Co to jest układanie narzędzi na giętarce CNC do rur? Wyjaśnienie matryc wielopoziomowych

Wyobraź sobie zlecenie produkcyjne na sto wsporników ramy. Część wymaga trzech promieni zgięcia tej samej rury, a dwa z nich leżą w różnych płaszczyznach. Na konwencjonalnej giętarce CNC z pojedynczą matrycą operator zatrzymywał się po pierwszym promieniu, wyjmował matrycę, montował następną, sprawdzał wyrównanie i wyginał część próbną. To samo przerwanie nastąpi przed końcowym promieniem. Układanie narzędzi usuwa większość tego wzoru poprzez umieszczenie kilku kompletnych zestawów narzędzi do gięcia na jednej głowicy CNC, jeden nad drugim. Maszyna wybiera właściwy promień poprzez przesuwanie głowicy, a rura pozostaje zaciśnięta w tulei przez całą sekwencję.

Układanie narzędzi jest zatem zarówno fizycznym rozmieszczeniem matryc, jak i strategią programowania. Dzieje się tak, ponieważ wiele rzeczywistych części wymaga więcej niż jednego promienia gięcia, a czas przezbrajania jest jednym z największych czynników kosztotwórczych w przypadku gięcia rur. Gdy maszyna może automatycznie przełączać się między poziomami narzędzi, część może poruszać się po całej sekwencji promieni bez zwalniania. Ta pojedyncza różnica ma bezpośredni wpływ na czas cyklu, dokładność części i obciążenie operatora.

Aby w pełni zrozumieć tę koncepcję, warto dokonać przeglądu na czym polega gięcie CNC na poziomie osi. W pozostałej części tego artykułu wyjaśniono komponenty narzędzi, wymagania maszynowe i sytuacje produkcyjne, w których opłaca się układanie w stosy.

Czym dokładnie jest oprzyrządowanie piętrowe na giętarce CNC do rur?

Oprzyrządowanie piętrowe oznacza, że ​​dwa lub więcej zestawów matryc do gięcia ma wspólny obszar montażowy na głowicy maszyny. Każdy zestaw stanowi kompletną kombinację dla jednego promienia gięcia i zawiera matrycę do gięcia, matrycę zaciskową, matrycę dociskową i, w razie potrzeby, matrycę zgarniającą. Elementy te są montowane na różnych poziomach pionowych. Podczas sekwencji gięcia system CNC podnosi lub opuszcza głowicę, aby ustawić odpowiedni poziom w płaszczyźnie gięcia.

Najprostszą wersją jest matryca jednorzędowa, w której kilka rowków dzieli jeden blok matrycy do gięcia. Działa to, gdy promienie są blisko siebie, a rura nie wymaga różnych pozycji mocowania. Bardziej wydajna wersja to układ wielopoziomowy z całkowicie niezależnymi zestawami narzędzi dla każdego promienia. To właśnie ma na myśli większość producentów, gdy omawiają układanie narzędzi na giętarce CNC do rur.

Maszyny przeznaczone do tego zadania posiadają wzmocnioną głowicę, oś pionową sterowaną serwomechanizmem oraz wystarczającą ilość miejsca w gardzieli, aby wyczyścić ułożone w stos narzędzia. Bez tych funkcji dodanie poziomów stosu zmniejszyłoby sztywność i tolerancję na uszkodzenia. Dlatego rodziny produktów z konfiguracjami narzędzi z dwoma, trzema i wieloma stosami to nie tylko wyższe matryce; są zaprojektowane z myślą o ciężarze i ruchu ułożonej głowy.

Giętarka do rur dwu- i wielopoziomowych Ta maszyna wykorzystuje ułożone w stos matryce do obsługi wielu zagięć lub promieni w jednym ustawieniu, ograniczając wymianę matryc i obsługując duże kąty gięcia do 190°. Idealny do rur o skomplikowanych kształtach, wymagających małych odstępów między zgięciami. Zobacz produkt →

Stosy proste i stosy przesunięte

Narzędzia ułożone w stosy nie zawsze układają się w tym samym środku zagięcia. Prosty stos utrzymuje wszystkie linie środkowe narzędzi w linii pionowej. Stos przesunięty, czasami nazywany stosem z psimi nogami, umieszcza każdy promień w innym położeniu poziomym, a także na innej wysokości. Przesunięty układ umożliwia blisko rozmieszczone zagięcia wzdłuż rury i zmniejsza kolizję z wcześniej wygiętymi odcinkami. Obydwa układy wykorzystują tę samą zasadę zmiany przełożeń CNC; różnica polega na geometrii uchwytu narzędzia i sposobie programowania płaszczyzn gięcia.

Jak głowica CNC wybiera właściwy poziom narzędzia

Podczas programowania każdemu zagięciu przypisany jest poziom narzędzia, oprócz kąta zgięcia, kąta obrotu i odległości posuwu. Przed rozpoczęciem zakrętu maszyna sprawdza aktualny poziom i w razie potrzeby zmienia bieg. Ponieważ rura pozostaje w tulei, płaszczyzny zgięcia pozostają matematycznie powiązane z poprzednimi zagięciami. Stanowi to poważne odejście od ręcznej zmiany ustawień, w przypadku której każda nowa konfiguracja wprowadza nowy błąd odniesienia.

Wykres pokazuje typowe czasy konfiguracji dla zmiany promienia. Wartości mają charakter poglądowy dla rur średniej wielkości o średnicy od 12 do 60 mm. Ręczna praca z pojedynczą matrycą obejmuje czas na podniesienie matrycy, oczyszczenie powierzchni montażowej i ustawienie nowego narzędzia. Skumulowane oprzyrządowanie skraca zadanie do ruchu serwomechanizmu i jednego zagięcia weryfikacyjnego. Oprzyrządowanie do szybkiej wymiany jest szybkie, ale nadal wymaga fizycznej wymiany całego nośnika. Maszyny wielopiętrowe dodatkowo automatyzują selekcję, przesuwając jedno z kilku przygotowanych stanowisk do pozycji gięcia. Prawdziwą oszczędnością nie są same minuty; jest to redukcja części próbnych i mniejsze ryzyko, że ocena operatora wpłynie na jakość.

Dlaczego producenci stosują układanie narzędzi w stosy

Główne zalety oprzyrządowania piętrowego są łatwiej widoczne w liczbach produkcyjnych niż w samym oprzyrządowaniu. Głowica ułożona w stos zmniejsza liczbę otwierań drzwi maszyny przez operatora. Utrzymuje również rurę zaciśniętą podczas wielokrotnych operacji zginania, co eliminuje klasyczny problem utraty pozycji odniesienia po ponownym montażu. Poniższe punkty podsumowują praktyczne korzyści w środowisku sklepowym.

• Mniej przezbrojeń, zwłaszcza gdy te same dwa lub trzy promienie powtarzają się w wielu częściach.
• Większa powtarzalność, ponieważ wyrównanie matrycy do gięcia i matrycy dociskowej jest ustalane przez stos narzędzi, a nie przez operatora.
• Krótszy całkowity czas cyklu dla części o wielu promieniach, ponieważ zmiana głowicy zajmuje sekundy.
• Mniej złomu podczas konfiguracji, ponieważ pierwsza część próbna rzadko wymaga przeróbek.
• Mniej wykwalifikowana siła robocza do zmiany narzędzi, co ma znaczenie w przypadku zmian przy ograniczonym nadzorze.

Wykres liniowy pokazuje, jak przepustowość rośnie wraz ze wzrostem wielkości partii. W przypadku oprzyrządowania z jednym stosem dużą część każdej zmiany poświęca się na zmiany, więc wydajność rośnie powoli, aż partie staną się długie. Oprzyrządowanie skumulowane zmniejsza tę karę, ponieważ zmiana promienia oznacza jedynie przesunięcie głowicy w pionie. Maszyny wielopoziomowe dodają kolejną warstwę automatyzacji, obsługując bardziej kompletne zestawy narzędzi w tym samym cyklu. W przypadku produkcji o dużym mieszaniu odstęp po lewej stronie wykresu ma większe znaczenie niż wartości w prawym górnym rogu. Dlatego wiele warsztatów wybiera układanie w stosy, nawet jeśli ich średnie zamówienie wynosi tylko 50 lub 100 części.

Oprzyrządowanie piętrowe a oprzyrządowanie do szybkiej wymiany

Jedną z powszechnych alternatyw dla układania w stosy jest oprzyrządowanie do szybkiej wymiany, w którym każda matryca do gięcia jest montowana na nośniku, a cały nośnik jest wymieniany w ciągu kilku minut. Szybka wymiana jest atrakcyjna, gdy części wykorzystują szeroką gamę promieni i stale zmieniają się zapasy. Układanie w stosy jest lepsze, gdy prawie w każdym zadaniu pojawiają się te same dwa lub trzy promienie. Wykres radarowy porównuje oba podejścia w oparciu o sześć praktycznych kryteriów. Większy obszar na dowolnej osi oznacza lepszy wynik dla tego kryterium.

Wykres radarowy jasno pokazuje jedną kwestię: najlepsza metoda obróbki zależy od tego, jak powtarzalna jest rodzina części. Oprzyrządowanie skumulowane charakteryzuje się dużą szybkością konfiguracji, powtarzalnością i możliwością obsługi skomplikowanych części. Szybkowymienne narzędzia wygrywają elastycznością przy stale zmieniającym się zestawie promieni. Koszt narzędzia zachowuje się inaczej w każdej konfiguracji, ponieważ oprzyrządowanie piętrowe wymaga pełnego zestawu matryc na promień, podczas gdy szybka wymiana może dzielić nośniki. Jeśli harmonogram produkcji jest stabilny przez miesiące, oprzyrządowanie piętrowe zapewnia lepszą ogólną równowagę. Jeśli nigdy nie wiesz, jaki promień dotrze w przyszłym tygodniu, szybka zmiana jest bezpieczniejszą trasą.

Kiedy oprzyrządowanie ułożone w stosy ma największy sens

Oprzyrządowanie skumulowane opłaca się w określonych warunkach. Rodzina części musi być wystarczająco stabilna, aby uzasadniać zakup kilku kompletnych zestawów matryc. Partie powinny być wystarczająco duże, aby można było skorzystać z szybszej zmiany, ale nie na tyle duże, aby czas przezbrajania stał się nieistotny. Geometria powinna obejmować dwa lub więcej promieni, które powtarzają się w kolejnych zadaniach. Harmonogramy produkcji powinny również uwzględniać krótki początkowy wysiłek inżynieryjny, ponieważ kolejność stosów musi zostać zaprogramowana i sprawdzona na pierwszym artykule.

• Samochodowe elementy układu wydechowego i ramy z wieloma krzywiznami na jednej rurze.
• Poręcze, poręcze i elementy architektoniczne z powtarzalnymi promieniami.
• Zespoły rur hydraulicznych i pneumatycznych, które wymagają kilku promieni zgięcia na jednej długości.
• Wężownice wymienników ciepła i obwody cieczy, w których ten sam profil rurowy pracuje w dużej objętości.
• Ramy mebli i elementy konstrukcyjne z widocznymi wymaganiami dotyczącymi jakości gięcia.

Niektóre giętarki CNC wykorzystują układ wspólnych stron prawy-lewy, w którym jedna głowica może pracować z dowolnej strony położenia środkowego narzędzia. Układ ten wykorzystuje również narzędzia skumulowane i jest przydatny w przypadku części z zagięciami po przeciwnych stronach płaszczyzny środkowej.

Giętarka CNC z pojedynczą głowicą, prawą i lewą, wspólnych stron Ta seria pięciu modeli wygina się z obu stron od środkowego położenia narzędzia, oferując precyzję sterowaną serwomechanizmem i zapisane programy do powtarzalnej produkcji seryjnej. Przydatne w przypadku części z zagięciami po przeciwnych stronach płaszczyzny środkowej. Zobacz produkt →

Ograniczenia i ryzyko, które należy uwzględnić w planowaniu

Układanie w stosy nie jest opcją bezpłatną. Gardziel maszyny i konstrukcja nośna ograniczają liczbę poziomów, które można ułożyć w stos, zanim sztywność spadnie. Każdy dodatkowy promień oznacza dodatkową matrycę do gięcia, matrycę zaciskową, matrycę dociskową i często matrycę wycierającą, więc koszt szybko rośnie wraz z liczbą poziomów. Zestaw narzędzi stwarza również nowe ryzyko kolizji pomiędzy matrycami a wcześniej wygiętymi sekcjami. Dostęp konserwacyjny jest trudniejszy, ponieważ głowica przenosi większą masę, a powierzchnie wyrównania są trudniejsze do sprawdzenia. Praktyczną odpowiedzią jest zaangażowanie konstruktora maszyny w przegląd części przed sfinalizowaniem projektu narzędzia.

Jeden ilościowy argument przemawiający za stosowaniem oprzyrządowania piętrowego wynika z możliwości procesu. Poniższy wykres kolumnowy porównuje wskaźnik wytrzymałości dla kąta zgięcia średnio złożonej części. Wyższa wartość oznacza mniej zagięć poza zakresem tolerancji.

Wykres kolumnowy porównuje typowe możliwości procesu dla końcowego kąta zgięcia. Cp wynoszący 1,0 pozwala, aby około 0,27 procent zagięć wypadło poza zakres tolerancji. Wielu klientów z branży motoryzacyjnej i hydraulicznej wymaga minimalnego Cp wynoszącego 1,33. Oprzyrządowanie skumulowane często osiąga poziom 1,67, ponieważ wyrównanie narzędzia jest ustalane przez konstrukcję maszyny. Oprzyrządowanie do szybkiej wymiany jest bardziej spójne niż ręczna pojedyncza matryca, ale jego powierzchnie ustalające mogą się zużywać i wymagać kontroli. Wniosek jest taki, że układanie w stosy poprawia nie tylko prędkość, ale także długoterminową stabilność.

Co sprawdzić przed wyborem maszyny

Każda giętarka CNC reklamująca narzędzia ułożone w stosy nie jest taka sama. Niektóre głowice mogą przenosić dwa poziomy tylko za pomocą małych rurek; inne są zaprojektowane dla trzech lub więcej poziomów i ciężkich stosów matryc. Oprogramowanie maszyny musi również obsługiwać kolejność stosów, w tym wybór na poziomie narzędzia w środku programu gięcia. Poproś o symulację przykładowej części i pisemne zestawienie maksymalnej wysokości stosu. Dostęp serwisowy do uchwytu matrycy dociskowej i obszaru matrycy zgarniającej warto sprawdzić, gdy maszyna jest pod napięciem.

• Liczba poziomów stosu obsługiwanych przez odlewanie głowicy i układ napędowy.
• Zakres przesuwu pionowego i powtarzalność pozycjonowania osi stosu.
• Siła mocowania dostępna na każdym poziomie, szczególnie w przypadku rur o grubych ściankach.
• Typ interfejsu narzędzia i kompatybilność z istniejącymi matrycami w magazynie narzędzi.
• Wsparcie oprogramowania do wyboru poziomu, sprawdzania kolizji i weryfikacji pierwszego artykułu.

W przypadku części z zagięciami w kilku płaszczyznach dwugłowicowa giętarka 3D z pełnym serwomechanizmem jeszcze bardziej rozszerza tę samą logikę. Dwie głowice mogą pracować na przeciwległych końcach rury, a obroty sterowane serwo pozwalają na nakładanie się sekwencji w jednym cyklu.

Giętarka do rur z podwójną głowicą i pełnym serwomechanizmem 3D Ta w pełni elektryczna giętarka pracuje jednocześnie na obu końcach rur w jednym cyklu, podtrzymując rury o średnicy do 180 mm i do 300 punktów zgięcia. Nadaje się do długich, cienkich rur w zastosowaniach motoryzacyjnych, maszynowych i klimatyzacyjnych. Zobacz produkt →

Gdy specyfikacja maszyny będzie już jasna, porównaj całkowity koszt pakietu narzędzi, a nie tylko cenę podstawową. Dwupoziomowy stos na każdej stacji może kosztować tyle samo, co mały system szybkiej wymiany. Decyzja powinna opierać się na rzeczywistym zestawie części i wielkości partii zarejestrowanych w ciągu ostatnich sześciu miesięcy.

Krótka odpowiedź na to pytanie jest taka, że ​​układanie narzędzi na giętarce CNC do rur polega na przenoszeniu dwóch lub więcej kompletnych zestawów narzędzi do gięcia na tej samej głowicy i wybieraniu ich według programu. Zaletą jest możliwość wykonania wielu promieni w jednym mocowaniu bez interwencji operatora. Wartość wynika z mniejszej liczby przezbrojeń, lepszej powtarzalności i wyższej wydajności na zmianę. Najlepszy wybór zależy od rodziny części, wielkości partii i wymagań dotyczących tolerancji. Kiedy porównasz Giętarki CNC , zapytaj, ile poziomów stosu może udźwignąć głowica i w jaki sposób stos jest serwisowany. Ta odpowiedź powie ci, czy maszyna jest zbudowana do rodzaju pracy, którą faktycznie wykonujesz.