Xếp chồng công cụ trên máy uốn ống CNC là gì? Giải thích khuôn nhiều ngăn xếp

Hãy tưởng tượng một đơn đặt hàng sản xuất một trăm khung khung. Bộ phận này yêu cầu ba bán kính uốn cong trên cùng một ống và hai trong số các bán kính đó nằm ở các mặt phẳng khác nhau. Trên máy uốn CNC một khuôn thông thường, người vận hành sẽ dừng sau bán kính đầu tiên, tháo khuôn uốn, lắp khuôn tiếp theo, kiểm tra căn chỉnh và uốn một bộ phận thử. Sự gián đoạn tương tự sẽ xảy ra trước bán kính cuối cùng. Việc xếp chồng công cụ sẽ loại bỏ hầu hết mẫu đó bằng cách đặt một số bộ công cụ uốn hoàn chỉnh trên một đầu CNC, chồng lên nhau. Máy chọn bán kính chính xác bằng cách dịch chuyển đầu và ống vẫn được kẹp trong ống kẹp trong toàn bộ chuỗi.

Do đó, việc xếp chồng công cụ vừa là sự sắp xếp vật lý của các khuôn vừa là một chiến lược lập trình. Nó tồn tại bởi vì nhiều bộ phận trong thế giới thực cần nhiều hơn một bán kính uốn và vì thời gian chuyển đổi là một trong những yếu tố chi phí lớn nhất trong uốn ống. Khi máy có thể tự động chuyển đổi giữa các cấp độ công cụ, bộ phận có thể di chuyển qua toàn bộ chuỗi bán kính mà không cần nhả ra. Sự khác biệt duy nhất đó có ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian chu kỳ, độ chính xác của bộ phận và khối lượng công việc của người vận hành.

Để hiểu khái niệm này một cách đầy đủ, cần xem xét lại Uốn CNC bao gồm những gì ở cấp trục. Phần còn lại của bài viết này giải thích các thành phần dụng cụ, yêu cầu của máy và các tình huống sản xuất trong đó việc xếp chồng mang lại hiệu quả.

Chính xác thì dụng cụ xếp chồng lên nhau trên máy uốn ống CNC là gì?

Dụng cụ xếp chồng lên nhau có nghĩa là hai hoặc nhiều bộ khuôn uốn cong có chung một khu vực lắp đặt trên đầu máy. Mỗi bộ là sự kết hợp hoàn chỉnh cho một bán kính uốn và bao gồm khuôn uốn, khuôn kẹp, khuôn áp lực và khi cần, khuôn gạt nước. Các thành phần này được gắn ở các cấp độ dọc khác nhau. Trong trình tự uốn, hệ thống CNC nâng hoặc hạ đầu để đưa mức chính xác vào mặt phẳng uốn.

Phiên bản đơn giản nhất là khuôn xếp chồng đơn, trong đó nhiều rãnh chia sẻ một khối khuôn uốn cong. Điều này hoạt động khi bán kính gần nhau và ống không cần các vị trí kẹp khác nhau. Phiên bản có nhiều tính năng hơn là sự sắp xếp nhiều ngăn với các bộ công cụ hoàn toàn độc lập cho từng bán kính. Đây là ý nghĩa của hầu hết các nhà sản xuất khi họ thảo luận về việc xếp chồng công cụ trên máy uốn ống CNC.

Máy được thiết kế cho nhiệm vụ này có đầu được gia cố, trục thẳng đứng được điều khiển bằng servo và có đủ không gian ở họng để dọn các dụng cụ xếp chồng lên nhau. Nếu không có những tính năng đó, việc thêm cấp độ ngăn xếp sẽ làm giảm độ cứng và khả năng chịu tổn thương. Đó là lý do tại sao các dòng sản phẩm có cấu hình công cụ hai ngăn, ba ngăn và nhiều ngăn không chỉ có khuôn cao hơn; chúng được thiết kế dựa trên trọng lượng và hành trình của đầu xếp chồng lên nhau.

Máy uốn ống khuôn nhiều ngăn và nhiều ngăn Máy này sử dụng các khuôn xếp chồng lên nhau để xử lý nhiều đường cong hoặc bán kính trong một thiết lập, giảm sự thay đổi khuôn và hỗ trợ các góc uốn lớn lên tới 190°. Lý tưởng cho các hình dạng ống phức tạp đòi hỏi khoảng cách uốn cong gần. Xem sản phẩm →

Ngăn xếp thẳng và ngăn xếp lệch

Các công cụ xếp chồng lên nhau không phải lúc nào cũng xếp hàng trên cùng một tâm uốn cong. Một ngăn xếp thẳng giữ tất cả các đường tâm của dụng cụ theo một đường thẳng đứng. Ngăn xếp bù đắp, đôi khi được gọi là ngăn xếp chân chó, đặt mỗi bán kính ở một vị trí nằm ngang khác nhau cũng như một chiều cao khác nhau. Sự sắp xếp bù đắp cho phép các đoạn uốn có khoảng cách gần nhau dọc theo ống và giảm nhiễu với các phần đã uốn trước đó. Cả hai cách bố trí đều sử dụng nguyên tắc dịch chuyển CNC giống nhau; sự khác biệt nằm ở hình dạng của đầu cặp dao và cách lập trình các mặt phẳng uốn.

Cách đầu CNC chọn cấp độ dao chính xác

Trong quá trình lập trình, mỗi lần uốn được chỉ định một cấp độ dao ngoài góc uốn, góc quay và khoảng cách tiến dao. Trước khi bắt đầu vào cua, máy sẽ xác nhận mức hiện tại và dịch chuyển nếu cần. Bởi vì ống vẫn nằm trong ống kẹp nên các mặt phẳng uốn vẫn được liên kết về mặt toán học với các lần uốn trước đó. Đây là bước khởi đầu quan trọng so với việc chuyển đổi thủ công, trong đó mỗi thiết lập mới sẽ đưa ra một lỗi tham chiếu mới.

Biểu đồ hiển thị thời gian thiết lập điển hình để thay đổi bán kính. Các giá trị này mang tính minh họa cho các ống cỡ trung bình có đường kính từ 12 đến 60 mm. Công việc khuôn đơn thủ công bao gồm thời gian nâng khuôn, làm sạch mặt lắp và căn chỉnh dụng cụ mới. Dụng cụ xếp chồng rút ngắn nhiệm vụ xuống còn một lần di chuyển servo và một lần uốn cong xác minh. Công cụ thay đổi nhanh diễn ra nhanh chóng nhưng vẫn yêu cầu trao đổi vật lý toàn bộ vật chứa. Máy nhiều ngăn tự động hóa việc lựa chọn hơn nữa bằng cách di chuyển một trong số các trạm đã chuẩn bị sẵn vào vị trí chấn. Việc tiết kiệm thực sự không phải là số phút; đó là việc giảm các bộ phận dùng thử và giảm nguy cơ phán đoán của người vận hành ảnh hưởng đến chất lượng.

Tại sao các nhà chế tạo sử dụng công cụ xếp chồng

Những lợi ích chính của dụng cụ xếp chồng dễ dàng nhận thấy ở số lượng sản xuất hơn là ở bản thân dụng cụ. Đầu xếp chồng lên nhau làm giảm số lần người vận hành phải mở cửa máy. Nó cũng giữ cho ống được kẹp chặt để thực hiện nhiều thao tác uốn cong, giúp loại bỏ vấn đề kinh điển là mất vị trí chuẩn sau khi lắp lại. Những điểm sau đây tóm tắt những lợi thế thực tế trong môi trường cửa hàng.

• Ít thay đổi hơn, đặc biệt khi hai hoặc ba bán kính giống nhau lặp lại trên nhiều phần.
• Khả năng lặp lại tốt hơn vì sự căn chỉnh giữa khuôn uốn và khuôn kẹp được cố định bởi ngăn công cụ chứ không phải bởi người vận hành.
• Thời gian chu trình tổng thể ngắn hơn đối với các bộ phận có nhiều bán kính vì quá trình dịch chuyển đầu chỉ mất vài giây.
• Giảm phế liệu trong quá trình thiết lập, vì phần dùng thử đầu tiên hiếm khi cần làm lại.
• Lao động có tay nghề thấp hơn để thay đổi công cụ, điều này quan trọng theo ca với sự giám sát hạn chế.

Biểu đồ dạng đường cho thấy thông lượng tăng lên như thế nào khi kích thước lô tăng lên. Công cụ ngăn đơn dành phần lớn mỗi ca cho việc thay đổi, do đó sản lượng tăng chậm cho đến khi các lô trở nên dài. Dụng cụ xếp chồng làm giảm hình phạt đó vì thay đổi bán kính chỉ là dịch chuyển đầu theo chiều dọc. Máy nhiều ngăn bổ sung thêm một lớp tự động hóa khác bằng cách mang theo nhiều bộ công cụ hoàn chỉnh hơn trong cùng một chu trình. Đối với sản xuất hỗn hợp cao, khoảng trống ở phía bên trái của biểu đồ quan trọng hơn các giá trị phía trên bên phải. Đó là lý do tại sao nhiều cửa hàng việc làm chọn cách xếp chồng ngay cả khi đơn hàng trung bình của họ chỉ là 50 hoặc 100 bộ phận.

Dụng cụ xếp chồng lên nhau so với dụng cụ thay đổi nhanh

Một giải pháp thay thế phổ biến cho việc xếp chồng là thay đổi công cụ nhanh, trong đó mỗi khuôn uốn cong được gắn trên một giá đỡ và toàn bộ giá đỡ được hoán đổi trong vài phút. Thay đổi nhanh rất hấp dẫn khi các bộ phận sử dụng hỗn hợp bán kính rộng và vật liệu thay đổi liên tục. Xếp chồng sẽ tốt hơn khi có hai hoặc ba bán kính giống nhau xuất hiện trong hầu hết mọi công việc. Biểu đồ radar so sánh cả hai phương pháp theo sáu tiêu chí thực tế. Diện tích lớn hơn trên bất kỳ trục nào có nghĩa là điểm cao hơn cho tiêu chí đó.

Biểu đồ radar cho thấy một điểm rất rõ ràng: phương pháp gia công tốt nhất phụ thuộc vào mức độ lặp lại của nhóm bộ phận của bạn. Công cụ xếp chồng đạt điểm cao về tốc độ thiết lập, độ lặp lại và khả năng xử lý các bộ phận phức tạp. Dụng cụ thay đổi nhanh chiếm ưu thế nhờ tính linh hoạt đối với sự kết hợp bán kính thay đổi liên tục. Chi phí dụng cụ hoạt động khác nhau trong mỗi thiết lập, vì dụng cụ xếp chồng cần một bộ khuôn đầy đủ cho mỗi bán kính trong khi thay đổi nhanh có thể chia sẻ sóng mang. Nếu lịch sản xuất của bạn ổn định trong nhiều tháng, dụng cụ xếp chồng lên nhau sẽ mang lại sự cân bằng tổng thể tốt hơn. Nếu bạn không biết bán kính nào sẽ đến vào tuần tới thì thay đổi nhanh là con đường an toàn hơn.

Khi dụng cụ xếp chồng lên nhau có ý nghĩa nhất

Công cụ xếp chồng sẽ phát huy tác dụng trong một sự kết hợp các điều kiện cụ thể. Họ bộ phận phải đủ ổn định để có thể mua nhiều bộ khuôn hoàn chỉnh. Các lô phải đủ lớn để được hưởng lợi từ việc chuyển đổi nhanh hơn nhưng không quá lớn khiến thời gian thiết lập trở nên không cần thiết. Hình học phải bao gồm hai hoặc nhiều bán kính lặp lại từ công việc này sang công việc tiếp theo. Lịch trình sản xuất cũng phải chấp nhận nỗ lực kỹ thuật ban đầu ngắn vì trình tự ngăn xếp phải được lập trình và chứng minh ở bài viết đầu tiên.

• Các bộ phận khung và ống xả ô tô có nhiều đường cong trên một ống.
• Tay vịn, thanh vịn và các bộ phận kiến ​​trúc có sự kết hợp bán kính lặp đi lặp lại.
• Các cụm ống thủy lực và khí nén cần nhiều bán kính uốn cong trên một chiều dài.
• Cuộn dây trao đổi nhiệt và mạch chất lỏng trong đó cùng một cấu hình ống chạy với khối lượng lớn.
• Khung đồ nội thất và các bộ phận kết cấu có yêu cầu về chất lượng uốn cong có thể nhìn thấy được.

Một số máy uốn CNC sử dụng bố cục các mặt chung phải-trái, trong đó một đầu có thể hoạt động từ một trong hai phía của vị trí dụng cụ trung tâm. Bố cục này cũng sử dụng các công cụ xếp chồng lên nhau và hữu ích cho các bộ phận có đường cong ở các phía đối diện của mặt phẳng trung tâm.

Máy uốn CNC một đầu bên phải-trái Dòng sản phẩm năm mẫu này uốn cong từ hai phía của vị trí công cụ trung tâm, mang lại độ chính xác được điều khiển bằng servo và các chương trình được lưu trữ để sản xuất hàng loạt lặp lại. Hữu ích cho các bộ phận có đường cong ở phía đối diện của mặt phẳng trung tâm. Xem sản phẩm →

Hạn chế và rủi ro khi lập kế hoạch

Xếp chồng không phải là một lựa chọn miễn phí. Cổ máy và kết cấu ổ trục giới hạn số tầng có thể xếp chồng lên nhau trước khi độ cứng giảm xuống. Mỗi bán kính bổ sung có nghĩa là một khuôn uốn cong, khuôn kẹp, khuôn áp lực và thường là khuôn gạt nước bổ sung, do đó chi phí tăng nhanh theo số lượng cấp. Nhóm công cụ cũng tạo ra rủi ro nhiễu mới giữa khuôn và các phần đã uốn cong trước đó. Khả năng tiếp cận bảo trì chặt chẽ hơn vì đầu có khối lượng lớn hơn và các bề mặt căn chỉnh khó kiểm tra hơn. Câu trả lời thực tế là yêu cầu người chế tạo máy tham gia đánh giá bộ phận trước khi hoàn thiện thiết kế công cụ.

Một đối số định lượng cho công cụ xếp chồng xuất phát từ khả năng xử lý. Biểu đồ cột bên dưới so sánh chỉ số khả năng cho góc uốn trên một bộ phận có độ phức tạp vừa phải. Giá trị cao hơn có nghĩa là ít chỗ uốn cong bên ngoài dải dung sai hơn.

Biểu đồ cột so sánh khả năng xử lý điển hình cho góc uốn cuối cùng. Cp bằng 1,0 cho phép khoảng 0,27 phần trăm số lần uốn nằm ngoài dải dung sai. Nhiều khách hàng ô tô và thủy lực yêu cầu Cp tối thiểu là 1,33. Dụng cụ xếp chồng lên nhau thường đạt đến mức 1,67 do việc căn chỉnh dụng cụ được cố định bởi cấu trúc máy. Dụng cụ thay đổi nhanh ổn định hơn so với khuôn đơn thủ công, nhưng bề mặt định vị của nó có thể bị mòn và cần được kiểm tra. Điều đáng rút ra là việc xếp chồng không chỉ cải thiện tốc độ mà còn cải thiện độ ổn định lâu dài.

Những điều cần kiểm tra trước khi chọn máy

Mỗi máy uốn CNC quảng cáo dụng cụ xếp chồng đều không giống nhau. Một số đầu chỉ có thể mang hai cấp độ với các ống nhỏ; một số khác được thiết kế cho ba cấp độ trở lên và có nhiều ngăn xếp khuôn nặng. Phần mềm máy cũng phải hỗ trợ trình tự xếp chồng, bao gồm lựa chọn cấp độ dao ở giữa chương trình chấn. Yêu cầu mô phỏng phần mẫu và báo cáo bằng văn bản về chiều cao ngăn xếp tối đa. Cần kiểm tra khả năng tiếp cận bộ phận giữ khuôn áp suất và khu vực khuôn gạt nước khi máy đang hoạt động.

• Số cấp độ ngăn xếp được hỗ trợ bởi hệ thống truyền động và đúc đầu.
• Phạm vi di chuyển dọc và khả năng lặp lại định vị của trục ngăn xếp.
• Lực kẹp có sẵn ở mỗi cấp độ, đặc biệt đối với các ống có thành nặng.
• Loại giao diện công cụ và khả năng tương thích với các khuôn hiện có trong giá đỡ công cụ của bạn.
• Phần mềm hỗ trợ lựa chọn cấp độ, kiểm tra va chạm và xác minh bài viết đầu tiên.

Đối với các bộ phận có uốn cong ở nhiều mặt phẳng, máy uốn 3D toàn phần hai đầu thậm chí còn mở rộng logic tương tự hơn nữa. Hai đầu có thể hoạt động ở hai đầu đối diện của ống và các vòng quay được điều khiển bằng servo cho phép các trình tự chồng chéo trong một chu kỳ.

Máy uốn ống servo toàn phần hai đầu 3D Máy uốn hoàn toàn bằng điện này hoạt động đồng thời cả hai đầu ống trong một chu kỳ, hỗ trợ các ống có đường kính lên tới 180 mm và tối đa 300 điểm uốn. Thích hợp cho các đường ống dài, mịn trong các ứng dụng ô tô, máy móc và điều hòa không khí. Xem sản phẩm →

Khi thông số kỹ thuật của máy đã rõ ràng, hãy so sánh tổng chi phí của gói công cụ chứ không chỉ giá cơ bản. Ngăn xếp hai cấp trên mỗi trạm có thể có chi phí tương đương với một hệ thống thay đổi nhanh nhỏ. Quyết định phải dựa trên kết hợp bộ phận thực tế của bạn và kích cỡ lô được ghi lại trong sáu tháng qua.

Câu trả lời ngắn gọn cho câu hỏi là việc xếp chồng công cụ trên máy uốn ống CNC là cách mang hai hoặc nhiều bộ công cụ uốn hoàn chỉnh trên cùng một đầu và chọn chúng theo chương trình. Lợi ích là khả năng tạo ra nhiều bán kính trong một lần kẹp mà không cần sự can thiệp của người vận hành. Giá trị đến từ việc thay đổi ít hơn, độ lặp lại tốt hơn và sản lượng trên mỗi ca cao hơn. Sự lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào họ bộ phận, kích cỡ lô và yêu cầu dung sai của bạn. Khi bạn so sánh Máy uốn CNC , hãy hỏi đầu có thể mang bao nhiêu cấp ngăn xếp và cách bảo trì ngăn xếp. Câu trả lời đó cho bạn biết liệu máy có được chế tạo cho loại công việc bạn thực sự chạy hay không.