Многопозиционная машина для формовки концов завершает свой цикл формирования закрытого сварного шва на конце медной трубы.
Представьте себе поток создания ценности, в котором трубы режут и сгибают.На другом участке завода кольца и другие обработанные детали обрабатываются, а затем отправляются на сборку для пайки или иной подгонки на концах трубок.Теперь представьте себе тот же поток создания ценности, на этот раз завершенный.При этом формование концов не только увеличивает или уменьшает диаметр конца трубы, но и создает множество других форм, от сложных канавок до завитков, повторяющих ранее припаянные на место кольца.
В сфере производства труб постепенно развивалась технология формовки концов, а технологии производства ввели в процесс два уровня автоматизации.Во-первых, операции могут сочетать в себе несколько этапов прецизионного формования торцов в пределах одной рабочей зоны – фактически одна законченная установка.Во-вторых, эта сложная обработка концов была интегрирована с другими процессами производства труб, такими как резка и гибка.
Большинство применений, связанных с этим типом автоматизированной обработки концов, приходится на производство прецизионных труб (часто из меди, алюминия или нержавеющей стали) в таких отраслях, как автомобилестроение и отопление, вентиляция и кондиционирование.Здесь формование концов исключает механические соединения, предназначенные для обеспечения герметичных соединений для потока воздуха или жидкости.Эта трубка обычно имеет внешний диаметр 1,5 дюйма или меньше.
Некоторые из наиболее совершенных автоматизированных ячеек начинаются с трубок малого диаметра, поставляемых в бухтах.Сначала он проходит через правильную машину, а затем разрезается на нужную длину.Затем робот или механическое устройство транспортирует заготовку для окончательного формования и гибки.Порядок появления зависит от требований приложения, включая расстояние между изгибом и самой окончательной формой.Иногда робот может перемещать одну заготовку от конца к изгибу и обратно к конечной форме, если приложение требует, чтобы концы трубы были сформированы на обоих концах.
Количество производственных этапов, которые могут включать в себя некоторые высококачественные системы формирования концов труб, делает этот тип ячеек более производительным.В некоторых системах труба проходит через восемь станций формирования концов.Проектирование такого завода начинается с понимания того, чего можно достичь с помощью современного концевого формования.
Существует несколько типов прецизионных инструментов для формирования концов.Пуансоны Пуансоны — это «твердые инструменты», формирующие конец трубы, которые уменьшают или расширяют конец трубы до желаемого диаметра.Вращающиеся инструменты снимают фаски или выступают из трубы, обеспечивая поверхность без заусенцев и равномерную отделку.Другие вращающиеся инструменты выполняют процесс прокатки для создания канавок, выемок и других геометрических фигур (см. Рисунок 1).
Последовательность формирования концов может начинаться со снятия фаски, что обеспечивает чистую поверхность и постоянную длину выступа между зажимом и концом трубы.Затем штамп для штамповки выполняет процесс обжатия (см. Рисунок 2), расширяя и сжимая трубу, в результате чего излишки материала образуют кольцо вокруг наружного диаметра (НД).В зависимости от геометрии другие штамповочные пуансоны могут иметь зазубрины по внешнему диаметру трубки (это помогает закрепить шланг на трубке).Вращающийся инструмент может прорезать часть наружного диаметра, а затем инструмент, нарезающий резьбу на поверхности.
Точная последовательность используемых инструментов и процедур зависит от приложения.При наличии восьми станций в рабочей зоне концевого формирователя последовательность может быть весьма обширной.Например, серия ударов постепенно образует выступ на конце трубки, один удар расширяет конец трубки, а затем еще два удара сжимают конец, образуя выступ.Выполнение операции в три этапа во многих случаях позволяет получить бисер более высокого качества, а многопозиционная система формирования концов делает возможной эту последовательную операцию.
Программа формирования концов обеспечивает последовательность операций для обеспечения оптимальной точности и повторяемости.Новейшие полностью электрические машины для формовки концов могут точно контролировать положение своих штампов.Но помимо снятия фасок и нарезания резьбы, большинство этапов торцевой обработки являются формовочными.Способ изготовления металлических форм зависит от типа и качества материала.
Рассмотрим еще раз процесс бисероплетения (см. рисунок 3).Как и закрытая кромка листового металла, закрытая кромка не имеет зазоров при формировании концов.Это позволяет перфоратору придавать форму бусинкам в нужном месте.Фактически пуансон «протыкает» бусину определенной формы.А как насчет открытого бортика, напоминающего выступающий край листового металла?Зазор в середине валика может создать некоторые проблемы с воспроизводимостью в некоторых случаях – по крайней мере, если он имеет ту же форму, что и закрытый шарик.Пуансоны могут образовывать открытые буртики, но поскольку нет ничего, что удерживало бы буртик по внутреннему диаметру (внутреннему диаметру) трубы, один буртик может иметь немного другую геометрию, чем другой, эта разница в допуске может быть приемлемой, а может и не быть приемлемой.
В большинстве случаев конечные кадры с несколькими станциями могут использовать другой подход.Пробойник сначала расширяет внутренний диаметр трубы, создавая в материале волнообразную заготовку.Затем трехроликовый инструмент для формирования концов, имеющий желаемую отрицательную форму валика, зажимается по внешнему диаметру трубы и валик прокатывается.
Прецизионные концевые формовщики позволяют создавать самые разные формы, в том числе асимметричные.Однако торцевое формование имеет свои ограничения, большинство из которых связано с формованием материала.Материалы могут выдерживать лишь определенный процент деформации.
Термическая обработка поверхности пуансона зависит от типа материала, из которого изготовлена конструкция.Их конструкция и обработка поверхности учитывают различную степень трения и другие параметры окончательной формовки, которые зависят от материала.Пуансоны, предназначенные для обработки концов труб из нержавеющей стали, имеют иные характеристики, чем пуансоны, предназначенные для обработки концов алюминиевых труб.
Для разных материалов также требуются разные типы смазочных материалов.Для более твердых материалов, таких как нержавеющая сталь, можно использовать более густое минеральное масло, а для алюминия или меди можно использовать нетоксичное масло.Способы смазки также различаются.В процессах ротационной резки и прокатки обычно используется масляный туман, тогда как при штамповке могут использоваться струйные или масляные смазочные материалы.В некоторых пуансонах масло течет прямо из пуансона во внутренний диаметр трубы.
Многопозиционные концевые формователи имеют разную силу прокалывания и зажима.При прочих равных условиях более прочная нержавеющая сталь потребует большего усилия зажима и пробивки, чем мягкий алюминий.
Глядя на формирование конца трубы крупным планом, вы можете увидеть, как машина продвигает трубу до того, как зажимы удержат ее на месте.Поддержание постоянного вылета, то есть длины металла, выходящего за пределы приспособления, имеет решающее значение.Для прямых труб, которые можно перемещать до определенных упоров, поддерживать этот уступ не составляет труда.
Ситуация меняется при облицовке предварительно изогнутой трубы (см. рис. 4).В процессе изгиба труба может немного удлиниться, что добавляет еще одну размерную переменную.При этих настройках инструменты для орбитальной резки и торцовки обрезают и очищают конец трубы, чтобы убедиться, что он находится именно там, где должен быть, как запрограммировано.
Возникает вопрос, почему после изгиба получается трубка?Это связано с инструментами и работой.Во многих случаях окончательный шаблон размещается настолько близко к самому изгибу, что не остается прямых участков, которые листогибочный пресс мог бы подхватить во время цикла гибки.В этих случаях гораздо проще согнуть трубу и передать ее к торцевой формовке, где она удерживается в зажимах, соответствующих радиусу изгиба.После этого формирователь концов отрезает лишний материал, а затем создает желаемую конечную геометрию формы (опять же, очень близко к изгибу на конце).
В других случаях придание формы концу перед гибкой может усложнить процесс волочения, особенно если форма конца мешает гибочному инструменту.Например, зажим трубы на изгиб может исказить ранее сделанную форму торца.Создание настроек изгиба, которые не повредят конечную геометрию формы, в конечном итоге оказывается более проблематичным, чем оно того стоит.В этих случаях проще и дешевле придать форму трубе после изгиба.
Ячейки формирования концов могут включать в себя множество других процессов производства труб (см. Рисунок 5).В некоторых системах используется как гибка, так и формовка концов, что является обычной комбинацией, учитывая, насколько тесно связаны эти два процесса.Некоторые операции начинаются с формирования конца прямой трубы, затем переходят к изгибу вращающимся тяговым усилием для формирования радиусов, а затем возвращаются к машине для формования концов для обработки другого конца трубы.
Рис.2. Эти концевые валки изготавливаются на многостанционном кромкообрезном станке, где один пробойник расширяет внутренний диаметр, а другой сжимает материал для формирования валика.
В этом случае последовательность управляет переменной процесса.Например, поскольку вторая операция формования концов происходит после гибки, операции обрезки рельсов и обрезки концов на машине для формовки концов обеспечивают постоянный вылет и лучшее качество формы концов.Чем более однороден материал, тем более воспроизводимым будет окончательный процесс формования.
Независимо от комбинации процессов, используемых в автоматизированной ячейке — будь то гибка и придание формы концам или установка, которая начинается с скручивания трубы — то, как труба проходит различные этапы, зависит от требований применения.В некоторых системах труба подается непосредственно с рулона через систему выравнивания в захваты ротационного гибочного станка.Эти зажимы удерживают трубу, пока система формирования концов перемещается в нужное положение.Как только система формирования концов завершает свой цикл, запускается ротационная гибочная машина.После гибки инструмент разрезает готовую заготовку.Систему можно спроектировать для работы с изделиями разных диаметров, используя специальные штампы для формовки концов и штабелированные инструменты в левосторонних и правосторонних ротационных гибочных станках.
Однако если для гибки требуется использование шарового пальца по внутреннему диаметру трубы, настройка не сработает, поскольку труба, подаваемая в процесс гибки, поступает непосредственно с катушки.Такое расположение также не подходит для труб, где требуется форма на обоих концах.
В этих случаях может быть достаточно устройства, включающего некоторую комбинацию механической трансмиссии и робототехники.Например, трубу можно размотать, сплющить, разрезать, а затем робот поместит отрезанный кусок в ротационный гибочный станок, куда можно вставить шариковые оправки, чтобы предотвратить деформацию стенки трубы при гибке.Отсюда робот может переместить изогнутую трубку в формовочный станок.Разумеется, порядок операций может меняться в зависимости от требований задания.
Такие системы можно использовать для крупносерийного производства или мелкосерийной обработки, например, 5 деталей одной формы, 10 деталей другой формы и 200 деталей другой формы.Конструкция станка также может меняться в зависимости от последовательности операций, особенно если речь идет о расположении приспособлений и обеспечении необходимых зазоров для различных заготовок (см. рис. 6).Например, монтажные зажимы в концевом профиле, принимающем колено, должны иметь достаточный зазор, чтобы постоянно удерживать колено на месте.
Правильный порядок позволяет выполнять параллельные операции.Например, робот может поместить трубу в формирователь концов, а затем, когда формирователь концов работает, робот может подать другую трубу в ротационный гибочный станок.
Для вновь установленных систем программисты установят шаблоны портфолио работ.Для концевого формования это может включать такие детали, как скорость подачи хода пуансона, центр между пуансоном и зазором или количество оборотов для операции прокатки.Однако при наличии этих шаблонов программирование становится быстрым и простым: программист корректирует последовательность и первоначально устанавливает параметры в соответствии с текущим приложением.
Такие системы также настроены для подключения в среде Индустрии 4.0 к инструментам профилактического обслуживания, которые измеряют температуру двигателя и другие данные, а также мониторинг оборудования (например, количества деталей, произведенных за определенный период).
В перспективе концевое литье станет еще более гибким.Опять же, процесс ограничен с точки зрения процентной деформации.Однако ничто не мешает креативным инженерам разрабатывать уникальные устройства для формирования концов.В некоторых операциях во внутренний диаметр трубы вставляется штамп и заставляет трубу расширяться в полости внутри самого зажима.Некоторые инструменты создают конечные формы, которые расширяются на 45 градусов, что приводит к асимметричной форме.
Основой всего этого являются возможности многопозиционного формирователя концов.Когда операции можно выполнить «в один прием», появляются различные возможности окончательного формирования.
FABRICATOR — ведущий журнал Северной Америки по производству и формовке стали.В журнале публикуются новости, технические статьи и истории успеха, которые позволяют производителям выполнять свою работу более эффективно.FABRICATOR работает в отрасли с 1970 года.
Теперь доступен полный цифровой доступ к The FABRICATOR, обеспечивающий легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Теперь доступен полный цифровой доступ к The Tube & Pipe Journal, обеспечивающий легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный цифровой доступ к журналу STAMPING Journal, журналу о рынке штамповки металлов, где публикуются последние технологические достижения, передовой опыт и новости отрасли.
Теперь доступен полный доступ к цифровому изданию The Fabricator en Español, обеспечивающему легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Вторая часть нашей серии из двух частей с Рэем Рипплом, техасским художником по металлу и сварщиком, продолжает ее…
Время публикации: 08 января 2023 г.