Figura 1. A la flexió CNC, comunament coneguda com a flexió de panells, el metall es fixa al seu lloc i les fulles de flexió superior i inferior formen brides positives i negatives.
Una botiga de xapa típica pot tenir una combinació de sistemes de plegat. Per descomptat, les màquines plegades són les més habituals, però algunes botigues també estan invertint en altres sistemes de conformació com el plegat i el plegat de panells. Tots aquests sistemes faciliten la formació de diverses peces sense l'ús d'eines especialitzades.
També s'està desenvolupant la formació de xapa en la producció en massa. Aquestes fàbriques ja no necessiten confiar en eines específiques del producte. Ara tenen una línia modular per a totes les necessitats de conformació, combinant el plegat de panells amb una varietat de formes automatitzades, des de la conformació de cantonades fins al premsat i el plegat de bobina. Gairebé tots aquests mòduls utilitzen petites eines específiques de producte per dur a terme les seves operacions.
Les línies de plegat automàtiques modernes de xapa utilitzen el concepte general de "flexió". Això es deu al fet que ofereixen diferents tipus de flexió més enllà del que es coneix habitualment com flexió de panells, també coneguda com flexió CNC.
El plegat CNC (veure figures 1 i 2) segueix sent un dels processos més habituals a les línies de producció automatitzades, principalment per la seva flexibilitat. Els panells es mouen al seu lloc mitjançant un braç robòtic (amb les característiques "cames" que subjecten i mouen els panells) o una cinta transportadora especial. Els transportadors solen funcionar bé si les làmines s'han tallat prèviament amb forats, cosa que dificulta el moviment del robot.
Dos dits sobresurten de la part inferior per centrar la peça abans de doblegar-la. Després d'això, el full es troba sota la pinça, que baixa i fixa la peça al seu lloc. Una pala que es corba des de baix es mou cap amunt, creant una corba positiva, i una pala que es corba des de dalt crea una corba negativa.
Penseu en la dobladora com una gran "C" amb fulles superior i inferior als dos extrems. La longitud màxima del prestatge ve determinada pel coll darrere de la fulla corba o la part posterior de la "C".
Aquest procés augmenta la velocitat de flexió. Una brida típica, positiva o negativa, es pot formar en mig segon. El moviment de la fulla corba és infinitament variable, la qual cosa us permet crear moltes formes, des de simples fins a increïblement complexes. També permet que el programa CNC canviï el radi exterior de la corba canviant la posició exacta de la placa doblegada. Com més a prop estigui la inserció de l'eina de subjecció, més petit serà el radi exterior de la peça aproximadament el doble del gruix del material.
Aquest control variable també proporciona flexibilitat quan es tracta de seqüències de flexió. En alguns casos, si la corba final d'un costat és negativa (cap avall), la fulla de flexió es pot treure i el mecanisme de transport aixeca la peça i la transporta aigües avall.
El plegat tradicional de panells té desavantatges, especialment quan es tracta de treballs estètics importants. Les fulles corbes tendeixen a moure's de tal manera que la punta de la fulla no es quedi en un sol lloc durant el cicle de flexió. En canvi, tendeix a arrossegar lleugerament, de la mateixa manera que la làmina s'arrossegueix al llarg del radi de l'espatlla durant el cicle de flexió d'una premsa de frens (tot i que en la flexió del panell, la resistència només es produeix quan la fulla de flexió i la peça en contacte punt a punt). la superfície exterior).
Introduïu un corbat de rotació, semblant al plegat en una màquina separada (vegeu la fig. 3). Durant aquest procés, la biga de flexió es gira de manera que l'eina roman en contacte constant amb un punt de la superfície exterior de la peça. La majoria dels sistemes de plegat giratori automatitzats moderns es poden dissenyar de manera que la biga giratòria es pugui doblegar cap amunt i cap avall segons ho requereixi l'aplicació. És a dir, es poden girar cap amunt per formar la brida positiva, reposicionar-les per girar al voltant del nou eix i, a continuació, doblegar la brida negativa (i viceversa).
Figura 2. En lloc d'un braç de robot convencional, aquesta cèl·lula de flexió de panells utilitza una cinta transportadora especial per manipular la peça.
Algunes operacions de flexió rotacional, conegudes com a doble flexió rotacional, utilitzen dues bigues per crear formes especials, com ara formes Z que inclouen corbes alternatives positives i negatives. Els sistemes d'un sol feix poden plegar aquestes formes mitjançant la rotació, però l'accés a totes les línies de plec requereix girar el full. El sistema de doblegat pivotant de doble feix permet l'accés a totes les línies de corbat en un corbat en Z sense capgirar la làmina.
La flexió rotacional té les seves limitacions. Si es requereixen geometries molt complexes per a una aplicació automatitzada, el plegat CNC amb moviment infinitament ajustable de les fulles de plegat és la millor opció.
El problema de la torsió de rotació també es produeix quan l'última torsió és negativa. Mentre que les fulles de flexió en flexió CNC es poden moure cap enrere i cap als costats, les bigues de flexió giratòries no es poden moure d'aquesta manera. El revolt negatiu final requereix que algú l'empenyi físicament. Tot i que això és possible en sistemes que requereixen intervenció humana, sovint no és pràctic en línies de plegat totalment automatitzades.
Les línies automatitzades no es limiten a plegar i plegar panells: les anomenades opcions de "flexió horitzontal", on la làmina es manté plana i els prestatges es dobleguen cap amunt o cap avall. Altres processos d'emmotllament amplien les possibilitats. Aquestes inclouen operacions especialitzades que combinen el frenat de premsa i el plegat de rodets. Aquest procés es va inventar per a la fabricació de productes com les caixes de persianes enrotllables (vegeu les figures 4 i 5).
Imagineu que una peça es transporta a una estació de plegat. Els dits llisquen la peça lateralment sobre la taula de raspalls i entre el punxó superior i la matriu inferior. Igual que amb altres processos de plegat automatitzats, la peça de treball està centrada i el controlador sap on és la línia de plegat, de manera que no hi ha necessitat d'un calibre posterior darrere de la matriu.
Per fer un corbat amb un ple de premsa, es baixa el punxó a la matriu, es fa el corbat i els dits avancen la làmina fins a la següent línia de plegat, tal com ho faria un operari davant del ple de premsa. L'operació també pot realitzar una flexió per impacte (també coneguda com a flexió esglaonada) al llarg del radi, igual que en una màquina de flexió convencional.
Per descomptat, igual que una premsa de frens, doblegar un llavi en una línia de producció automatitzada deixa un rastre de la línia de plegat. Per a corbes amb grans radis, l'ús de col·lisió només pot augmentar el temps de cicle.
Aquí és on entra en joc la funció de flexió del rotllo. Quan el punxó i la matriu es troben en determinades posicions, l'eina es converteix efectivament en una dobladora de tres rotlles. La punta del punxó superior és el "corró" superior i les pestanyes de la matriu en V inferior són els dos corrons inferiors. Els dits de la màquina empenyen el full, creant un radi. Després de doblegar i rodar, el punxó superior es mou cap amunt i fora del camí, deixant espai perquè els dits empènyer la part modelada cap endavant fora del rang de treball.
Les corbes dels sistemes automatitzats poden crear ràpidament corbes grans i amples. Però per a algunes aplicacions hi ha una manera més ràpida. Això s'anomena radi variable flexible. Aquest és un procés propietari desenvolupat originalment per a components d'alumini a la indústria de la il·luminació (vegeu la figura 6).
Per fer-vos una idea del procés, penseu en què passa amb la cinta quan la feu lliscar entre la fulla de les tisores i el polze. Es retorça. La mateixa idea bàsica s'aplica als corbes de radi variable, només és un tacte lleuger i suau de l'eina i el radi es forma d'una manera molt controlada.
Figura 3. Quan es doblega o plega amb rotació, la biga de flexió es gira de manera que l'eina romangui en contacte amb un lloc de la superfície exterior de la làmina.
Imagineu-vos un blanc prim fixat al seu lloc amb el material a modelar totalment recolzat per sota. L'eina de flexió es baixa, es pressiona contra el material i s'avança cap a la pinça que subjecta la peça. El moviment de l'eina crea tensió i fa que el metall es "torci" darrere d'ell en un radi determinat. La força de l'eina que actua sobre el metall determina la quantitat de tensió induïda i el radi resultant. Amb aquest moviment, el sistema de flexió de radi variable pot crear corbes de gran radi molt ràpidament. I com que una sola eina pot crear qualsevol radi (de nou, la forma ve determinada per la pressió que aplica l'eina, no per la forma), el procés no requereix eines especials per doblegar el producte.
Formar cantonades en xapa representa un repte únic. Invenció d'un procés automatitzat per al mercat de panells de façana (revestiment). Aquest procés elimina la necessitat de soldadura i produeix vores bellament corbes, la qual cosa és important per a requisits estètics elevats com ara façanes (vegeu la fig. 7).
Es comença amb una forma buida que es retalla de manera que es pugui col·locar la quantitat desitjada de material a cada cantonada. Un mòdul de flexió especialitzat crea una combinació de cantonades afilades i radis suaus a les brides adjacents, creant una expansió "pre-plegada" per a la formació de cantonada posterior. Finalment, una eina de cantonada (integrada a la mateixa estació de treball o a una altra) crea les cantonades.
Un cop instal·lada una línia de producció automatitzada, no es convertirà en un monument inamovible. És com construir amb maons de Lego. Els llocs es poden afegir, reorganitzar i redissenyar. Suposem que una peça d'un conjunt necessitava prèviament una soldadura secundària en una cantonada. Per millorar la fabricabilitat i reduir costos, els enginyers van abandonar les soldadures i van redissenyar peces amb juntes reblonades. En aquest cas, es pot afegir una estació de reblat automàtica a la línia de plegat. I com que la línia és modular, no cal desmuntar-la completament. És com afegir una altra peça de LEGO a un conjunt més gran.
Tot això fa que l'automatització sigui menys arriscada. Imagineu una línia de producció dissenyada per produir desenes de peces diferents en seqüència. Si aquesta línia utilitza eines específiques de producte i la línia de productes canvia, els costos d'eines poden ser molt elevats donada la complexitat de la línia.
Però amb eines flexibles, els nous productes poden requerir simplement que les empreses reorganitzin els maons Lego. Afegiu alguns blocs aquí, reorganitzeu-ne d'altres allà i podreu tornar a córrer. Per descomptat, no és tan fàcil, però reconfigurar la línia de producció tampoc és una tasca difícil.
Lego és una metàfora adequada per a les línies autoflex en general, tant si es tracta de lots com de conjunts. Aconsegueixen nivells de rendiment de colada en línia de producció amb eines específiques del producte, però sense cap eina específica del producte.
Les fàbriques senceres estan orientades a la producció en massa, i convertir-les en una producció completa no és fàcil. La reprogramació d'una planta sencera pot requerir parades llargues, la qual cosa és costosa per a una planta que produeix centenars de milers o fins i tot milions d'unitats a l'any.
Tanmateix, per a algunes operacions de plegat de xapa a gran escala, especialment per a noves plantes que utilitzen la nova pissarra, s'ha pogut formar grans volums a partir de kits. Per a l'aplicació correcta, les recompenses poden ser enormes. De fet, un fabricant europeu ha reduït els terminis de lliurament de 12 setmanes a un dia.
Això no vol dir que la conversió de lot a kit no tingui sentit a les plantes existents. Després de tot, reduir els terminis de lliurament de setmanes a hores oferirà un gran retorn de la inversió. Però per a moltes empreses, el cost inicial pot ser massa alt per fer aquest pas. Tanmateix, per a línies noves o completament noves, la producció basada en kit té sentit econòmic.
Arròs. 4 En aquesta màquina de doblegar combinada i mòdul de formació de rotlles, la làmina es pot col·locar i doblegar entre el punxó i la matriu. En el mode de rodament, el punxó i la matriu es col·loquen de manera que el material es pugui empènyer per formar un radi.
Quan dissenyeu una línia de producció de gran volum basada en kits, tingueu en compte el mètode d'alimentació. Les línies de flexió es poden dissenyar per acceptar material directament de les bobines. El material es desenrotllarà, aplanarà, tallarà a la llargada i passarà per un mòdul d'estampació i després per diversos mòduls de conformació dissenyats específicament per a un sol producte o família de productes.
Tot això sona molt eficient, i és per al processament per lots. No obstant això, sovint no és pràctic convertir una línia de plegat de rotlles en producció de kits. La formació seqüencial d'un conjunt diferent de peces requerirà molt probablement materials de diferents graus i gruixos, que requereixin un canvi de bobines. Això pot provocar un temps d'inactivitat de fins a 10 minuts: un temps curt per a la producció de lots alt/baix, però molt de temps per a una línia de plegat d'alta velocitat.
Una idea similar s'aplica als apiladors tradicionals, on un mecanisme d'aspiració recull peces individuals i les alimenta a la línia d'estampació i conformació. Normalment només tenen espai per a una mida de peça o potser diverses peces de diferents geometries.
Per a la majoria de cables flexibles basats en kits, un sistema de prestatgeries és el més adequat. La torre de bastidor pot emmagatzemar desenes de mides diferents de peces de treball, que es poden introduir a la línia de producció una per una segons sigui necessari.
La producció automatitzada basada en kits també requereix processos fiables, especialment quan es tracta d'emmotllament. Qualsevol persona que hagi treballat en el camp del plegat de xapa sap que les propietats de la xapa són diferents. El gruix, així com la resistència a la tracció i la duresa, poden variar d'un lot a un altre, tot canviant les característiques de l'emmotllament.
Aquest no és un problema important amb l'agrupació automàtica de línies de plec. Els productes i les seves línies de producció associades solen estar dissenyats per permetre variacions en els materials, de manera que tot el lot ha d'estar dins de les especificacions. Però, de nou, de vegades el material canvia fins a tal punt que la línia no ho pot compensar. En aquests casos, si esteu tallant i donant forma a 100 peces i algunes peces estan fora de les especificacions, simplement podeu tornar a executar cinc peces i en pocs minuts tindreu 100 peces per a la següent operació.
En una línia de plegat automatitzada basada en kits, cada peça ha de ser perfecta. Per maximitzar la productivitat, aquestes línies de producció basades en equips funcionen d'una manera molt organitzada. Si una línia de producció està dissenyada per funcionar en seqüència, per exemple set seccions diferents, aleshores l'automatització s'executarà en aquesta seqüència, des del principi de la línia fins al final. Si la part #7 és dolenta, no podeu tornar a executar la part #7 perquè l'automatització no està programada per gestionar aquesta única part. En comptes d'això, heu d'aturar la línia i començar de nou amb la peça número 1.
Per evitar-ho, la línia de plegat automatitzada utilitza la mesura de l'angle làser en temps real que comprova ràpidament cada angle de plec, permetent a la màquina corregir les incoherències.
Aquest control de qualitat és fonamental per garantir que la línia de producció admet el procés basat en el kit. A mesura que el procés millora, una línia de producció basada en kits pot estalviar molt de temps reduint els temps de lliurament de mesos i setmanes a hores o dies.
FABRICATOR és la revista líder de fabricació i conformació d'acer d'Amèrica del Nord. La revista publica notícies, articles tècnics i casos d'èxit que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat en la indústria des de 1970.
Ja està disponible l'accés digital complet a The FABRICATOR, que ofereix un accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
Ja està disponible l'accés digital complet a The Tube & Pipe Journal, que ofereix un accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
L'accés digital complet a The Fabricator en Español ja està disponible, proporcionant un accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
Andy Billman s'uneix al podcast de The Fabricator per parlar de la seva carrera en la fabricació, les idees darrere d'Arise Industrial,...
Hora de publicació: 18-mai-2023