata specifičnih za proizvod.
Čitave fabrike su okrenute masovnoj proizvodnji, a pretvoriti ih u kompletnu proizvodnju nije lako. Ponovno planiranje cijele tvornice može zahtijevati duga zatvaranja, što je skupo za postrojenje koje proizvodi stotine hiljada ili čak milione jedinica godišnje.
Međutim, za neke velike operacije savijanja lima, posebno za nova postrojenja koja koriste novi škriljevac, postalo je moguće formirati velike količine na osnovu kompleta. Za pravu aplikaciju, nagrade mogu biti ogromne. U stvari, jedan evropski proizvođač je smanjio vrijeme isporuke sa 12 sedmica na jedan dan.
Ovo ne znači da konverzija serije u komplet nema smisla u postojećim postrojenjima. Na kraju krajeva, smanjenje vremena isporuke sa sedmica na sate će donijeti ogroman povrat ulaganja. Ali za mnoga preduzeća, početni troškovi mogu biti previsoki da bi poduzeli ovaj korak. Međutim, za nove ili potpuno nove linije, proizvodnja bazirana na kompletu ima ekonomskog smisla.
Rice. 4 U ovoj kombinovanoj mašini za savijanje i modulu za oblikovanje valjaka, list se može postaviti i savijati između probijača i matrice. U načinu valjanja, proboj i matrica su postavljeni tako da se materijal može progurati i formirati radijus.
Kada dizajnirate proizvodnu liniju velikog obima na bazi kompleta, pažljivo razmotrite način hranjenja. Linije za savijanje mogu biti dizajnirane tako da prihvataju materijal direktno iz namotaja. Materijal će se odmotati, spljoštiti, iseći na dužinu i proći kroz modul za štancanje, a zatim kroz različite module za formiranje dizajnirane posebno za jedan proizvod ili porodicu proizvoda.
Sve ovo zvuči veoma efikasno – i to za grupnu obradu. Međutim, često je nepraktično pretvarati liniju za savijanje valjaka u proizvodnju kompleta. Uzastopno formiranje različitog skupa dijelova najvjerovatnije će zahtijevati materijale različitih razreda i debljina, što zahtijeva promjenu kalema. To može rezultirati prekidom rada do 10 minuta – kratko vrijeme za proizvodnju velikih/niskih serija, ali puno vremena za liniju za savijanje velike brzine.
Slična ideja se odnosi i na tradicionalne slagače, gdje usisni mehanizam preuzima pojedinačne obratke i dovodi ih do linije za štancanje i oblikovanje. Obično imaju mjesta samo za jednu veličinu obradaka ili možda nekoliko radnih komada različite geometrije.
Za većinu fleksibilnih žica zasnovanih na kompletu, sistem polica je najprikladniji. Regalni toranj može pohraniti desetine različitih veličina radnih komada, koji se po potrebi mogu unositi u proizvodnu liniju jedan po jedan.
Automatizirana proizvodnja bazirana na kompletu također zahtijeva pouzdane procese, posebno kada je u pitanju oblikovanje. Svako ko se bavio savijanjem lima zna da su svojstva lima različita. Debljina, kao i zatezna čvrstoća i tvrdoća, mogu varirati od serije do serije, a sve to mijenja karakteristike oblikovanja.
Ovo nije veliki problem kod automatskog grupisanja linija preklopa. Proizvodi i njihove pridružene proizvodne linije obično su dizajnirane da omoguće varijacije u materijalima, tako da cijela serija mora biti unutar specifikacije. Ali opet, ponekad se materijal mijenja do te mjere da linija to ne može nadoknaditi. U tim slučajevima, ako režete i oblikujete 100 dijelova i nekoliko dijelova je van specifikacije, možete jednostavno ponovo pokrenuti pet dijelova i za nekoliko minuta imat ćete 100 dijelova za sljedeću operaciju.
U automatiziranoj liniji za savijanje zasnovanoj na kompletu, svaki dio mora biti savršen. Kako bi se povećala produktivnost, ove proizvodne linije zasnovane na kompletima rade na visoko organiziran način. Ako je proizvodna linija dizajnirana da radi u nizu, recimo sedam različitih sekcija, tada će automatizacija raditi tim redoslijedom, od početka linije do kraja. Ako je Dio 7 loš, ne možete jednostavno ponovo pokrenuti Dio 7 jer automatizacija nije programirana za rukovanje tim jednim dijelom. Umjesto toga, trebate prekinuti liniju i početi ispočetka s dijelom broj 1.
Da bi se to spriječilo, automatizirana linija preklapanja koristi lasersko mjerenje ugla u realnom vremenu koje brzo provjerava svaki ugao preklapanja, omogućavajući mašini da ispravi nedosljednosti.
Ova provjera kvaliteta je ključna kako bi se osiguralo da proizvodna linija podržava proces baziran na kompletu. Kako se proces poboljšava, proizvodna linija zasnovana na kompletu može uštedjeti mnogo vremena smanjujući vrijeme isporuke s mjeseci i sedmica 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 omogućavaju proizvođačima da efikasnije rade svoj posao. FABRICATOR je u industriji od 1970. godine.
Potpun digitalni pristup FABRICATOR-u je sada dostupan, pružajući lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Potpun digitalni pristup časopisu The Tube & Pipe Journal je sada dostupan, pružajući lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Potpun digitalni pristup The Fabricator en Español je sada dostupan, pružajući lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Andy Billman se pridružuje podcastu The Fabricator kako bi pričao o svojoj karijeri u proizvodnji, idejama iza Arise Industriala,…
Vrijeme objave: 18.05.2023