Hình 1. Trong uốn CNC, thường được gọi là uốn tấm, kim loại được kẹp tại chỗ và các lưỡi uốn trên và dưới tạo thành mặt bích dương và âm.
Một xưởng kim loại tấm điển hình có thể có sự kết hợp của hệ thống uốn. Tất nhiên, máy uốn là phổ biến nhất, nhưng một số cửa hàng cũng đang đầu tư vào các hệ thống tạo hình khác như máy uốn và gấp tấm. Tất cả các hệ thống này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành các bộ phận khác nhau mà không cần sử dụng các công cụ chuyên dụng.
Việc tạo hình kim loại tấm trong sản xuất hàng loạt cũng đang phát triển. Những nhà máy như vậy không còn cần phải dựa vào các công cụ dành riêng cho sản phẩm nữa. Hiện tại, họ có dây chuyền mô-đun đáp ứng mọi nhu cầu tạo hình, kết hợp uốn tấm với nhiều hình dạng tự động khác nhau, từ tạo hình góc đến uốn ép và uốn cuộn. Gần như tất cả các mô-đun này đều sử dụng các công cụ nhỏ dành riêng cho sản phẩm để thực hiện các hoạt động của chúng.
Dây chuyền uốn kim loại tấm tự động hiện đại sử dụng khái niệm chung là “uốn”. Điều này là do họ cung cấp các loại uốn khác nhau ngoài những gì thường được gọi là uốn tấm, còn được gọi là uốn CNC.
Chấn CNC (xem hình 1 và 2) vẫn là một trong những quy trình phổ biến nhất trên dây chuyền sản xuất tự động, chủ yếu là do tính linh hoạt của nó. Các tấm được di chuyển vào vị trí bằng cánh tay robot (có “chân” đặc trưng để giữ và di chuyển các tấm) hoặc một băng chuyền đặc biệt. Băng tải có xu hướng hoạt động tốt nếu các tấm trước đó đã được cắt lỗ, khiến robot khó di chuyển.
Hai ngón tay thò ra từ phía dưới để căn giữa phần trước khi uốn. Sau đó, tấm nằm dưới kẹp, giúp hạ thấp và cố định phôi vào đúng vị trí. Một lưỡi cong từ dưới lên sẽ tạo ra một đường cong dương và một lưỡi cong từ trên xuống sẽ tạo ra một đường cong âm.
Hãy coi máy uốn như một chữ “C” lớn với các lưỡi trên và dưới ở cả hai đầu. Chiều dài kệ tối đa được xác định bằng cổ phía sau lưỡi cong hoặc mặt sau của chữ “C”.
Quá trình này làm tăng tốc độ uốn. Một mặt bích điển hình, dương hoặc âm, có thể được hình thành trong nửa giây. Chuyển động của lưỡi cong có thể thay đổi vô hạn, cho phép bạn tạo ra nhiều hình dạng, từ đơn giản đến phức tạp đến khó tin. Nó cũng cho phép chương trình CNC thay đổi bán kính bên ngoài của chỗ uốn bằng cách thay đổi vị trí chính xác của tấm uốn. Mảnh dao càng gần dụng cụ kẹp thì bán kính ngoài của bộ phận càng nhỏ và có độ dày gấp đôi vật liệu.
Điều khiển thay đổi này cũng mang lại sự linh hoạt khi thực hiện các trình tự chấn. Trong một số trường hợp, nếu độ uốn cuối cùng ở một bên là âm (hướng xuống), lưỡi uốn có thể được tháo ra và cơ cấu băng tải nâng phôi và vận chuyển nó xuôi dòng.
Uốn tấm truyền thống có những nhược điểm, đặc biệt khi nói đến công việc quan trọng về mặt thẩm mỹ. Các lưỡi cong có xu hướng di chuyển theo cách mà đầu lưỡi dao không ở yên một chỗ trong chu kỳ uốn. Thay vào đó, nó có xu hướng kéo nhẹ, giống như cách tấm được kéo dọc theo bán kính vai trong chu kỳ uốn của phanh ép (mặc dù khi uốn tấm, lực cản chỉ xảy ra khi lưỡi uốn và bộ phận điểm-điểm tiếp xúc với nhau. bề mặt bên ngoài).
Nhập một uốn cong quay, tương tự như gấp trên một máy riêng biệt (xem hình 3). Trong quá trình này, chùm uốn được quay để dụng cụ tiếp xúc liên tục với một điểm trên bề mặt bên ngoài của phôi. Hầu hết các hệ thống uốn xoay tự động hiện đại đều có thể được thiết kế sao cho dầm xoay có thể uốn lên xuống theo yêu cầu của ứng dụng. Nghĩa là, chúng có thể được xoay lên trên để tạo thành mặt bích dương, được định vị lại để xoay quanh trục mới, sau đó uốn cong mặt bích âm (và ngược lại).
Hình 2. Thay vì cánh tay robot thông thường, tế bào uốn bảng này sử dụng một băng chuyền đặc biệt để thao tác phôi.
Một số thao tác uốn quay, được gọi là uốn quay kép, sử dụng hai dầm để tạo ra các hình dạng đặc biệt như hình chữ Z bao gồm các đường uốn dương và âm xen kẽ. Hệ thống dầm đơn có thể gấp các hình dạng này bằng cách xoay, nhưng để truy cập vào tất cả các đường gấp cần phải lật tờ giấy. Hệ thống uốn trục trục dầm đôi cho phép tiếp cận tất cả các đường uốn trong đường uốn chữ Z mà không cần lật tấm.
Uốn quay có những hạn chế của nó. Nếu cần có hình học rất phức tạp cho một ứng dụng tự động, uốn CNC với chuyển động có thể điều chỉnh vô hạn của các lưỡi uốn là lựa chọn tốt nhất.
Vấn đề xoắn khi quay cũng xảy ra khi nút xoắn cuối cùng âm. Trong khi các lưỡi uốn trong chấn CNC có thể di chuyển về phía sau và sang một bên thì các dầm uốn quay không thể di chuyển theo cách này. Cú uốn cong tiêu cực cuối cùng cần có người đẩy nó. Mặc dù điều này có thể thực hiện được trong các hệ thống cần sự can thiệp của con người nhưng nó thường không thực tế trên các dây chuyền chấn hoàn toàn tự động.
Dây chuyền tự động không chỉ giới hạn ở việc uốn và gấp bảng – còn gọi là tùy chọn “uốn ngang”, trong đó tấm vẫn phẳng và các kệ được gấp lên hoặc xuống. Các quy trình đúc khác sẽ mở rộng khả năng. Chúng bao gồm các hoạt động chuyên biệt kết hợp phanh ép và uốn cuộn. Quy trình này được phát minh để sản xuất các sản phẩm như hộp cửa cuốn (xem hình 4 và 5).
Hãy tưởng tượng rằng một phôi đang được vận chuyển đến trạm chấn. Các ngón tay trượt phôi sang một bên trên bàn chải và giữa chày trên và khuôn dưới. Giống như các quy trình uốn tự động khác, phôi được đặt ở giữa và bộ điều khiển biết đường gấp ở đâu, do đó không cần có thước đo phía sau khuôn.
Để thực hiện uốn bằng máy ép, chày được hạ xuống khuôn, thực hiện uốn và các ngón tay đẩy tấm sang đường uốn tiếp theo, giống như người vận hành sẽ làm trước máy ép. Hoạt động này cũng có thể thực hiện uốn va đập (còn được gọi là uốn theo bước) dọc theo bán kính, giống như trên máy uốn thông thường.
Tất nhiên, giống như máy ép phanh, việc uốn cong môi trên dây chuyền sản xuất tự động sẽ để lại dấu vết của đường uốn. Đối với những khúc cua có bán kính lớn, chỉ sử dụng va chạm có thể làm tăng thời gian chu kỳ.
Đây là lúc tính năng uốn cuộn phát huy tác dụng. Khi chày và khuôn ở những vị trí nhất định, dụng cụ này sẽ biến thành máy uốn ống ba cuộn một cách hiệu quả. Đầu của chày trên cùng là “con lăn” trên cùng và các vấu của khuôn chữ V phía dưới là hai con lăn dưới cùng. Các ngón tay của máy đẩy tấm, tạo ra bán kính. Sau khi uốn và lăn, chày trên di chuyển lên trên và lệch ra ngoài, chừa chỗ cho các ngón tay đẩy bộ phận đúc về phía trước ra khỏi phạm vi làm việc.
Những khúc cua trên hệ thống tự động có thể nhanh chóng tạo ra những đường cong lớn, rộng. Nhưng đối với một số ứng dụng thì có cách nhanh hơn. Điều này được gọi là bán kính biến linh hoạt. Đây là quy trình độc quyền ban đầu được phát triển cho các bộ phận bằng nhôm trong ngành chiếu sáng (xem Hình 6).
Để hình dung về quy trình, hãy nghĩ về điều gì sẽ xảy ra với đoạn băng khi bạn trượt nó giữa lưỡi kéo và ngón tay cái của bạn. Anh vặn vẹo. Ý tưởng cơ bản tương tự cũng áp dụng cho các đường cong có bán kính thay đổi, đó chỉ là một cái chạm nhẹ, nhẹ nhàng vào công cụ và bán kính được hình thành một cách rất có kiểm soát.
Hình 3. Khi uốn hoặc gấp bằng xoay, dầm uốn được quay sao cho dụng cụ vẫn tiếp xúc với một chỗ trên bề mặt ngoài của tấm.
Hãy tưởng tượng một chiếc trống mỏng được cố định tại chỗ với vật liệu được đúc được hỗ trợ hoàn toàn bên dưới. Dụng cụ uốn được hạ xuống, ép vào vật liệu và tiến về phía kẹp giữ phôi. Chuyển động của dụng cụ tạo ra lực căng và làm cho kim loại “xoắn” về phía sau nó một bán kính nhất định. Lực của dụng cụ tác dụng lên kim loại xác định lượng lực căng cảm ứng và bán kính thu được. Với chuyển động này, hệ thống uốn bán kính thay đổi có thể tạo ra các đường cong bán kính lớn rất nhanh. Và bởi vì một công cụ duy nhất có thể tạo ra bất kỳ bán kính nào (một lần nữa, hình dạng được xác định bởi áp lực mà công cụ tác dụng chứ không phải hình dạng), nên quy trình này không yêu cầu các công cụ đặc biệt để uốn cong sản phẩm.
Việc tạo hình các góc trong tấm kim loại là một thách thức đặc biệt. Phát minh quy trình tự động hóa cho thị trường tấm ốp mặt tiền. Quá trình này giúp loại bỏ nhu cầu hàn và tạo ra các cạnh cong đẹp mắt, điều này rất quan trọng đối với các yêu cầu thẩm mỹ cao như mặt tiền (xem hình 7).
Bạn bắt đầu với một hình trống được cắt ra để có thể đặt lượng vật liệu mong muốn vào mỗi góc. Một mô-đun uốn chuyên dụng tạo ra sự kết hợp giữa các góc nhọn và bán kính nhẵn ở các mặt bích liền kề, tạo ra sự giãn nở “uốn trước” cho việc tạo hình góc tiếp theo. Cuối cùng, một công cụ vào cua (được tích hợp vào cùng một máy trạm hoặc một máy trạm khác) sẽ tạo ra các góc.
Một khi dây chuyền sản xuất tự động được lắp đặt, nó sẽ không trở thành một tượng đài bất động. Nó giống như việc xây dựng bằng những viên gạch Lego. Các trang web có thể được thêm, sắp xếp lại và thiết kế lại. Giả sử rằng một bộ phận trong tổ hợp trước đây yêu cầu hàn thứ cấp ở một góc. Để cải thiện khả năng sản xuất và giảm chi phí, các kỹ sư đã loại bỏ các mối hàn và thiết kế lại các bộ phận bằng khớp đinh tán. Trong trường hợp này, một trạm tán đinh tự động có thể được thêm vào đường gấp. Và vì dây chuyền là mô-đun nên không cần phải tháo dỡ hoàn toàn. Nó giống như thêm một mảnh LEGO khác vào một tổng thể lớn hơn.
Tất cả điều này làm cho việc tự động hóa ít rủi ro hơn. Hãy tưởng tượng một dây chuyền sản xuất được thiết kế để sản xuất hàng chục bộ phận khác nhau theo trình tự. Nếu dây chuyền này sử dụng các công cụ dành riêng cho sản phẩm và dòng sản phẩm thay đổi, chi phí dụng cụ có thể rất cao do độ phức tạp của dây chuyền.
Nhưng với các công cụ linh hoạt, các sản phẩm mới có thể chỉ cần yêu cầu các công ty sắp xếp lại các viên gạch Lego. Thêm một số khối ở đây, sắp xếp lại các khối khác ở đó và bạn có thể chạy lại. Tất nhiên, điều đó không hề dễ dàng nhưng việc cấu hình lại dây chuyền sản xuất cũng không phải là một việc khó khăn.
Lego là một phép ẩn dụ thích hợp cho các dòng sản phẩm autoflex nói chung, cho dù chúng đang xử lý nhiều hay nhiều bộ. Họ đạt được mức hiệu suất đúc trong dây chuyền sản xuất bằng các công cụ dành riêng cho sản phẩm nhưng không có bất kỳ công cụ dành riêng cho sản phẩm nào.
Toàn bộ nhà máy đều hướng tới sản xuất hàng loạt và việc biến chúng thành sản xuất hoàn chỉnh là điều không hề dễ dàng. Việc sắp xếp lại lịch trình cho toàn bộ nhà máy có thể phải ngừng hoạt động trong thời gian dài, điều này gây tốn kém cho một nhà máy sản xuất hàng trăm nghìn hoặc thậm chí hàng triệu sản phẩm mỗi năm.
Tuy nhiên, đối với một số hoạt động uốn kim loại tấm quy mô lớn, đặc biệt đối với các nhà máy mới sử dụng đá phiến mới, có thể tạo khối lượng lớn dựa trên bộ dụng cụ. Đối với ứng dụng phù hợp, phần thưởng có thể rất lớn. Trên thực tế, một nhà sản xuất châu Âu đã giảm thời gian giao hàng từ 12 tuần xuống còn một ngày.
Điều này không có nghĩa là việc chuyển đổi hàng loạt sang bộ công cụ không có ý nghĩa trong các nhà máy hiện có. Suy cho cùng, việc giảm thời gian thực hiện từ hàng tuần xuống hàng giờ sẽ mang lại lợi tức đầu tư rất lớn. Nhưng đối với nhiều doanh nghiệp, chi phí trả trước có thể quá cao để thực hiện bước này. Tuy nhiên, đối với các dây chuyền mới hoặc hoàn toàn mới, sản xuất theo bộ kit có ý nghĩa kinh tế.
Cơm. 4 Trong mô-đun máy uốn và tạo hình cuộn kết hợp này, tấm có thể được đặt và uốn giữa chày và khuôn. Ở chế độ cán, chày và khuôn được định vị sao cho vật liệu có thể được đẩy qua để tạo thành bán kính.
Khi thiết kế dây chuyền sản xuất khối lượng lớn dựa trên bộ dụng cụ, hãy xem xét cẩn thận phương pháp cho ăn. Đường uốn có thể được thiết kế để tiếp nhận vật liệu trực tiếp từ cuộn dây. Vật liệu sẽ được tháo ra, làm phẳng, cắt theo chiều dài và đi qua mô-đun dập, sau đó qua các mô-đun tạo hình khác nhau được thiết kế đặc biệt cho một sản phẩm hoặc dòng sản phẩm.
Tất cả điều này nghe có vẻ rất hiệu quả – và nó được dùng để xử lý hàng loạt. Tuy nhiên, việc chuyển đổi dây chuyền uốn cuộn sang sản xuất bộ sản phẩm thường không thực tế. Việc hình thành tuần tự một tập hợp các bộ phận khác nhau rất có thể sẽ yêu cầu các vật liệu có cấp độ và độ dày khác nhau, đòi hỏi phải thay đổi ống cuộn. Điều này có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động lên tới 10 phút – một thời gian ngắn đối với sản xuất hàng loạt cao/thấp, nhưng lại rất nhiều thời gian đối với dây chuyền chấn tốc độ cao.
Một ý tưởng tương tự được áp dụng cho các máy xếp truyền thống, trong đó cơ chế hút lấy các phôi riêng lẻ và đưa chúng vào dây chuyền dập và tạo hình. Chúng thường chỉ có chỗ cho một kích thước phôi hoặc có thể một số phôi có hình dạng khác nhau.
Đối với hầu hết các dây linh hoạt có bộ kit, hệ thống giá đỡ là phù hợp nhất. Tháp giá có thể lưu trữ hàng chục phôi có kích thước khác nhau, có thể đưa từng phôi vào dây chuyền sản xuất khi cần thiết.
Sản xuất dựa trên bộ công cụ tự động cũng đòi hỏi các quy trình đáng tin cậy, đặc biệt là khi tạo khuôn. Bất kỳ ai đã từng làm việc trong lĩnh vực uốn kim loại tấm đều biết rằng các đặc tính của kim loại tấm là khác nhau. Độ dày, cũng như độ bền kéo và độ cứng, có thể khác nhau tùy theo lô hàng, tất cả đều thay đổi đặc tính đúc.
Đây không phải là vấn đề lớn với việc tự động nhóm các đường gấp. Các sản phẩm và dây chuyền sản xuất liên quan của chúng thường được thiết kế để cho phép có sự thay đổi về nguyên liệu, do đó toàn bộ lô phải đạt tiêu chuẩn kỹ thuật. Nhưng một lần nữa, đôi khi vật liệu thay đổi đến mức đường dây không thể bù đắp được. Trong những trường hợp này, nếu bạn đang cắt và tạo hình 100 bộ phận và một số bộ phận không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, bạn chỉ cần chạy lại 5 bộ phận và trong vài phút bạn sẽ có 100 bộ phận cho thao tác tiếp theo.
Trong dây chuyền uốn tự động dựa trên bộ kit, mọi bộ phận đều phải hoàn hảo. Để tối đa hóa năng suất, các dây chuyền sản xuất dựa trên bộ công cụ này hoạt động theo kiểu có tính tổ chức cao. Nếu một dây chuyền sản xuất được thiết kế để chạy theo trình tự, chẳng hạn như bảy phần khác nhau, thì quá trình tự động hóa sẽ chạy theo trình tự đó, từ đầu đến cuối dây chuyền. Nếu Phần #7 không tốt, bạn không thể chạy lại Phần #7 vì quá trình tự động hóa không được lập trình để xử lý phần riêng lẻ đó. Thay vào đó, bạn cần dừng dòng và bắt đầu lại với phần số 1.
Để ngăn chặn điều này, đường gấp tự động sử dụng phép đo góc laser thời gian thực để kiểm tra nhanh từng góc gấp, cho phép máy khắc phục những điểm không nhất quán.
Việc kiểm tra chất lượng này rất quan trọng để đảm bảo rằng dây chuyền sản xuất hỗ trợ quy trình dựa trên bộ sản phẩm. Khi quy trình được cải thiện, dây chuyền sản xuất dựa trên bộ công cụ có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian bằng cách giảm thời gian thực hiện từ hàng tháng và hàng tuần xuống còn hàng giờ hoặc hàng ngày.
FABRICATOR là tạp chí chế tạo và tạo hình thép hàng đầu Bắc Mỹ. Tạp chí xuất bản các tin tức, bài viết kỹ thuật và câu chuyện thành công giúp các nhà sản xuất thực hiện công việc của mình hiệu quả hơn. FABRICATOR đã hoạt động trong ngành từ năm 1970.
Hiện đã có quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào FABRICATOR, giúp bạn dễ dàng truy cập vào các tài nguyên có giá trị trong ngành.
Hiện đã có quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Tube & Pipe Journal, giúp bạn dễ dàng truy cập vào các tài nguyên có giá trị trong ngành.
Hiện đã có quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, giúp bạn dễ dàng truy cập vào các tài nguyên có giá trị trong ngành.
Andy Billman tham gia podcast The Fabricator để nói về sự nghiệp sản xuất của anh ấy, những ý tưởng đằng sau Arise Industrial,…
Thời gian đăng: 18-05-2023