Съвременни технологии при абкант пресите

МашиниСп. Инженеринг ревю - брой 6/2018 • 19.09.2018

Съвременни технологии при абкант пресите
Съвременни технологии при абкант пресите

Модерните абканти са много по-безопасни и не изискват толкова много ръчна намеса, колкото листоогъващите машини в миналото. Съвременните решения са комплексни и специално проектирани да бъдат в синхрон с динамиката на производствената среда.

Хидравличните абкант преси съвсем не са нова технология, макар че понастоящем такива машини изпълняват по-голямата част от формовъчната работа във фабриките. Всъщност тяхното действие е просто. Тези абканти управляват синхронизирани хидравлични цилиндри, инсталирани в C-образни рамки, които движат огъвачи на метални листове и ленти. Поток от хидравлична течност захранва цилиндрите, които движат бутала.

Те от своя страна задвижват огъвачите. Това на практика е ефективен и евтин метод за генериране на големи сили на огъване. В миналото в управлението на абкант пресите са се използвали крайни изключватели, заместени в съвременните модели от ЦПУ. Благодарение на високопрецизни клапани за управление на хидравличния поток, днешните абканти осигуряват ефективна работа, висока мощност и производителност. В голяма част от конструкциите тези клапани са монтирани директно върху хидравличните цилиндри.

Хибридни решения
Хибридните листоогъващи машини днес са сред най-популярните решения. При хидравличното задвижване, когато регулаторът на помпата се завърти в едната посока, огъващото устройство се спуска надолу, а когато регулаторът се завърти в другата – огъвачът се повдига. Хибридната концепция симулира сдвоени винт и гайка. Конструкцията представлява хидравлична помпа с двупосочен ход, чието действие се управлява от сервомотор. При хибридните версии не се използва трифазен променливотоков двигател, който да вдига шум непрекъснато, независимо, че се налага да управлява огъвача само от време на време. В съвременните варианти моторът подава тяга към огъвача само когато ЦПУ зададе такава команда.

Сред предимствата на тази конфигурация са краткото време за реакция, минимизираното влагане на тръбни системи в конструкцията, които са податливи на разкъсване при високи работни налягания, високите скорости на огъване и високата ефективност и производителност. Сред особеностите на хибридните абканти е значително по-високата им цена.

Електрическите абкант преси също отбелязват значителен пробив на пазара през последните години. Много производители свързват електрическия елемент с директното задвижване на абканта. При тези електрически устройства сферична винтова система, която разчита на рециркулационни сфери за облекчаване на триенето вместо смазка, задвижва огъвача нагоре и надолу.

Нова технология, която помага да се увеличи капацитетът на натоварване при електрическите абканти, са ролковите винтове. Винтовите задвижвания съдържат множество резбовани спираловидни ролки, които се намират около резбован вал. Тази структура преобразува ротационното движение на двигателя в линейно движение, за да задвижва огъвача на абканта. Ролковите винтове на практика осигуряват повече носеща повърхност за натоварванията.

Предимства на електомеханичните преси
Сред преимуществата на електромеханичните листоогъващи машини обикновено не е скоростта, а факторът на ускоряване. Абкантите типично могат да ускоряват само с определена стъпка. При електрическия абкант факторът на ускорение може да бъде многократно увеличен. Някои производители използват двойни задвижвания за електрическите абканти – едно устройство за бърз подход към листа или лентата и второ – за огъване. Това позволява настройване на сферичните и ролковите винтове в конструкцията за различни приложения.

Има и други начини за превръщане на малко усилие в голям натиск на огъване. Такива са т. нар. блок-полиспаст задвижвания (block-and-tackle drives). Спирачките за автомобилни колани са пример за подобен механизъм, който може да се нарече и електрическо задвижване с едностранно действие. При абкант пресите с такова задвижване огъвачът се движи само в една посока, което има дадени предимства. Тъй като това е система с еднопосочно движение, тя може да бъде по-малко сложна и по-евтина. Освен това се минимизира времето за връщане от долната част на удара/хода, след като сервомоторът бъде изключен и огъвачът се завърне в изходно положение.

Много от ремъчните или блок-полиспаст задвижвания разпределят натоварването на огъване по цялата дължина на огъващото устройство. Всеки път, когато ремъкът се заклини в блока, се получава десеткратно намаляване на предавателното отношение. Това може значително да увеличи ефективността на електрическите в сравнение с хидравличните абканти.

Слабото място на електрическите модели е по-малкият тонаж. При конвенционалните машини на пазара преобладава сегментът оборудване в диапазона от 100 тона или по-малко – електрически и хибриден тип абканти. При по-голям тонаж електрическият абкант консумира твърде много енергия, за да генерира силата, необходима за изпълнение на задачата. От тази точка нататък всякакво енергоспестяване, което електрическият абкант генерира в сравнение с хидравличния, е пренебрежимо. 
За прехвърляне на силата от задвижването върху огъвача са разработени три основни механични концепции: централно задвижване (central drive), сдвоено задвижване (dual drive) и разпределено задвижване (distributed drive).

Възможности за управление
Централното задвижване е по-рентабилно и по-опростено. То се ограничава основно до огъване в центъра или близо до центъра на детайла. При системи с централно задвижване не са налице възможности за компенсиране. Единичната задвижваща система осигурява известно предимство при деформацията на машината. Ако огъвачът натиска надолу в центъра на горния лъч и долният лъч се подпира на страничните рамки, се получава следа от деформация в центъра на сгъвката.
При системите със сдвоено задвижване, което днес е конвенционална технология в металообработката, натискането на огъвача надолу изисква компенсиране на огъването в центъра на машината.

Разпределеното задвижване е хибриден вариант между централното и сдвоеното задвижване, в което задвижващите цилиндри са преместени леко встрани на машината. Това създава паралелна компенсация на деформацията. Възможно е малко компенсиране на гъвкавостта в зависимост от това, къде се намира огъващото устройство. С разпределеното задвижване натоварването се разпростира върху целия огъвач. На практика в резултат не се получава никакво отклонение на огъвача.

Интерфейс човек-машина
Съвременните възможности при управлението на листоогъващите машини позволяват дори оператори с ограничен опит да следват последователностите на огъване на монитора на машината и да произведат детайл с няколко сгъвки за минимален период от време.
Модерните управления улесняват и програмирането на листоогъвачните операции. Макар че има логика работните програми да се съставят офлайн далеч от машината, в много съвременни предприятия това се прави на самия абкант.

Операторът зарежда параметрите на заданието и след това прокарва пръста си по екрана, за да въведе формата на детайла. Софтуерът за управление разпознава формата и генерира последователностите от огъвачни операции, нужни за нейното създаване. Единственото, което остава да се направи, е да се зададе номер на детайла за съответната задача. Не се налага изчисляване скоростта на огъване, допустимостта на сгъвката или правилната височина на гърба. Когато програмата веднъж е генерирана, операторът е необходимо само да следва инструкциите. Технологиите при модерните абканти са се развили така, че да се справят и с необходимостта от бързо завъртане на детайлите при огъване.

Настройка на леглата (призмите) и инструментите
Чрез настройката на призмите и инструменталната екипировка се компенсира огъването на цялата машина. Повечето съвременни машини разполагат с някакво механично устройство за такава компенсация. При увеличаване на натоварването за компенсиране най-често се използват клинове и хидравлични цилиндри. При системите със затворен цикъл CNC управлението следи за равномерността на натоварването и огъването.

Времето за настройка на повечето абканти е равно на времето за смяна на инструмента. Ако приемем, че дадена програма е създадена офлайн или че задачата се изпълнява повторно, то работата на абканта трябва да бъде прекъсвана, само когато операторът подменя инструментите за следващата задача.

Най-рентабилното решение при нужда от бърза смяна на инструментите е използването на инструментална екипировка, пригодена за лесно поставяне и изваждане от огъвача. Най-често използвани за целта са инструментите, които са снабдени с бутон или клик-механизъм за захващане.

Бутонът в предната част на инструмента го предпазва от изпадане от огъвача. Хидравличният цилиндър не само затяга инструмента, но и го намества и притиска към леглото му. Наместването и притискането се правят едновременно. Високопрецизната настройка се прави много бързо. При т. нар. клик-механизми има ограничения в теглото на инструмента, който може да бъде захванат с един клик-сегмент. Най-често се използват инструменти, съставени от различни сегменти, които се захващат поотделно, за да се разпредели равномерно теглото.

Автоматична смяна на инструмента и корекция на ъгъла
Автоматичната смяна на инструменти е възможна при много съвременни модели абканти. Тази технология има голямо въздействие върху ефективността на операциите в производствените предприятия. Основното предимството е, че смяната на инструмента се случва, докато операторът изпълнява други задачи. Обикновено той трябва да вземе няколко планки, да спре и да започне работа, да погледне документацията, да постави щифтове и опори и т. н. Докато операторът прави това, смяната на инструмента се извършва автоматично, пестейки значително количество време.

Най-сложната задача при работа с листоогъващи машини обикновено са настройките за изработка на различните детайли. След като машината бъде настроена, на практика почти всеки може да работи с нея, следвайки инструкциите. Съвременните контролери показват необходимите работни последователности за изработката на различните детайли.

По-съвременните модели машини могат да визуализират дори видеоизображение на огъвача на монитор пред лицето на оператора.
Абкантите, които имат опция за автоматична смяна на инструментите, се доставят с различни видове магазини за инструменталната екипировка. Някои от тях се намират в задната част на конструкцията, други са разположени отстрани на абканта. При трети магазинът се намира зад прозореца за огъване, но по протежение на рамката. Тези различни варианти създават конструкции с различни размери.

Възможностите за автоматична ъглова корекция се отнасят до пружинния ефект, който възниква при някои трудно огъваеми материали. Предимството на системите, които позволяват такава корекция, се състои в това, че операторът не е необходимо да губи време, опитвайки се ръчно да постигнете желания ъгъл на огъване. Няма нужда от повтарящи се цикли на огъване и освобождаване при опитите за постигане на този ъгъл.

При абкантите с такъв тип корекция на ъгъла огъвачът вкарва листа ламарина в призма (матрица). Независимо от това дали ударът е дълъг или къс, дали V-образната призма е с голям или по-малък размер, както и дали материалът е с малка или по-голяма дебелина, детайлът се огъва на нужния ъгъл. Когато огъвачът се освободи и отдръпне, листовият материал се отпуска и пружинният ефект обикновено оказва негативно влияние върху сгъвката. Чрез лазери и/ли сензори текущият ъгъл може да бъде измерен, а софтуерът за управление да определи точно какъв вторичен удар (restrike) е необходим за постигане на желания ъгъл. Обикновено след вторичното огъване детайлът вече отговаря на спецификациите на клиента.

Оптимизация на скоростта на огъване и удара
Скоростта на огъване днес е гореща тема в много производствени предприятия. Един конвенционален съвременен абкант с 5- до 10-годишна технология може да направи около 600 сгъвки на час, ако работи с максимална скорост. Високодинамични преси като електрическите абканти могат да направят до 900 сгъвки на час.
Важно е да се отбележи, че при типичните листоогъващи програми машината огъва само през определена част от работното време, например 20 процента от една работна смяна. Да разгледаме примерна партида от 25 детайла.

Необходими са около пет минути за настройка, пет секунди за избор и поставяне на детайла, пет секунди за огъване, пет секунди за преместване, пет секунди за последващо огъване, докато детайлът най-накрая е готов. Общото време за производство може да бъде 20 минути, но времето за огъване на практика да е само шест минути, което е около 30% от общото време.

В такъв случай къде е предимството на високата скорост на работа? То се проявява най-общо при работа с малки и леки детайли. Когато детайлите станат по-големи обаче, може да отнеме няколко минути, за да се обърнат и подготвят за последващо огъване. Дори предприятието да разполага с високоскоростна машина, производителността може да е сведена до минимум поради допълнителното време за боравене с материала. Ето защо скоростта е необходимо да бъде съобразена с вида на детайлите, които ще се произвеждат.

Оптимизирането на удара е следващата важна дискусионна точка в технологията за огъване. Абкантът може да работи с дадена максимална скорост, преди да започне да се губи точността и качеството на продукцията. В някои европейски страни листоогъващите машини не могат да преминават определени прагове при скоростта поради съображения за безопасност. Решението е да се работи с фиксирана скорост и да се приложат технологии за оптимизиране с цел да се увеличи броят на сгъвките за единица време. С фокус върху оптимизирането на ударите днес се произвеждат абкант преси, които могат да достигнат до 1000 сгъвки на час без увеличаване скоростта на машината.

Конструкция на детайлите
CAD системите дават широки възможности при проектирането на детайли. В съвременната металообработка се смята, че ако CAD платформата позволява изработката на даден детайл със специфични особености и параметри, то това трябва да е възможно и на практика. Можем да вземем за пример поставянето на отвор в компютърния модел на даден детайл, който е прекалено близо до линията на огъване.

На практика този потенциален проблем при изработката с абкант може да бъде решен с въртящ се V-образен комплект призми (матрици). Ротационните опори на матрицата позволяват процесът на огъване да наподобява просто сгъване на лист. Резултатът е чиста сгъвка, тъй като листовият материал е стабилен и неподвижен по време на целия процес на огъване. С инструменти от този тип се постига висока точност, тъй като не позволяват на детайла да се движи в матрицата.

Другият вариант е въпросът да се разреши още на софтуерно ниво. Софтуерът за проектиране може да идентифицира потенциални дефекти при всяка конфигурация, така че конструкторът на детайла да избере най-подходящата с цел предотвратяване на евентуален проблем. С помощта на информацията от CAD платформата един опитен конструктор може да предложи да бъде направено например освобождаващо изрязване в линията на огъване. Такъв процеп елиминира деформацията още преди детайлът да се отзове в производствения цех.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top