Поэтапная гибка повышает производительность гибочного пресса

Много лет назад оператор мог установить один комплект пуансона и матрицы на листогибочный пресс и не менять эту оснастку днями, а то и неделями. Это было классическим примером традиционного представления об эффективности производства.

Но уменьшение объемов заказов и сокращение сроков поставки изменили всё. Сегодня контрактному производителю может потребоваться выполнить 20 или более различных заданий на прессе за одну смену, и для многих из них (если не для всех) требуются разные инструменты — а это влечет за собой затраты времени на переналадку. Производители редко могут позволить себе такую неэффективность в плане времени или трудозатрат.

Гибка сложных деталей создает не меньше проблем. Когда деталь требует множества сгибов разными наборами инструментов, это значительно увеличивает трудозатраты, время на установку и демонтаж оснастки.

Как производители повышают эффективность при формовке сложных изделий или серий различных деталей, каждая из которых требует нескольких настроек оснастки? В таких случаях они прибегают к ступенчатой гибке (stage bending), при которой несколько наборов инструментов (комбинаций пуансона и матрицы) устанавливаются рядом друг с другом по всей длине стола листогибочного пресса.

Операторы могут полностью изготовить сложную деталь на одном станке за одну установку. Они также могут использовать одну настройку для гибки самых разных деталей — пять штук здесь, три там, еще дюжину следом — каждая из которых использует определенную комбинацию инструментов, размещенных на одном столе пресса.

Эта практика стала обычной во многих цехах, где квалифицированные операторы регулярно работают с различными вариантами ступенчатой оснастки. Но эта задача не так проста, как кажется. Недостаточно просто расставить секционные инструменты вдоль пресса. Ступенчатая настройка должна позволять оператору извлекать деталь после каждого сгиба, не повреждая её. Затем вступает в силу самый критический фактор: закрытая высота (shut height), или расстояние между столом и траверсой в нижней точке хода гибки. Чтобы ступенчатая гибка работала, все наборы инструментов должны выполнять свою задачу при одной и той же закрытой высоте.

Учитывая все это, как наладчики и операторы создают такие конфигурации для эффективной ступенчатой гибки? У них есть несколько вариантов.

Шимминг (использование подкладок): Хороший вариант

Предположим, у оператора есть один 90-градусный набор инструментов, а рядом с ним — другой 90-градусный набор с другим V-образным раскрытием матрицы. Это возможно, если линия гиба достаточно коротка, чтобы установить оба набора в пресс одновременно. Чтобы сформировать второй 90-градусный угол в более широком и глубоком V-образном раскрытии, кончик пуансона должен опуститься чуть ниже. Это создает более глубокий ход, который, если его не учесть, приведет к столкновению в первом наборе инструментов, что повредит и оснастку, и пресс, а также создаст серьезную угрозу безопасности для окружающих.

Чтобы избежать этого, операторы используют старейший трюк: шимминг. А именно — подкладывают временную прокладку (шим) или подставку под набор инструментов с более широким раскрытием матрицы, чтобы он имел общую закрытую высоту с первым набором. Это позволяет оператору загружать оба набора одновременно в такой конфигурации, которая предотвращает столкновение инструментов.

Хотя это кажется простым, использование прокладок и подставок может быть довольно сложным процессом, требующим времени и значительного мастерства оператора. Более того, для каждой настройки могут потребоваться прокладки разного размера для достижения общей закрытой высоты. Это означает, что для каждой детали может потребоваться индивидуальный шимминг. На некоторых типах оснастки это встречается чаще, чем на других. В любом случае, это может нарушить принципы бережливого производства и часто вызывает такие простои, что быстрее отформовать детали за несколько простых раздельных установок.

Вариант получше: Инструменты из одного семейства

Этот тип ступенчатой гибки, обычно рассматриваемый как промежуточное решение, предполагает использование инструментов из одного семейства пуансонов с одинаковым углом и одинаковым V-образным раскрытием матрицы. Углы матрицы и пуансона в каждом наборе должны совпадать. Например, в одной ступенчатой установке может быть 90-градусная матрица в паре с двумя 90-градусными пуансонами.

Пуансоны должны принадлежать к одному семейству по теоретической высоте. До тех пор, пока операторы подбирают оснастку таким образом, они могут выполнять ступенчатую гибку. Если пуансоны из одного семейства по высоте, но углы не совпадают или изменено раскрытие матрицы, матрицы не будут выровнены так, чтобы достигать нижней точки одновременно.

Это, безусловно, эффективнее, чем шимминг. Тем не менее, для разных партий деталей редко удается использовать одно и то же раскрытие матрицы и угол пуансона. Такая схема не обеспечивает гибкости за пределами одного семейства инструментов.

Лучший вариант: Ступенчатый инструмент (Staged Tools)

Инструменты, спроектированные с единой закрытой высотой, избавляют от необходимости использования прокладок и подставок и предлагают больше гибкости, чем наборы с одинаковыми углами матриц и пуансонов. Конструкция ступенчатого инструмента (также известного как инструмент с единой закрытой высотой) позволяет устанавливать несколько наборов пуансонов и матриц в один пресс. Со ступенчатым инструментом в одной установке могут сочетаться разные углы, смещения (офсеты), инструменты для плющения и даже «гусиные шеи» и матрицы с разным V-образным раскрытием. После загрузки оснастки оператор берет заготовку лишь один раз, последовательно перемещая её от одного набора инструментов к другому.

Геометрия детали и профили инструментов

Ступенчатая гибка способствует внедрению бережливого производства, но, как и во всем остальном, производитель сначала должен учесть переменные факторы применения. Сюда входит геометрия детали. Если деталь имеет ту же длину, что и рабочий стол пресса, оператор сможет использовать только один набор инструментов. В этом случае ступенчатая гибка очевидно невозможна — геометрия детали просто не позволяет разместить несколько настроек.

Другим фактором является количество различных профилей инструмента, необходимых для работы. Допустим, задание требует множества профилей, что традиционно повлекло бы за собой несколько переналадок. Если у производителя есть ступенчатая оснастка, ступенчатая гибка будет очевидным выбором. При такой настройке оператор может выполнить все гибы для одной детали без необходимости менять или перекладывать инструменты.

Но что, если в цехе нет такой оснастки? Если задание требует многочисленных профилей, ступенчатая гибка с использованием старых методов шимминга все равно может иметь экономический смысл. Это зависит от множества факторов, включая количество деталей, частоту заказов, время на подкладывание шим и повторяемость настройки, а также от того, сколько времени на переналадку сэкономит ступенчатая гибка.

Внецентренная гибка

Листогибочный пресс обычно выполняет гибку с одним набором инструментов в центре стола, где силы распределены равномерно. Создание гибов в центре пресса дает оператору преимущество сбалансированных усилий.

Ступенчатая гибка часто подразумевает приложение усилий не только в центре, но и на левой и правой сторонах стола пресса, когда оператор перемещается от одного набора инструментов к другому. Это влечет за собой еще одно соображение: для выполнения ступенчатой гибки пресс должен допускать внецентренную нагрузку.

Как правило, прессы с верхней траверсой (downacting) справляются с несбалансированными усилиями лучше, чем прессы с нижней траверсой (upacting), так как системы с верхней траверсой оснащены функциями компенсации тоннажа на левой или правой стороне машины. В частности, такие прессы имеют гидравлические цилиндры слева и справа от балки. Через систему управления они обычно компенсируют усилие и позволяют выполнять внецентренную гибку без аварийной остановки станка.

Прессы с нижней траверсой, напротив, имеют механизмы, которые отключают машину при обнаружении слишком большого внецентренного усилия. Это не означает, что внецентренная гибка на них невозможна, но такое применение будет иметь ограничения по длине гиба и тоннажу.

Количество деталей и частота заказов

При частом производстве больших партий деталей ступенчатая гибка обеспечивает максимальную эффективность. Она также может быть полезна и в других сценариях — например, для сложной детали, которая заказывается в небольших количествах, но регулярно.

Суть заключается в тщательном анализе времени, не добавляющего ценности, включая простои из-за длительных переналадок и избыточное перемещение материалов. Меньше — значит лучше.

Особенности заднего упора

Современные листогибочные прессы с ЧПУ имеют программируемые задние упоры. Они мгновенно перемещаются от одного набора инструментов к другому, точно базируя один гиб за другим. Современный многоосевой задний упор сделал ступенчатую гибку гибкой как никогда.

Базирование на старых станках или станках без ЧПУ — совсем другая история. Наибольшую проблему представляет ось R заднего упора (движение пальцев упора вверх и вниз). Упор должен быть расположен по оси R так, чтобы он мог базировать деталь при разной высоте плеча матрицы (см. рис. 3), где оператор размещает заготовку перед началом цикла гибки.

Для регулировки заднего упора на прессах без ЧПУ оператор вращает ручную рукоятку. Как бы то ни было, это обычно не занимает много времени. И, к счастью для операторов старых прессов, регулировки упора обычно минимальны или не требуются вовсе, если высота плеч матриц схожа. За редким исключением, большинство старых прессов поддерживают ступенчатую гибку, если высота плеча матрицы варьируется незначительно, при условии, что задний упор установлен в среднее положение.

Все за один проход

По мере развития технологий гибки для удовлетворения потребностей гибкого мелкосерийного производства, ступенчатая гибка стала еще более повсеместной. Офлайн-программирование и 3D-симуляция позволяют программисту точно увидеть, как деталь будет формоваться при переходе от одного инструмента к другому. Более того, если уже сформированная полка столкнется с соседним инструментом, программист увидит это еще до того, как задание попадет на станок.

Современный контроллер пресса показывает 3D-симуляцию, которая ведет оператора по всей последовательности гибки. Некоторые прессы оснащены ножными педалями, которые перемещаются к месту следующего гиба, а другие имеют светодиоды прямо над оснасткой, указывающие оператору, где именно он должен находиться для выполнения следующего гиба.

Тем не менее, даже на старых машинах ступенчатая оснастка может сэкономить значительное время и деньги. Хотя старый метод шимминга все еще распространен и эффективен, у производителей есть и другие варианты. Одним из решений является использование пуансонов одинаковой высоты и угла с одной и той же матрицей; другое решение — специальный ступенчатый инструмент.

В конечном счете, всё сводится к экономии времени за счет исключения не добавляющих ценности операций — перемещения материалов и переналадки (классических потерь в концепции бережливого производства). Оснастка с единой закрытой высотой позволяет цехам выполнять ступенчатую гибку как на прессах американского, так и европейского типа, используя несколько стилей инструментов для выполнения всех необходимых гибов за одну установку. Проще говоря, ступенчатая гибка позволяет производителю сделать всё за один проход.

Информация IMA:

Italian Machinery Association предлагает различные решения для гибочного инструмента в стилях Wila, European и Trumpf. Также, если вы находитесь в странах Балтии, вы можете приобрести инструментальные системы Wilson Tool у локального дистрибьютора и нашего партнера — компании Technolink.

Если вы ищете другие материалы, связанные с гибкой, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими статьями:

Как настроить старый листогибочный пресс

Автоматические операции гибки улучшают производительность пресса

4 шага к более эффективному управлению листогибочным прессом

• Если пришло время обновить или расширить ваши производственные мощности, вы можете приобрести новый листогибочный пресс у надежного итальянского производителя. Ассортимент прессов в нашем каталоге от компаний-участников ассоциации может удовлетворить потребности любого производства: от небольшой мастерской до автоматизированного многозадачного завода.
• Вам также могут потребоваться услуги по ремонту, установке, повторному запуску или обучению персонала для работы на имеющемся оборудовании. Сервисная команда IMA обладает достаточными навыками и опытом для решения любых возникающих проблем.
• Есть другие вопросы или запросы? Не стесняйтесь обращаться к нам по телефону/электронной почте или посетите любой из наших офисов.