Wielostanowiskowa maszyna do formowania końcówek kończy swój cykl, tworząc zamkniętą spoinę na końcu rury miedzianej.
Wyobraź sobie strumień wartości, w którym rury są cięte i gięte.W innym obszarze zakładu pierścienie i inne części są poddawane obróbce mechanicznej, a następnie wysyłane do montażu w celu lutowania lub innego dopasowania na końcach rur.Teraz wyobraź sobie ten sam strumień wartości, tym razem sfinalizowany.W tym przypadku kształtowanie końcówek nie tylko zwiększa lub zmniejsza średnicę końca rury, ale także tworzy wiele innych kształtów, od skomplikowanych rowków po okółki, które imitują pierścienie, które zostały wcześniej przylutowane.
W dziedzinie produkcji rur stopniowo rozwijała się technologia formowania końcówek, a technologie produkcji wprowadziły do procesu dwa poziomy automatyzacji.Po pierwsze, operacje mogą łączyć kilka etapów precyzyjnego formowania końcówek w tym samym obszarze roboczym – w rzeczywistości jedną gotową instalację.Po drugie, to złożone formowanie końcówek zostało zintegrowane z innymi procesami produkcji rur, takimi jak cięcie i gięcie.
Większość zastosowań związanych z tego typu zautomatyzowanym formowaniem końcówek dotyczy produkcji rur precyzyjnych (często z miedzi, aluminium lub stali nierdzewnej) w branżach takich jak motoryzacja i HVAC.W tym przypadku formowanie końcówek eliminuje połączenia mechaniczne zaprojektowane w celu zapewnienia szczelnych połączeń dla przepływu powietrza lub płynu.Ta rura ma zazwyczaj średnicę zewnętrzną 1,5 cala lub mniej.
Niektóre z najbardziej zaawansowanych zautomatyzowanych ogniw zaczynają się od rur o małej średnicy dostarczanych w zwojach.Najpierw przechodzi przez prostownicę, a następnie przycinany na odpowiednią długość.Robot lub urządzenie mechaniczne transportuje następnie przedmiot obrabiany w celu ostatecznego ukształtowania i zgięcia.Kolejność pojawiania się zależy od wymagań aplikacji, w tym odległości między zagięciem a samym ostatecznym kształtem.Czasami robot może przenieść pojedynczy przedmiot od końca do zagięcia i z powrotem do kształtu końcowego, jeśli aplikacja wymaga uformowania końca rury na obu końcach.
Liczba etapów produkcyjnych, które mogą obejmować niektóre wysokiej jakości systemy formowania końcówek rur, sprawia, że ten typ ogniw jest bardziej produktywny.W niektórych systemach rura przechodzi przez osiem stanowisk formowania końcowego.Projektowanie takiej instalacji rozpoczyna się od zrozumienia, co można osiągnąć dzięki nowoczesnemu formowaniu końcówek.
Istnieje kilka rodzajów precyzyjnych narzędzi do formowania końcówek.Stemple Stemple to „twarde narzędzia” formujące koniec rury, które zmniejszają lub rozszerzają koniec rury do żądanej średnicy.Narzędzia obrotowe fazują lub wystają z rury, aby zapewnić powierzchnię pozbawioną zadziorów i spójne wykończenie.Inne narzędzia obrotowe wykonują proces walcowania w celu utworzenia rowków, nacięć i innych geometrii (patrz rysunek 1).
Sekwencję kształtowania końca można rozpocząć od fazowania, które zapewnia czystą powierzchnię i stałą długość występu między obejmą a końcem rury.Następnie wykrojnik wykonuje proces zagniatania (patrz rysunek 2), rozszerzając i kurcząc rurę, powodując, że nadmiar materiału tworzy pierścień wokół zewnętrznej średnicy (OD).W zależności od geometrii, inne stemple tłoczące mogą wstawić kolce wzdłuż zewnętrznej średnicy rury (pomaga to przymocować wąż do rury).Narzędzie obrotowe może przeciąć część średnicy zewnętrznej, a następnie narzędzie, które nacina gwint na powierzchni.
Dokładna kolejność stosowanych narzędzi i procedur zależy od zastosowania.Przy ośmiu stacjach w obszarze roboczym formy końcowej sekwencja może być dość obszerna.Na przykład seria pociągnięć stopniowo tworzy grzbiet na końcu rurki, jeden ruch rozszerza koniec rurki, a następnie dwa kolejne uderzenia ściskają koniec, tworząc grzbiet.Wykonanie operacji w trzech etapach pozwala w wielu przypadkach uzyskać koraliki o wyższej jakości, a wielopozycyjny system formowania zakończeń umożliwia tę operację sekwencyjną.
Program kształtowania końcówek sekwencjonuje operacje w celu uzyskania optymalnej dokładności i powtarzalności.Najnowsze, w pełni elektryczne formarki końcowe mogą precyzyjnie kontrolować położenie swoich matryc.Jednak poza fazowaniem i gwintowaniem większość etapów obróbki czołowej obejmuje formowanie.Jak formy metalowe zależą od rodzaju i jakości materiału.
Rozważmy ponownie proces beadingu (patrz rysunek 3).Podobnie jak zamknięta krawędź w blasze, zamknięta krawędź nie ma szczelin podczas formowania końców.Dzięki temu stempel może kształtować koraliki dokładnie w tym miejscu.W rzeczywistości stempel „przebija” koralik o określonym kształcie.A co powiesz na otwarty koralik, który przypomina odsłoniętą krawędź blachy?Szczelina pośrodku ściegu może powodować pewne problemy z powtarzalnością w niektórych zastosowaniach – przynajmniej jeśli ma taki sam kształt jak zamknięta ścieg.Stemple matrycowe mogą tworzyć otwarte ściegi, ale ponieważ nie ma nic, co mogłoby podeprzeć ścieg na wewnętrznej średnicy (ID) rury, jeden ścieg może mieć nieco inną geometrię niż drugi, więc ta różnica w tolerancji może być akceptowalna lub nie.
W większości przypadków wielostanowiskowe ramy końcowe mogą przyjąć inne podejście.Przebijak najpierw rozszerza wewnętrzną średnicę rury, tworząc w materiale falistą półfabrykat.Następnie wokół zewnętrznej średnicy rury zaciska się trójwalcowe narzędzie do formowania końca, zaprojektowane z pożądanym ujemnym kształtem ściegu, i walcuje ścieg.
Precyzyjne formy końcowe umożliwiają tworzenie różnorodnych kształtów, także asymetrycznych.Formowanie końcowe ma jednak swoje ograniczenia, z których większość związana jest z formowaniem materiału.Materiały mogą wytrzymać tylko określony procent odkształcenia.
Obróbka cieplna powierzchni stempla uzależniona jest od rodzaju materiału, z jakiego wykonana jest konstrukcja.Ich konstrukcja i obróbka powierzchni uwzględniają różne stopnie tarcia i inne parametry końcowego formowania, które zależą od materiału.Stemple przeznaczone do obróbki końcówek rur ze stali nierdzewnej mają inną charakterystykę niż stemple przeznaczone do obróbki końcówek rur aluminiowych.
Różne materiały wymagają również różnych rodzajów smaru.W przypadku twardszych materiałów, takich jak stal nierdzewna, można zastosować grubszy olej mineralny, a w przypadku aluminium lub miedzi można zastosować nietoksyczny olej.Metody smarowania również się różnią.W procesach cięcia i walcowania obrotowego zazwyczaj wykorzystuje się mgłę olejową, podczas tłoczenia można stosować smary strumieniowe lub mgłę olejową.W niektórych stemplach olej przepływa bezpośrednio ze stempla do wewnętrznej średnicy rury.
Wielopozycyjne wzorniki końcowe mają różny poziom siły przebijania i mocowania.Przy pozostałych czynnikach mocniejsza stal nierdzewna będzie wymagać większej siły zaciskania i przebijania niż miękkie aluminium.
Patrząc na zbliżenie formowania końca rury, można zobaczyć, jak maszyna przesuwa rurę, zanim zaciski utrzymują ją na miejscu.Utrzymanie stałego zwisu, czyli długości metalu wystającej poza oprawę, ma kluczowe znaczenie.W przypadku prostych rur, które można przesuwać do określonych przystanków, utrzymanie tego występu nie jest trudne.
Sytuacja zmienia się w obliczu wstępnie wygiętej rury (patrz rys. 4).Proces gięcia może nieznacznie wydłużyć rurę, co dodaje kolejną zmienną wymiarową.Przy tych ustawieniach narzędzia do cięcia orbitalnego i planowania obcinają i oczyszczają koniec rury, aby upewnić się, że znajduje się dokładnie tam, gdzie powinien, zgodnie z zaprogramowaniem.
Powstaje pytanie dlaczego po zgięciu otrzymuje się rurę?Ma to związek z narzędziami i pracą.W wielu przypadkach ostateczny szablon jest umieszczany tak blisko samego gięcia, że nie ma już prostych odcinków, które prasa krawędziowa mogłaby uchwycić podczas cyklu gięcia.W takich przypadkach znacznie łatwiej jest zagiąć rurę i przekazać ją do formowania końcowego, gdzie jest ona trzymana w zaciskach odpowiadających promieniowi gięcia.Stamtąd urządzenie do kształtowania końcówek odcina nadmiar materiału, a następnie tworzy pożądaną ostateczną geometrię kształtu (ponownie blisko zagięcia na końcu).
W innych przypadkach kształtowanie końca przed zginaniem może skomplikować proces ciągnienia obrotowego, zwłaszcza jeśli kształt końca koliduje z narzędziem do gięcia.Na przykład zaciśnięcie rury w zagięciu może zniekształcić wcześniej wykonany kształt zakończenia.Tworzenie ustawień zagięcia, które nie uszkadzają ostatecznej geometrii kształtu, staje się większym problemem niż jest tego warte.W takich przypadkach łatwiej i taniej jest zmienić kształt rury po zgięciu.
Komórki formujące końce mogą obejmować wiele innych procesów wytwarzania rur (patrz rysunek 5).W niektórych systemach stosuje się zarówno gięcie, jak i formowanie końcowe, co jest powszechną kombinacją, biorąc pod uwagę bliskość tych dwóch procesów.Niektóre operacje rozpoczynają się od uformowania końca prostej rury, następnie przystępują do gięcia za pomocą pociągnięcia obrotowego w celu utworzenia promienia, a następnie wracają do maszyny do formowania końca, aby obrobić drugi koniec rury.
Ryż.2. Te walce końcowe wykonujemy na wielostanowiskowej obrzynarce, gdzie stempel rozszerza średnicę wewnętrzną, a drugi ściska materiał w formie ściegu.
W tym przypadku sekwencja steruje zmienną procesową.Na przykład, ponieważ druga operacja formowania końcówek odbywa się po zgięciu, operacje cięcia szyn i przycinania końcówek na maszynie do formowania końcówek zapewniają stały wysięg i lepszą jakość kształtu końca.Im bardziej jednorodny jest materiał, tym bardziej powtarzalny będzie końcowy proces formowania.
Niezależnie od kombinacji procesów stosowanych w zautomatyzowanej komórce — czy jest to gięcie i kształtowanie końcówek, czy konfiguracja rozpoczynająca się od skręcania rury — sposób, w jaki rura przechodzi przez różne etapy, zależy od wymagań aplikacji.W niektórych systemach rura podawana jest bezpośrednio z rolki poprzez układ wyrównujący do uchwytów giętarki obrotowej.Zaciski te utrzymują rurę podczas przesuwania systemu formowania końca na miejsce.Gdy tylko system formowania zakończeń zakończy swój cykl, uruchamia się giętarka obrotowa.Po zgięciu narzędzie tnie gotowy przedmiot.System można zaprojektować do pracy z różnymi średnicami, stosując specjalne wykrojniki w formie końcowej oraz narzędzia piętrowe w giętarkach obrotowych lewych i prawych.
Jeśli jednak gięcie wymaga użycia kołka kulowego na wewnętrznej średnicy rury, ustawienie nie będzie działać, ponieważ rura podawana do procesu gięcia pochodzi bezpośrednio ze szpuli.Układ ten nie jest również odpowiedni dla rur, gdzie wymagany jest kształt na obu końcach.
W takich przypadkach wystarczające może być urządzenie obejmujące pewną kombinację mechanicznej skrzyni biegów i robotyki.Przykładowo rurę można rozwinąć, spłaszczyć, przyciąć, a następnie robot umieści wycięty element w giętarce obrotowej, w którą można włożyć trzpienie kulowe, aby zapobiec deformacji ścianki rury podczas gięcia.Stamtąd robot może przenieść wygiętą rurę do urządzenia kształtującego końcówki.Oczywiście kolejność operacji może ulec zmianie w zależności od wymagań zadania.
Takie systemy można stosować do produkcji wielkoseryjnej lub obróbki na małą skalę, na przykład 5 części jednego kształtu, 10 części innego kształtu i 200 części innego kształtu.Konstrukcja maszyny może się również różnić w zależności od kolejności operacji, szczególnie jeśli chodzi o pozycjonowanie uchwytów i zapewnienie niezbędnych odstępów dla różnych detali (patrz rys. 6).Na przykład zaciski montażowe w profilu końcowym, w którym mieści się kolanko, muszą mieć wystarczający prześwit, aby przez cały czas utrzymać kolano na miejscu.
Prawidłowa kolejność pozwala na wykonywanie równoległych operacji.Na przykład robot może umieścić rurę w szablonie końcowym, a następnie, gdy kształtownik końcowy pracuje cyklicznie, robot może wprowadzić kolejną rurę do giętarki obrotowej.
W przypadku nowo instalowanych systemów programiści zainstalują szablony portfela prac.W przypadku formowania końcowego może to obejmować szczegóły, takie jak prędkość posuwu stempla, środek pomiędzy stemplem a zaciskiem lub liczba obrotów w operacji walcowania.Jednakże po wprowadzeniu tych szablonów programowanie jest szybkie i łatwe, a programista dostosowuje sekwencję i początkowo ustawia parametry tak, aby odpowiadały bieżącej aplikacji.
Takie systemy są również skonfigurowane do łączenia się w środowisku Przemysłu 4.0 z narzędziami konserwacji predykcyjnej, które mierzą temperaturę silnika i inne dane, a także monitorują sprzęt (na przykład liczbę części wyprodukowanych w określonym okresie).
Na horyzoncie odlewanie końcówek stanie się tylko bardziej elastyczne.Ponownie, proces jest ograniczony pod względem procentowego odkształcenia.Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, aby kreatywni inżynierowie opracowywali unikalne urządzenia do kształtowania końcówek.W niektórych operacjach w wewnętrzną średnicę rury wkładana jest wykrojnik, który powoduje rozszerzenie rury we wgłębienia w samej obejmie.Niektóre narzędzia tworzą kształty końcowe, które rozszerzają się o 45 stopni, tworząc asymetryczny kształt.
Podstawą tego wszystkiego są możliwości wielopozycyjnej frezarki czołowej.Gdy operacje można wykonać „w jednym kroku”, istnieją różne możliwości formowania końcowego.
FABRICATOR to wiodący magazyn poświęcony produkcji i formowaniu stali w Ameryce Północnej.Magazyn publikuje aktualności, artykuły techniczne i historie sukcesów, które umożliwiają producentom wydajniejszą pracę.FABRICATOR działa w branży od 1970 roku.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do FABRICATOR, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do The Tube & Pipe Journal, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym cyfrowym dostępem do STAMPING Journal, czasopisma poświęconego rynkowi tłoczenia metali, zawierającego najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i nowości branżowe.
Dostępny jest teraz pełny dostęp do cyfrowej edycji The Fabricator en Español, zapewniającej łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Część 2 naszej dwuczęściowej serii z Rayem Ripple, teksańskim artystą zajmującym się metalem i spawaczem, kontynuuje jej…
Czas publikacji: 08 stycznia 2023 r