Что такое штабелирование инструментов на трубогибочном станке с ЧПУ? Объяснение многослойных штампов

Представьте себе производственный заказ на сто кронштейнов рамы. Для детали требуется три радиуса изгиба на одной трубе, причем два из этих радиусов находятся в разных плоскостях. На обычном гибочном станке с ЧПУ с одной матрицей оператор останавливался после первого радиуса, снимал гибочную матрицу, устанавливал следующую, проверял соосность и сгибал пробную деталь. То же самое прерывание произойдет перед последним радиусом. При штабелировании инструментов большая часть этого шаблона устраняется за счет размещения нескольких полных наборов гибочных инструментов на одной головке ЧПУ, друг над другом. Машина выбирает правильный радиус, перемещая головку, и трубка остается зажатой в цанге на протяжении всей последовательности.

Таким образом, штабелирование инструментов — это одновременно физическое расположение штампов и стратегия программирования. Оно существует потому, что многим реальным деталям требуется более одного радиуса изгиба, а также потому, что время переналадки является одним из крупнейших факторов затрат при гибке труб. Когда станок может автоматически переключаться между уровнями инструмента, деталь может перемещаться по всей последовательности радиусов, не отпуская ее. Это единственное отличие напрямую влияет на время цикла, точность деталей и рабочую нагрузку оператора.

Чтобы полностью понять эту концепцию, полезно рассмотреть что включает в себя гибка на станке с ЧПУ на уровне оси. В оставшейся части статьи описываются компоненты оснастки, требования к станку и производственные ситуации, когда штабелирование окупается.

Что такое набор инструментов на трубогибочном станке с ЧПУ?

Набор инструментов означает, что два или более комплекта гибочных штампов имеют общую монтажную зону на головке машины. Каждый комплект представляет собой полную комбинацию для одного радиуса изгиба и включает в себя гибочную матрицу, зажимную матрицу, нажимную матрицу и, при необходимости, зачистную матрицу. Эти компоненты монтируются на разных вертикальных уровнях. Во время процесса гибки система ЧПУ поднимает или опускает головку, чтобы обеспечить правильный уровень плоскости гибки.

Самая простая версия — это однорядная матрица, в которой несколько канавок используют один блок гибочной матрицы. Это работает, когда радиусы близки и трубка не требует разных положений зажима. Более функциональная версия представляет собой многорядную систему с полностью независимыми наборами инструментов для каждого радиуса. Именно это имеют в виду большинство производителей, когда обсуждают размещение инструментов на трубогибочном станке с ЧПУ.

Машины, предназначенные для этой работы, имеют усиленную головку, вертикальную ось с сервоприводом и достаточное пространство для прохода, чтобы освободить сложенные друг от друга инструменты. Без этих функций добавление уровней стека приведет к снижению жесткости и устойчивости к повреждениям. Вот почему семейства продуктов с двух-, трех- и многорядными конфигурациями инструментов — это не просто более высокие штампы; они рассчитаны на вес и ход сложенной головки.

Двух- и многостаговая трубогибочная машина В этой машине используются сложенные штампы для обработки нескольких изгибов или радиусов за одну установку, что позволяет сократить количество смен штампов и поддерживать большие углы гибки до 190°. Идеально подходит для труб сложной формы, требующих малого расстояния между изгибами. Посмотреть продукт →

Прямые и смещенные штабели

Сложенные друг на друга инструменты не всегда располагаются в одном центре сгиба. Прямая стопка удерживает все осевые линии инструмента на одной вертикальной линии. Смещенный стек, иногда называемый изогнутым стеком, помещает каждый радиус в разное горизонтальное положение, а также на разную высоту. Смещенное расположение позволяет сгибать трубу близко друг к другу и снижает помехи ранее согнутым участкам. В обеих компоновках используется один и тот же принцип переключения с ЧПУ; разница заключается в геометрии державки инструмента и способе программирования плоскостей сгиба.

Как головка ЧПУ выбирает правильный уровень инструмента

Во время программирования каждому изгибу присваивается уровень инструмента в дополнение к углу изгиба, углу поворота и расстоянию подачи. Перед началом поворота машина подтверждает текущий уровень и при необходимости переключает передачу. Поскольку трубка остается в цанге, плоскости изгиба остаются математически связанными с предыдущими изгибами. Это серьезное отличие от ручного переключения, при котором каждая новая настройка приводит к новой ошибке задания.

На диаграмме показано типичное время настройки для изменения радиуса. Значения являются иллюстративными для труб среднего размера диаметром от 12 до 60 мм. Ручная работа с одной матрицей включает в себя время на подъем матрицы, очистку монтажной поверхности и выравнивание нового инструмента. Набор инструментов сокращает задачу до перемещения сервопривода и одного проверочного изгиба. Быстросменные инструменты работают быстро, но все же требуют физической замены всего держателя. Многостаговые станки дополнительно автоматизируют выбор, перемещая одну из нескольких подготовленных станций в положение гибки. Реальная экономия – это не сами минуты; это сокращение количества пробных деталей и меньший риск суждения оператора, влияющего на качество.

Почему производители используют штабелирование инструментов

Основные преимущества комплектной оснастки легче увидеть в производственных цифрах, чем в самой оснастке. Сложенная головка сокращает количество раз, когда оператору приходится открывать дверцу машины. Он также удерживает трубу в зажатом состоянии при многократном изгибе, что устраняет классическую проблему потери исходного положения после повторного монтажа. Следующие пункты суммируют практические преимущества в условиях магазина.

• Меньше переналадок, особенно когда одни и те же два или три радиуса повторяются во многих деталях.
• Лучшая повторяемость, поскольку выравнивание между гибочной матрицей и зажимной матрицей фиксируется набором инструментов, а не оператором.
• Сокращение общего времени цикла для деталей с несколькими радиусами, поскольку смена головки занимает секунды.
• Меньше брака во время установки, поскольку первая пробная часть редко требует доработки.
• Менее квалифицированная рабочая сила для замены инструментов, что важно при смене рабочих мест с ограниченным контролем.

Линейный график показывает, как растет пропускная способность по мере увеличения размера партии. При использовании однорядного инструмента большая часть каждой смены тратится на переналадку, поэтому производительность растет медленно, пока партии не становятся длинными. Набор инструментов снижает этот штраф, поскольку изменение радиуса представляет собой всего лишь вертикальное смещение головки. Многостолковые станки добавляют еще один уровень автоматизации, обрабатывая более полные наборы инструментов за один цикл. Для смешанного производства разрыв в левой части диаграммы имеет большее значение, чем значения в правом верхнем углу. Вот почему многие мастерские выбирают штабелирование, даже если их средний заказ составляет всего 50 или 100 деталей.

Набор инструментов в сравнении с быстросменными инструментами

Одной из распространенных альтернатив штабелированию является быстросменная оснастка, при которой каждая гибочная матрица устанавливается на держатель, и весь держатель заменяется за несколько минут. Быстрая замена привлекательна, когда в деталях используются самые разные радиусы и постоянно меняется припуск. Укладка лучше, когда одни и те же два или три радиуса встречаются почти в каждой работе. Радарная диаграмма сравнивает оба подхода по шести практическим критериям. Большая площадь по любой оси означает лучший балл по этому критерию.

Радарная диаграмма ясно показывает один момент: лучший метод оснастки зависит от того, насколько повторяемо ваше семейство деталей. Составные инструменты отличаются высокой скоростью настройки, повторяемостью и способностью обрабатывать сложные детали. Быстросменные инструменты обеспечивают гибкость при постоянно меняющемся сочетании радиусов. Стоимость инструмента в каждой установке ведет себя по-разному, поскольку для составных инструментов требуется полный набор штампов на каждый радиус, а для быстрой смены могут использоваться общие держатели. Если ваш производственный график остается стабильным в течение нескольких месяцев, сложенные друг на друга инструменты обеспечивают лучший общий баланс. Если вы никогда не знаете, какой радиус прибудет на следующей неделе, быстрая смена — более безопасный путь.

Когда штабелирование инструментов имеет наибольший смысл

Набор инструментов окупается в определенных условиях. Семейство деталей должно быть достаточно стабильным, чтобы оправдать покупку нескольких полных комплектов штампов. Партии должны быть достаточно большими, чтобы обеспечить более быструю переналадку, но не настолько большими, чтобы время наладки не имело значения. Геометрия должна включать два или более радиуса, которые повторяются от одного задания к другому. Графики производства также должны допускать короткие первоначальные инженерные работы, поскольку последовательность укладки должна быть запрограммирована и проверена на первом изделии.

• Компоненты автомобильной выхлопной системы и рамы с несколькими изгибами на одной трубе.
• Перила, поручни и архитектурные детали с повторяющимися переходами радиусов.
• Гидравлические и пневматические трубки в сборе, требующие нескольких радиусов изгиба на одной длине.
• Змеевики теплообменника и жидкостные контуры, где один и тот же профиль трубок работает в большом объеме.
• Мебельные каркасы и детали конструкций с видимыми требованиями к качеству изгиба.

Некоторые гибочные станки с ЧПУ используют схему общих сторон справа-слева, при которой одна головка может работать с любой стороны от центрального положения инструмента. В этой компоновке также используются расположенные друг над другом инструменты, и она полезна для деталей с изгибами на противоположных сторонах центральной плоскости.

Одноголовочный Бендер с ЧПУ с правыми и левыми общими сторонами Эта серия из пяти моделей изгибается с обеих сторон от центрального положения инструмента, обеспечивая точность с сервоприводом и сохраненные программы для повторяемого серийного производства. Полезно для деталей с изгибами на противоположных сторонах центральной плоскости. Посмотреть продукт →

Ограничения и риски, которые следует планировать

Укладка не является бесплатным вариантом. Горловина машины и несущая конструкция ограничивают количество уровней, которые можно укладывать друг на друга, прежде чем жесткость упадет. Каждый дополнительный радиус означает дополнительную гибочную матрицу, зажимную матрицу, нажимную матрицу и часто матрицу для очистки, поэтому стоимость быстро растет с увеличением количества уровней. Набор инструментов также создает новые риски взаимодействия между штампами и ранее согнутыми секциями. Доступ для технического обслуживания стал более ограниченным, поскольку головка имеет больший вес, а установочные поверхности труднее проверять. Практический ответ — привлечь производителя станка к проверке детали перед окончательным проектированием инструмента.

Одним из количественных аргументов в пользу комплексного оснащения являются возможности процесса. В столбчатой ​​диаграмме ниже сравниваются индексы возможностей угла изгиба детали средней сложности. Более высокое значение означает меньшее количество изгибов за пределами поля допуска.

В столбчатой диаграмме сравниваются типичные возможности процесса для конечного угла изгиба. Значение Cp, равное 1,0, позволяет примерно 0,27 процентам изгибов выходить за пределы диапазона допуска. Многие заказчики из автомобилестроения и гидравлики требуют минимального значения Cp 1,33. Набор инструментов часто достигает уровня 1,67, поскольку выравнивание инструмента фиксируется конструкцией машины. Быстросменный инструмент более надежен, чем ручная одиночная матрица, но его установочные поверхности могут изнашиваться и требуют проверки. Вывод заключается в том, что штабелирование улучшает не только скорость, но и долгосрочную стабильность.

Что проверить перед выбором машины

Каждый гибочный станок с ЧПУ, рекламирующий набор инструментов, не одинаков. Некоторые головки могут иметь два уровня только с небольшими трубками; другие рассчитаны на три или более уровней и тяжелые стопки кубиков. Программное обеспечение станка также должно поддерживать последовательность стека, включая выбор уровня инструмента в середине программы гибки. Попросите моделировать образец детали и письменно указать максимальную высоту штабеля. Доступ для обслуживания к держателю пресс-формы и зоне очистной матрицы необходимо проверять, когда машина находится под напряжением.

• Количество уровней стопки, поддерживаемых системой литья головок и приводом.
• Диапазон вертикального перемещения и повторяемость позиционирования оси штабеля.
• Усилие зажима доступно на каждом уровне, особенно для толстостенных труб.
• Тип интерфейса инструмента и совместимость с существующими штампами в вашем наборе инструментов.
• Программная поддержка выбора уровня, проверки коллизий и проверки первой статьи.

Для деталей с изгибами в нескольких плоскостях двухголовочный полноприводной 3D-гибочный станок еще больше расширяет ту же логику. Две головки могут работать на противоположных концах трубки, а сервоуправляемое вращение позволяет перекрывать последовательности в одном цикле.

3D трубогибочный станок с двойной головкой и сервоприводом Этот полностью электрический гибочный станок обрабатывает оба конца труб одновременно за один цикл, поддерживая трубы диаметром до 180 мм и до 300 точек изгиба. Подходит для длинных и тонких труб в автомобилестроении, машиностроении и системах кондиционирования воздуха. Посмотреть продукт →

Как только спецификация станка будет ясна, сравните общую стоимость пакета инструментов, а не только базовую цену. Двухуровневый штабель на каждой станции может стоить столько же, сколько небольшая система быстрой смены. Решение должно основываться на фактическом составе деталей и размерах партий, зарегистрированных за последние шесть месяцев.

Короткий ответ на этот вопрос заключается в том, что штабелирование инструментов на трубогибочном станке с ЧПУ — это способ размещения двух или более полных наборов инструментов для гибки на одной головке и выбора их с помощью программы. Преимущество заключается в возможности изготовления нескольких радиусов за один зажим без вмешательства оператора. Ценность достигается за счет меньшего количества переналадок, лучшей повторяемости и более высокой производительности за смену. Лучший выбор зависит от семейства деталей, размеров партии и требований к допускам. Когда вы сравниваете гибочные станки с ЧПУ , спросите, сколько уровней стека может нести головка и как обслуживается стек. Этот ответ расскажет вам, создана ли машина для той работы, которую вы на самом деле выполняете.