Щанцови машини с ЦПУ

• Щанцоването е високопродуктивен и популярен в съвременната индустрия метод за бързо и прецизно производство на метални детайли със сравнително ниска себестойност
  
  
• Компютърното управление на щанцовата обработка осигурява множество предимства пред конвенционалното й изпълнение
  
  
• При щанцовите машини, преси и центри с ЦПУ непрекъснато се демонстрират иновации в синхрон с принципите на четвъртата промишлена революция

Щанцоването е високопродуктивен и широко популярен в съвременната индустрия метод за бързо и икономично производство на метални детайли със сравнително ниска себестойност чрез пластична деформация на листов и други типове материал. Редица приложения в различни отрасли изискват безкомпромисно качество и изключителна точност при размерите и допуските на компонентите, като изработените на щанцови машини изделия са отличен избор за прецизни приложения.

Компютърното управление на щанцовата обработка осигурява множество предимства пред конвенционалното й изпълнение, а при оборудването с ЦПУ непрекъснато се демонстрират иновации в синхрон с принципите на четвъртата промишлена революция. Новостите са свързани с непрекъснато повишаване на степента на автоматизация, роботизиране на обслужването, както и навлизането на революционни технологии, като изкуствения интелект, машинното самообучение и дигиталните двойници, в управлението на щанцовите машини.

Специфики на метода

Предимство на оборудването за щанцоване с ЦПУ е възможността за работа с изключително широк кръг от материали – от неръждаема, поцинкована и галванизирана стомана до алуминий, месинг и дори някои типове пластмаси. Дебелината на листовия материал обикновено варира в диапазона 0,5 – 6 mm. Изработваните чрез щанцоване отвори могат да са с правилна и проста форма, като кръг или многоъгълник, но е възможно да бъдат и с комплексни неправилни дизайни. Те са подходящи за изработване или наведнъж (с един удар) чрез съответните специални щанцформи или матрици, или посредством застъпване на правилни геометрични форми.

Готовото изделие при щанцоване може да бъде както вътрешният отрязък на формата, така и външният профил. Техниката е отлично решение за производство на перфорирани детайли. Най-икономично е щанцоването с ЦПУ при изработката на прости форми в големи обеми.

Високата гъвкавост, рентабилност и свобода по отношение на дизайна при този метод го прави атрактивен за редица производители в машино- и автомобилостроенето, авиокосмическия сектор, строителството, архитектурата и т. н. Ето защо все повече цехове за металообработка залагат на модерно оборудване за щанцоване с компютърно управление. Програмирането на щанцовите преси е относително просто и включва преместване на металния лист по двете основни оси с цел прецизното му позициониране под съответната щанцова станция според въведените координати. Програмата може да включва усъвършенствани функции за оптимален разкрой на листа с цел оптимално оползотворяване на материала и изработка на максимален брой компоненти с един удар според броя на щанцовите станции и матрици.

ЦПУ управлението на процеса го прави изключително бърз, точен и надежден, а също и разходно ефективен както за големи, така и за по-малки серии. За разлика от лазерните машини, които само изрязват детайлите, щанцовите преси позволяват и производството на готови триизмерни изделия и профили, които освен изрязани, са и формовани/огънати. Някои от най-съвременните машини в сегмента извършват и голям брой допълнителни операции, като резбонарязване, подгъване, почистване на ръбове, гравиране, маркиране и др., което значително повишава ефективността и производителността им. Популярни са и т. нар. хибридни машини и центри с ЦПУ, които съчетават лазерна и щанцова обработка.

Предимства на компютърното управление

Ключовите преимущества на щанцоването с ЦПУ могат да бъдат обобщени с две думи – разходна ефективност. Модерните щанцови преси и центри позволяват високи скорости на работа в съчетание с максимална прецизност и ефективно използване на наличния материал с минимум загуби и разходи. Широко използваните в практиката системи работят с няколкостотин удара в минута (обикновено над 500), а сложността на изделието е функция основно на дизайна на инструменталната екипировка. В допълнение, автоматизираният разкрой чрез компютърна система значително съкращава времето за производство и позволява изработка на максимален брой детайли от минимално количество материал.

Програмирането с ЦПУ се явява компютърно асистираният аспект на металообработката в CAD/CAM цикъла от операции. Информацията за конкретния дизайн на щанцованите детайли може да бъде презентирана както в двуизмерен формат, така и като 3D модел. На базата на тези данни софтуерът генерира последователност от операции за обработка, която да произведе съответното изделие, като идентифицира подходящите матрици и позиционира максимално икономично и ефективно отделните детайли върху металния лист.

Логично, колкото повече компоненти могат да се изработят от единица материал, толкова по-рентабилни в дългосрочен план са машината и софтуерната платформа за програмиране. Ето защо специалистите препоръчват при планиране на инвестиция в щанцова преса с ЦПУ да не се избира задължително бюджетният вариант, а да се вземат предвид и потенциалните дългосрочни ползи от закупуването на по-модерно, мощно и прецизно решение.

Предимство на софтуерните пакети за компютърно асистирано щанцоване от най-ново поколение е все по-лесният и интуитивен за използване интерфейс, който позволява конфигуриране на последователностите от операции дори без задълбочени познания в кодирането и програмирането. За целта могат да бъдат използвани например предварително дефинирани програмни блокове и модули, които потребителят е необходимо единствено да селектира според изискванията на крайното изделие.

При генерирането на програми за изработка на метални детайли чрез щанцоване с ЦПУ се спазват някои основни принципи. Диаметрите на отворите не е препоръчително да бъдат по-малки от дебелината на металния лист. Вътрешните метални изрезки при изработката на профили или перфорирани изделия пък (особено тези с правилна или кръгла форма) могат да бъдат оползотворявани чрез резбоване на отвори в тях (включително на няколко накуп) и използването им за подмяна на съществуващи вложки с резба в различни конструкции.

Tипове щанцови машини с компютърно управление

На пазара се предлага изключително богато разнообразие от програмируеми щанцови машини и преси, както и от специализирани системи за автоматизиране на операциите, включително инструментални магазини, щанцови станции, обслужващи роботи и манипулатори. Моделите от различни серии и производители се отличават помежду си по редица технически характеристики. Сред тях са капацитетът или тонажът на машината, броят на станциите в инструменталния магазин, наличието на автоматизирана система за бърза смяна на матриците, стандартната и допълнителната окомплектовка. Ключов фактор за избор на решение, разбира се, е ЦПУ блокът на машината, който е препоръчително да бъде достатъчно мощен и от надежден и доказан производител в сегмента, за да гарантира максимална производителност, ефективност и дългосрочна експлоатация. На персонализиране в редица случаи подлежи функционалният инструментариум на машината, като някои модели преси се предлагат с възможности за окомплектоване с допълнителни инструменти за оребряване и резбоване например.

Голяма част от съвременните щанцови машини са оборудвани с патентовани технологии за оптимизиране на т. нар. мъртва зона, автоматизирани системи за смазване и охлаждане и други спомагателни решения. Модерните софтуерни платформи за програмиране позволяват конфигуриране и управление на процеса както "онлайн", така и в "офлайн" режим, като могат да разполагат и с усъвършенствани модули за виртуално симулиране, моделиране и тестване на различни програми и режими.

Предлаганото в сегмента оборудване се различава и по други ключови параметри, като максимален капацитет на щанцоване, максимална дебелина на материала, размер на работната зона, точност при позициониране и рязане, скорост на движение по осите, както и брой на ударите в минута според стъпката. Широко използваните в практиката щанцови преси обикновено са снабдени със захващащи механизми за металните листове и детайлите, които могат да са с пневматично, хидравлично, електрическо или друг тип задвижване. Те се отличават помежду си и по дълбочината на работния си обсег.

Най-общо се срещат два типа конструкции при щанцовите преси. При първите инструменталният магазин е единичен, релсов и разположен в линейно направление, докато при вторите инструменталните магазини са няколко на брой, автоматично индексирани, с въртящ се механизъм и отделно управление. При тях всяка матрица има специфичен слот или местоположение, а системата своевременно избира и фиксира необходимата комбинация от инструменти в съответната щанцова станция преди следващия работен цикъл. Машините и центрите с такъв дизайн типично използват над 60 щанцформи, което позволява лесна и бърза изработка както на прости, така и на комплексни изделия.

Системите с линеен релсов магазин зареждат по един инструмент наведнъж в щанцовата глава, което пък позволява пълното му завъртане. Предимство е възможността за едновременна настройка и позициониране на няколко единични инструмента преди следващия цикъл, което съкращава времето за смяна на екипировката.

Пробиването на повече на брой отвори с един удар при щанцоване с ЦПУ може да бъде оптимизирано чрез т. нар. клъстерни инструменти, които пестят на предприятията ценно време и средства от повторна обработка на големи партиди от детайли. С помощта на такива щанцови форми могат да бъдат изработени хиляди различни отвори в минута на една установка, което позволява постигане на изключителна производителност. Подходящи за производство чрез машини и центри с клъстерни матрици са комплексни перфорирани изделия, като вентилационни решетки, метални панели за монтаж на LED осветители, панели за корпуси на компютърни системи и т. н.