Избор на машина за огъване на тръби
Начало > Машини > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 4/2024 > 18.06.2024
- Съвременният пазар на оборудване за обработка на тръби предлага огромен избор на машини за огъване с различна степен на автоматизация и разнообразна функционалност
- Налице са редица ключови фактори, на които е добре да обърнем внимание при обмисляне на инвестиция в подобна система
- От съществено значение са материалът, от който е изработена тръбата, нейният диаметър и дебелина на стените, както и ъгълът и радиусът на огъване
ПОДОБНИ СТАТИИ
Иновативни решения за автоматизация на леенето под налягане
MAZAK прави революция в лазерното рязане на тръби и профили с новите CNC и CAD/CAM софтуер
Огъването на метални тръби и тръбни профили под различен ъгъл е отдавна познат на индустрията метод за изработване на детайли с приложение във ВиК сектора, машино- и автомобилостроенето, мебелната промишленост, авиокосмическия отрасъл, архитектурата, строителството и т. н. Разнообразните видове тръби изискват различен подход при огъването, като в зависимост от диаметъра на заготовката, типа и дебелината на материала и необходимия ъгъл то може да бъде извършвано на ръка, с ръчен инструмент или посредством специализирана машина за по-висока производителност в промишлен мащаб.
Съвременният пазар на оборудване за обработка на тръби и тръбни профили предлага огромен избор на машини за огъване с различна степен на автоматизация и разнообразна функционалност. Налице са редица ключови фактори, на които е добре да обърнем внимание при обмисляне на инвестиция в подобна система.
Технологично развитие на сегмента
Огъването на тръби представлява формоизменяне чрез пластична деформация, например посредством притискане с хидравлично бутало на правия елемент, опрян на ролки/валци или статични опорни блокове. В зависимост от това дали заготовката се подлага на предварително нагряване, методът има две основни вариации – студено и горещо огъване.
Машини за огъване се използват широко в производството на готови метални детайли от тръби и кухи цилиндрични елементи с кръгло или квадратно сечение.
В практиката се прилагат разнообразни техники за огъване, които имат своите специфики и предимства в различни сценарии, включително свободно, ролково, ротационно огъване, щамповане, валцоване и т. н. Ключов фактор при селектирането на машина е изборът на метод, подходящ за съответния диаметър на тръбния елемент. Oт съществено значение е и материалът, от който е изработена тръбата – неръждаема или поцинкована стомана, алуминий, месинг, мед и др.
За да произвеждат огънати тръбни детайли със сложни форми и геометрии в големи обеми, предприятията в бранша обикновено залагат на мощни съвременни машини с ЦПУ, при които операцията се извършва бързо, точно, гъвкаво и с постоянно високо качество. Автоматизацията значително повишава ефективността при огъване, като същевременно гарантира прецизност, повторяемост и минимални загуби, както и свеждане до минимум на разходите за единица продукция.
На пазара се предлага оборудване с разнообразна функционалност, което освен основния етап на огъване може да извършва и допълнителни операции с цел максимално доближаване до крайния дизайн на изделието, включително отгряване и топлинно третиране, пробиване на отвори, изсичане на прорези, подгъване, прорязване на канали, изтъняване, назъбване на краищата шлифоване, полиране и др.
Водещи тенденции при машините от ново поколение на пазара са сервоуправлението, по-стабилните конструкции, по-високата енергийна ефективност, улеснената поддръжка, повишената безопасност, усъвършенстваният софтуер за управление, както и роботизацията. Внедряването на роботи със специални хващачи за обслужване на машините за огъване на тръби с ЦПУ допълнително оптимизира процеса, като минимизира необходимостта от намеса на оператор при подаването на заготовки, разтоварването на готовите детайли и други спомагателни дейности.
Видове машини
Предлаганите на пазара машини за огъване на тръби и тръбни профили най-общо могат да бъдат подразделени в четири категории според типа на задвижването – ръчни, хидравлични, електромеханични и хибридни. Ръчните машини са подходящи за тънкостенни заготовки с по-малък диаметър. Използват се предимно в любителски приложения или дребносерийни производства, в които точността, повторяемостта и разходите за единица продукция не са от първостепенно значение.
Хидравличните машини позволяват обработката на тръби с голяма дебелина на стените и голям диаметър. Основните им ограничения са свързани с повторяемостта. Недостатък на технологията е, че е бавна, енергоемка и генерира големи количества отпадна топлина и шум. Хидравличните машини обикновено изискват настройка от опитен оператор, тъй като работата с тях е сравнително по-трудна, като в допълнение са и с високи изисквания за поддръжка. В най-новото поколение такива решения на пазара производителите прилагат различни иновативни подходи за преодоляване на тези традиционни предизвикателства.
Като алтернатива на хидравличните системи в индустриалната практика постепенно се налагат електрическите машини за огъване на тръби. Те са подходящи за заготовки с разнообразни диаметри и дебелини на стените, като основни техни предимства са значително по-бързата работа и високата повторяемост. Настройката при тези конфигурации е доста по-лесна, а консумацията на енергия и изискванията за поддръжка – много по-ниски в сравнение с хидравличните. Ето защо машините с електрическо задвижване са предпочитан вариант за едросерийни производства, при които са необходими висока точност и производителност, както и възможности за гъвкав преход между различни по тип заготовки и крайни продукти. Друго преимущество на тези системи е тяхната отлична устойчивост на вариации в ефективността, каквито са налице при хидравличните машини, вследствие например на промени в температурата на маслото.
Тръбоогъващите машини могат да бъдат с различни типове системи за управление – цифрово/микроконтролерно управление (NC), централно програмно управление (ЦПУ, CNC), базирано на програмируеми логически контролери (PLC) управление, индустриална компютърна (PC) платформа, както и комбинация от последните две (PLC + PC).
Ключови съображения при избора
Селектирането на подходящо решение за конкретно производствено приложение изисква детайлен анализ на няколко ключови фактора във връзка с изискванията му, както и запознаване с основните технически характеристики на предлаганите на пазара тръбоогъващи системи. Препоръчително е първо да се вземе предвид с какви тръби и профили ще се работи – с какъв диаметър, материал и дебелина на стените, както и какви ъгли, радиуси на огъване и геометрии ще са необходими при различните заложени в продуктовия асортимент изделия.
Изборът на подходяща машина изисква стриктно съобразяване на капацитета на огъване на конкретния модел с изискванията на приложението, включително мощност, скорост, производителност, максимално допустим диаметър и дебелина на стената, максимален радиус и ъгъл на огъване и т. н. Що се отнася до материалите, неръждаемата стомана традиционно е по-трудна за огъване от въглеродната например, което изисква прилагането на по-голяма сила. Алуминиевите тръби пък обикновено могат да бъдат огъвани и с по-малък натиск.
Важно е да се отчетат и разстоянията между отделните сгъвки при по-сложните детайли, както и моделът и размерите на работната зона на машината да се съобразят с тях, за да се избегнат рискове от презастъпване, опиране в пода, удар на инструментите и т. н.
Ключово съображение при планирането на инвестиция в машина за огъване на тръби е нейната стабилност и издръжливост. Една по-здрава и надеждна система е значително по-рентабилно решение в дългосрочен план, макар и да изисква по-високо първоначално капиталовложение, от привидно атрактивните по-евтини варианти. Стабилната конструкция пък гарантира по-висока прецизност и производителност, които са приоритет в редица приложения.
Освен оценка на избраната машина като цялостно решение, е добре да се прегледат в детайли и отделните й компоненти, включително задвижване, серводвигатели, управление, инструментална екипировка и окомплектовка. Много производители предлагат възможности за конфигуриране на един и същи модел с по-мощна задвижваща система или пък със специализирани компоненти срещу съвсем малко по-голяма инвестиция. От съществена важност при селекцията на конфигурация са още автоматизираните й функции, изискванията за поддръжка, както и системите за безопасност.
Специфики на отделните типове задвижвания
Изцяло хидравличните машини използват електрически помпи за създаване на необходимото налягане за работния флуид, който в случая е хидравлично масло. Конструкцията включва цилиндри, чието движение се управлява от клапанни групи. Основни плюсове на тази конфигурация са стабилното налягане, голямата мощност и сравнително надеждната работа. Минус са трудностите при възпроизвеждане на прецизни и повторяеми операции. Хидравличните системи консумират много енергия, а маслото изисква редовна подмяна, което оскъпява и усложнява използването им.
Хибридното хидравлично задвижване със сервоуправление е подходящо за изцяло автоматизирани машини, например такива с ЦПУ. Хидравликата се грижи за работата на фиксиращите приспособления и дорниците, а сервоуправляемият двигател – за операциите по подаване, завъртане, огъване и преместването/смяната на инструментите. Водещи преимущества тук са високата прецизност и по-ниското потребление на енергия, както и сравнително по-достъпната цена. Сред недостатъците са голямото количество генерирана отпадна топлина и необходимостта от регулярна подмяна на маслото.
Комбинацията от пневматично задвижване и сервоуправление е най-подходяща за по-малки автоматични тръбоогъващи машини с ЦПУ. Пневматичните цилиндри отговарят за работата на дорниците и други спомагателни системи без изисквания за висока точност. Прецизните задачи, като подаване, завъртане, огъване и управление на инструменталната екипировка отново са оставени на сервомоторите. Тези конфигурации не са толкова енергоемки, колкото хибридните хидравлични системи, като в допълнение осигуряват по-висока ефективност с по-малко отпадна топлина. Използването им е ограничено до по-компактни машини с по-малка мощност, а сред недостатъците им експертите посочват и необходимостта от специфична поддръжка на системата за сгъстен въздух.
Изцяло сервоуправляемите задвижвания не включват хидравлични или пневматични системи за спомагателните операции. Те се характеризират с максимална точност, гъвкавост и производителност и прецизен контрол върху операциите. Могат да работят с постоянна висока скорост, значително по-безшумни са и не крият риск от замърсяване вследствие на хидравлични течове. В допълнение, генерират и по-малко топлина в процеса. Основен недостатък е по-високата им цена.
Основни типове конфигурации
Хидравличните машини за огъване на тръби с цифрово управление продължават да са широко използвани в практиката поради бюджетната им ефективност, като се търсят по-съвременни варианти с улеснена поддръжка. Специализацията им е огъването на тръбни заготовки в една или две точки в една и съща равнина. Предлагат се основно полуавтоматични версии, при които подаването и завъртането на заготовката се извършват ръчно, а огъващото рамо се задвижва от хидравличен цилиндър. Недостатък на тези системи е, че работните цикли са значително по-дълги заради полуавтоматичния режим, както и че не са подходящи за изработката на по-сложни детайли от специални тръбни профили.
Популярни в цеховете за металообработка са и машините за огъване с двойна глава (Twin-head pipe bending machines), проектирани да огъват едновременно двата края на заготовката. Те изискват големи радиуси на огъване при работа с по-дебелостенни тръби, като обикновено не могат да бъдат комбинирани с дорници и матрици за предотвратяване на нежелана деформация (wiper dies). Подходящи са за симетрично огъване, например на рамки за столове, легла и т. н. Техни предимства са относително простият принцип на работа и лесното управление, високата ефективност при симетрично огъване, както и възможността за обработка на 2 до 4 секции на тръбата наведнъж.
Най-предпочитани в големите фабрики за серийно производство на огънати тръбни детайли са високопроизводителните тръбоогъващи машини с ЦПУ, които са изцяло автоматизирани. Компютъризираното управление гарантира максимална точност, повторяемост и ефективност на операциите, като позволява прецизна обработка и при по-голям ъгъл и радиус на огъване с високо качество на готовите изделия и възможност за рентабилно производство в големи серии. Машините от този тип са подходящи и за комплексни 3D детайли и по-сложни приложения. Традиционно те изискват значително по-голяма първоначална инвестиция, което ги прави по-трудно достъпни за малките цехове в бранша. Множеството ползи от автоматизацията и централното програмно управление обаче гарантират максимално бърза възвръщаемост.
Вижте още от Машини
Ключови думи: огъване на тръби, тръбоогъващи машини, ЦПУ, CNC, автоматизация, хидравлични машини, електрическо задвижване, сервоуправление, тръбни профили, тръбни елементи, тръбни детайли
Редактор на статията:
Редактор
- Завършва специалност "Журналистикa" в СУ "Св. Климент Охридски";
- Заема длъжността редактор "Списания" от 2013 г.;
- Разполага с над 15 години опит в разработването на оперативни материали и технически статии в широк кръг от тематични области.
Новият брой 9/2024