Proces ohýbania je operácia tvárnenia kovu, ktorá aplikuje riadenú silu na obrobok, kým sa plasticky nedeformuje okolo matrice, tŕňa alebo valca, čím sa zmení jeho tvar bez odrezania materiálu. Krátka odpoveď je takáto: ohýbanie funguje, pretože kov má elastickú zónu a plastovú zónu a každý úspešný ohyb závisí od pretlačenia materiálu za hranicu pružnosti dostatočne ďaleko, aby si po odstránení záťaže udržal nový tvar, známy ako odpruženie. Stroj na ohýbanie pružín je zariadenie určené na ovládanie tohto presného prechodu vinutých pružín, torzných pružín a drôtených tvarov pomocou rotačných nástrojov, čapov a CNC-riadených osí na opakovanie rovnakého ohybu tisíckrát bez takmer žiadnych zmien. Zvyšok tohto článku rozoberá, ako sa tento proces v skutočnosti deje v dielni, čo oddeľuje dobrý stroj na ohýbanie pružín od priemerného a ako udržať uhly ohybu konzistentné počas celej výrobnej série.
Ohýbanie nie je jedna jediná činnosť. Je to sled mechanických udalostí, ktoré sa dejú v zlomkoch sekundy, a pochopenie každej fázy vysvetľuje, prečo niektoré ohyby praskajú, niektoré sa vracajú príliš ďaleko a niektoré zakaždým držia dokonalý uhol.
Pri prvom použití sily na drôt alebo plát sa materiál natiahne alebo stlačí v rámci svojho elastického rozsahu. Ak by sa záťaž v tomto bode odstránila, kov by sa úplne vrátil do pôvodného tvaru. K trvalému ohybu zatiaľ nedošlo.
Keď sa sila zvýši za medzu klzu, vonkajšie vlákno ohybu sa trvalo natiahne, zatiaľ čo vnútorné vlákno sa stlačí. Toto je skutočný moment, kedy proces ohýbania vytvára trvalý tvar a neutrálna os, čiara vo vnútri materiálu, ktorá sa ani nenaťahuje, ani nestláča, sa mierne posúva smerom k vnútornému polomeru, keď sa ohyb uťahuje.
Akonáhle nástroj uvoľní materiál, uložená elastická energia spôsobí mierne uvoľnenie ohybu smerom k jeho pôvodnému tvaru. Stroj na ohýbanie pružín to kompenzuje nadmerným ohnutím vypočítaného množstva, zvyčajne medzi 2 a 8 stupňami v závislosti od priemeru drôtu, pevnosti v ťahu a podmienok tepelného spracovania.
| Materiál | Typická pevnosť v ťahu | Priemerný Springback |
|---|---|---|
| Pružinová oceľ s vysokým obsahom uhlíka | 1900 až 2200 MPa | 5 až 8 stupňov |
| Nerezová oceľ 302 alebo 304 | 1300 až 1600 MPa | 3 až 6 stupňov |
| Hudobný drôt ASTM A228 | 2200 až 2500 MPa | 6 až 9 stupňov |
| Fosforový bronz | 700 až 900 MPa | 2 až 4 stupne |
Moderné CNC stroje na ohýbanie pružín zlomia jeden cyklus ohýbania do opakovateľnej sekvencie. Každý krok je naprogramovaný ako pohyb osi a ovládač synchronizuje podávanie drôtu, otáčanie a zapojenie nástroja, takže celý cyklus sa pri jednoduchých formách dokončí za menej ako sekundu.
Nie každá operácia ohýbania používa rovnaké vybavenie alebo rovnakú fyziku. Pochopenie toho, kam sa hodí stroj na ohýbanie pružín v porovnaní s ohýbaním plechu, pomáha kupujúcim vyhnúť sa objednávaniu nesprávneho nástroja pre danú úlohu.
Ohýbanie ohraňovacím lisom vytvára plochý plech alebo platňu medzi razníkom a matricou, čím sa vytvára jeden rovný ohyb na jeden zdvih. Hodí sa skôr na panely, konzoly a kryty ako na drôtené alebo kruhové tyče.
Ohýbanie valcov prechádza materiálom cez tri alebo štyri valce, aby sa vytvorili krivky s veľkým polomerom, ktoré sa bežne používajú pre valce, nádrže a konštrukčné zakrivené časti, a nie presnú geometriu.
Ohýbanie s rotačným ťahom upína rúrku alebo rúrku proti matrici s pevným polomerom a otáča ju okolo tejto matrice, čím vytvára tesné polomerové ohyby s minimálnym stenčovaním steny, široko používané pri výrobe automobilových výfukov a valcových klietok.
Stroj na ohýbanie pružín, niekedy nazývaný CNC stroj na tvarovanie drôtu, spracováva tenší guľatý drôt pri vysokých rýchlostiach cyklu, pričom vyrába torzné pružiny, háky tlačných pružín, predlžovacie pružinové slučky a vlastné drôtené formy s viacerými ohybmi na časť namiesto jedného dlhého rovného ohybu.
Vinutie cievky špirálovito ovinie drôt okolo tŕňa, aby vytvorilo telo tlačnej alebo predlžovacej pružiny, a často sa spáruje s ohýbaním na tom istom stroji, keď hotový diel potrebuje zvinuté telo aj tvarované koncové háky alebo nohy. Na kombinovanom navíjacom a ohýbacom stroji plní rovnaký systém podávania drôtu a vyrovnávania obe funkcie, pričom samostatný nástroj na nastavenie stúpania riadi uhol skrutkovice počas fázy navíjania predtým, ako ohýbacia hlava prevezme tvarovanie koncov.
Štyri posuvné stroje pridávajú horizontálne tvarovacie nástroje, ktoré približujú drôt z viacerých smerov, čo je užitočné pre diely, ktoré kombinujú ohýbanie, navíjanie a sploštenie v jednom cykle. Tieto stroje sú na hornom konci zložitosti tvarovania drôtu a zvyčajne odôvodňujú svoje náklady iba na diely so zložitou geometriou, ktoré nie je možné vyrobiť na štandardnom dvojosovom alebo štvorosovom ohýbacom stroji.
Špecifikačné hárky od rôznych výrobcov nie sú vždy prezentované rovnakým spôsobom, takže pomáha presne vedieť, ktoré čísla skutočne predpovedajú skutočný svetový výkon, a nie jednoducho porovnávať hlavné tvrdenia.
| Špecifikácia | Typický rozsah | Prečo na tom záleží |
|---|---|---|
| Rozsah priemerov drôtov | 0,1 až 8 milimetrov | Nastavuje, ktoré skupiny produktov môže stroj spustiť bez prestavby celej dráhy posuvu |
| Počet riadených osí | 4 až 12 | Určuje, koľko smerov ohybu a nástrojových staníc môže pôsobiť pri jednom prechode |
| Maximálna rýchlosť posuvu | 200 až 600 metrov za minútu | Priamo uzatvára teoretické časti za minútu pre jednoduchú geometriu |
| Rýchlosť otáčania ohýbacej hlavy | 300 až 1000 stupňov za sekundu | Ovplyvňuje čas cyklu dielov s mnohými malými ohybmi namiesto jedného veľkého ohybu |
| Pamäť alebo ukladanie programov | 50 až 500 uložených programov | Relevantné pre obchody s mnohými rôznymi číslami dielov s častými zmenami |
| Opakujte presnosť polohovania | 0,01 až 0,05 milimetra | Predpovedá, akú úzku rozmerovú toleranciu dokáže stroj udržať v dlhodobom horizonte |
Kupujúci, ktorí hodnotia stroj na ohýbanie pružín pre konkrétnu rodinu dielov, by mali vždy, keď je to možné, požiadať o vykonanie vzorky na vlastnej šarži drôtu. Publikované špecifikácie popisujú teoretický strop stroja, ale skutočný výkon vždy závisí od interakcie medzi strojom, špecifickou zliatinou, temperovaním a súpravou cievky používaného drôtu a nástrojmi vybranými pre túto prácu.
Presnosť akéhokoľvek stroja na ohýbanie pružín spočíva v piatich podsystémoch, ktoré pracujú v koordinácii, a nie v jednej časti. Slabý článok v ktorejkoľvek z týchto oblastí sa okamžite prejaví ako nekonzistentné uhly ohybu alebo odmietnutie dielu.
Rovnaký program ohýbania produkuje rôzne výsledky na rôznych drôtených materiáloch, pretože proces ohýbania sa riadi tak metalurgiou, ako aj geometriou stroja. Výber správneho materiálu pre danú aplikáciu a pochopenie toho, ako sa tento materiál správa pod ohýbacou hlavou, zabráni veľkému podielu výrobných problémov ešte pred ich začiatkom.
Pružinová oceľ s vysokým obsahom uhlíka ponúka najvyšší pomer pevnosti k cene spomedzi bežných materiálov pružinového drôtu a je predvolenou voľbou pre torzné, tlačné a ťažné pružiny na všeobecné použitie. Vyžaduje vyššiu ohybovú silu a väčší prídavok na odpruženie ako mäkšie zliatiny a zvyčajne ťaží z tepelného spracovania na uvoľnenie napätia po tvarovaní, aby sa stabilizoval hotový tvar.
Drôt z nehrdzavejúcej ocele, najčastejšie triedy 302 alebo 304, má určitú pevnosť za odolnosť proti korózii a je vybraný pre časti vystavené vlhkosti, chemikáliám alebo prostrediam, ktoré prichádzajú do styku s potravinami. Počas tvárnenia vytvrdzuje rýchlejšie ako uhlíková oceľ, takže sekvencie ohybov zahŕňajúce viacero ohybov s úzkym polomerom na rovnakom mieste je potrebné naprogramovať opatrne, aby nedošlo k prasknutiu.
Hudobný drôt, tiež nazývaný klavírny drôt, je oceľ s vysokým obsahom uhlíka ťahaná s veľmi tesnou toleranciou priemeru a veľmi vysokou pevnosťou v ťahu, vďaka čomu je materiálom voľby pre malé presné pružiny, kde na konzistentnom sile záleží viac ako na surovej veľkosti. Jeho vysoká pevnosť znamená, že stroj na ohýbanie pružín musí použiť väčšiu kompenzáciu prehnutia, aby zasiahol cieľové uhly.
Fosforový bronz a berýliová meď sa vyberajú vtedy, keď sa popri pružinových vlastnostiach vyžaduje aj elektrická vodivosť, ktorá je bežná v elektronických kontaktných pružinách a konektorových svorkách. Tieto materiály sú mäkšie ako oceľové zliatiny, ohýbajú sa pri nižšej sile a vykazujú menšie odpruženie, čo im vo všeobecnosti uľahčuje držanie pevnej tolerancie, ale sú náchylnejšie k trvalému stuhnutiu pri trvalom zaťažení, ak sú nadmerne namáhané.
Programovanie sa posunulo od ručného vyučovania metód k pracovným tokom riadeným CAD a softvérová vrstva teraz zohráva v efektívnosti výroby takú veľkú úlohu ako samotný mechanický hardvér.
Najstarší spôsob programovania spočíva v tom, že operátor prechádza každým pohybom osi na ovládacom paneli stroja a ukladá každú polohu, keď sa potvrdí správnosť. Táto metóda funguje pre jednoduché časti, ale s rastúcim počtom ohybov je pomalá a náchylná na chyby.
Moderný softvér stroja na ohýbanie pružín akceptuje 2D alebo 3D výkres hotového dielu a automaticky vypočíta pohyby osí, sekvenciu ohybov a odhadovaný čas cyklu predtým, ako sa program vôbec dotkne fyzického stroja. To umožňuje inžinierskym tímom overiť návrh a odhadnúť potreby nástrojov bez toho, aby to zaberalo čas v dielni.
Pokročilé programovacie balíky simulujú celú sekvenciu ohybu v softvéri a označia akýkoľvek bod, v ktorom by sa geometria drôtu, nástroja alebo ohýbacej hlavy zrazila pred spustením programu na skutočnom stroji. Tento krok výrazne znížil poškodenie nástrojov a skrátil čas nastavenia v porovnaní s čisto manuálnym overením.
Obchody s vysokým produktovým mixom ťažia z prehľadávateľnej knižnice programov, pretože predtým overený program ohýbania je možné vyvolať v priebehu niekoľkých sekúnd a nie preprogramovať od začiatku, čím sa skráti čas na zmenu z hodín na minúty pri opakovaných objednávkach.
Aby bol proces betónový, uvádzame, ako typický ohyb torznej pružiny prebieha od surového drôtu po hotový diel na CNC ohýbacom stroji na pružiny.
Operátor alebo programátor zadá dĺžku nohy, uhol ohybu, dĺžku tela cievky a priemer drôtu do rozhrania CNC, a to buď manuálnym zadaním alebo importom CAD.
Správny priemer ohybového kolíka je zvolený tak, aby zodpovedal vnútornému priemeru pružiny, pretože kolík určuje polomer stočeného telesa a akýchkoľvek tvarovaných ramien.
Stroj cykluje pri zníženej rýchlosti bez odrezania dielov, takže operátor môže potvrdiť, že dráha nástroja vyčistí všetky upínacie prostriedky pred začatím plnej výrobnej rýchlosti.
Prvá dokončená súčiastka sa meria oproti tolerancii ťahania, zvyčajne plus alebo mínus 2 stupne na uhle nohy a plus alebo mínus 0,1 milimetra na dĺžke nohy, pred pokračovaním v jazde.
Po schválení stroj na ohýbanie pružín beží nepretržite a často vyrába 60 až 200 dielov za minútu v závislosti od priemeru drôtu a zložitosti geometrie.
| Typ stroja | Opakovateľnosť | Najvhodnejší objem |
|---|---|---|
| Manuálny ohýbací prípravok | Závisí od operátora | Prototyp alebo menej ako 50 kusov |
| Poloautomatická ohýbačka | Mierne, riadené nástrojmi | Malá séria, 50 až 5000 kusov |
| CNC ohýbačka pružín | Vysoká, riadená programom | Produkcia beží nad 5000 kusov |
Kupujúci by mali priradiť typ stroja k skutočnému objemu objednávky namiesto automatického výberu najpokročilejšej možnosti. CNC stroj na ohýbanie pružín sa vyplatí len vtedy, keď úspora času na zmenu a zníženie miery odmietnutia kompenzujú vyššie počiatočné náklady , čo sa zvyčajne vyskytuje niekde medzi 3 000 a 8 000 kusov na číslo dielu v závislosti od zložitosti dielu.
K praskaniu dochádza, keď je polomer ohybu príliš tesný vzhľadom na priemer drôtu alebo keď je materiál mechanicky spevnený z predchádzajúceho tvarovania. Väčšinu problémov s praskaním rieši zväčšenie polomeru ohybu alebo žíhanie materiálu pred ohýbaním.
Uhlový posun vo výrobnej sérii zvyčajne súvisí s opotrebovaním ohybového čapu, preklzávaním podávacieho valca alebo teplotnými zmenami v dielni, ktoré mierne ovplyvňujú tuhosť materiálu počas zmeny.
Zjazvenie povrchu sa objaví, keď vodiace kanály alebo ohybové čapy majú drsnú povrchovú úpravu alebo nahromadené nečistoty, a preto je bežné čistenie nástrojov súčasťou štandardnej údržby ohýbacieho stroja na pružiny.
Zložité časti s viacerými ohybmi sa môžu skrútiť, ak je podpora vedenia drôtu počas ohybu nedostatočná, takže správna konštrukcia upevnenia a primeraná dĺžka vedenia v blízkosti bodu ohybu zabránia tejto chybe.
Prvých niekoľko dielov po studenom štarte niekedy ukazuje trochu iné uhly ako zvyšok chodu, pretože teplota nástrojov a rámu stroja sa ešte nestabilizovala. Spustenie krátkeho zahrievacieho cyklu pred prvou kontrolou výrobku tento efekt podstatne znižuje.
Drôt dodávaný z rôznych výrobných sérií, dokonca aj s rovnakou nominálnou špecifikáciou, môže niesť mierne odlišnú sadu cievok a zvyškové napätie z procesu ťahania. Obchody, ktoré rekvalifikujú ohýbacie programy vždy, keď príde nová šarža drôtu, zachytia túto variáciu skôr, ako sa dostane k zákazníkovi.
Kategória strojov na ohýbanie pružín sa v posledných generáciách produktov výrazne posunula smerom k inteligentnejším a prepojenejším zariadeniam a niekoľko trendov je teraz bežných pri nákupoch nových strojov, a nie pri voliteľných vylepšeniach.
Tvarované drôtené a pružinové komponenty vyrobené procesom presného ohýbania sa objavujú v širokom spektre priemyselných odvetví, často v častiach, ktoré si nikto nevšimne, kým nezlyhajú.
Stroj na ohýbanie pružín, ktorý vyrábal diely v rámci tolerancie v prvý deň, nezostane taký bez rutinnej údržby. Obchody, ktoré sledujú opotrebovanie nástrojov oproti plánu, namiesto toho, aby čakali na odmietnutie, dôsledne hlásia menej zošrotovaných dielov.
| Komponent | Interval kontroly | Typické označenie nosenia |
|---|---|---|
| Ohnite špendlíky a brká | Každých 50 000 cyklov | Sploštenie polomeru alebo skórovanie |
| Vyrovnávacie valčeky | Každých 100 000 cyklov | Povrchové drážkovanie alebo jamkovanie |
| Podávacie valčeky | Každých 75 000 cyklov | Skĺznutie alebo znížená štruktúra uchopenia |
| Odrezávacia čepeľ | Každých 30 000 cyklov | Tvorba otrepov na odrezanom konci |
Čiara prechádzajúca prierezom ohnutého drôtu alebo plechu, kde sa materiál počas ohybu ani nenaťahuje, ani nestláča.
Zvyškové zakrivenie drôtu po navinutí na cievku, ktoré sa musí pred vytvorením presného ohybu odstrániť vyrovnávacími valcami.
Dodatočný uhol, ktorý stroj na ohýbanie pružín pridáva za cieľový uhol, aby sa zohľadnilo odpruženie, keď nástroj uvoľní drôt.
Pevný kolík alebo tyč, okolo ktorej je navinutý alebo ohnutý drôt, aby sa vytvoril vnútorný priemer hotového prvku.
Otočná trubica alebo objímka na ohýbacej hlave, ktorá nesie zostavu vedenia drôtu a ohýbacieho kolíka prostredníctvom naprogramovaného otáčania.
Postupné zvyšovanie tuhosti a znižovanie ťažnosti kovu, keď sa opakovane deformuje, čo môže viesť k prasknutiu, ak je drôt príliš veľakrát ohnutý na rovnakom mieste.
Sekundárna operácia, niekedy vykonávaná na tom istom stroji na ohýbanie pružín, ktorá stlačí alebo vychýli hotovú pružinu mierne za jej pracovný rozsah, aby sa stabilizovala jej konečná voľná dĺžka alebo uhol.
Ohýbanie je špecifický typ tvarovania, ktorý mení tvar pozdĺž definovanej línie alebo osi pomocou razidla, valčeka alebo kolíka, zatiaľ čo tvarovanie je širšia kategória, ktorá zahŕňa aj operácie kreslenia, razenia a razenia.
Odpruženie sa zmenšuje s medzou klzu materiálu vydelenou jeho modulom pružnosti, takže materiály s vyššou pevnosťou, ako je hudobný drôt, sa pri rovnakom uhle ohybu vrátia späť viac ako mäkšie zliatiny, ako je fosforový bronz.
Bežným východiskovým pokynom je minimálny polomer ohybu jeden až dvojnásobok priemeru drôtu pre väčšinu pružinových ocelí, aj keď tvrdšie temperovanie môže vyžadovať väčší polomer, aby sa zabránilo praskaniu.
Mnohé CNC stroje na ohýbanie pružín sú konfigurované špeciálne pre okrúhly drôt, ale stroje na tvarovanie plochého drôtu a pásu existujú ako príbuzná, ale odlišná kategória s rôznymi vodiacimi a valčekovými nástrojmi.
Dobre udržiavané CNC ohýbačky pružín bežne držia tolerancie uhla plus alebo mínus 1 až 2 stupne a tolerancie dĺžky plus alebo mínus 0,1 milimetra na štandardných priemeroch drôtu.
Áno, tenší drôt vo všeobecnosti umožňuje rýchlejšie posuvy a rýchlosti ohybu, zatiaľ čo hrubší drôt alebo drôt s vyššou pevnosťou vyžaduje pomalšie a kontrolovanejšie ohýbanie, aby sa predišlo namáhaniu nástroja a predčasnému opotrebovaniu.
Jednoduché časti môžu potrebovať iba jeden alebo dva ohyby, zatiaľ čo zložité formy drôtu vyrábané na viacosových strojoch môžu zahŕňať pätnásť alebo viac jednotlivých operácií ohybu, cievky a odrezania v rámci jedného nepretržitého cyklu.
Nie vždy, ale mnohé časti z vysoko uhlíkového a hudobného drôtu profitujú z nízkoteplotného vypaľovania po tvarovaní, ktoré znižuje zvyškové napätie a zlepšuje rozmerovú stabilitu bez výraznej zmeny tvrdosti.
Strata presnosti takmer vždy súvisí s opotrebovaním nástrojov, preklzávaním podávacieho valčeka alebo nahromadenou vôľou v hnacom mechanizme, pričom všetky tieto problémy sa riešia prostredníctvom plánovaných intervalov údržby popísaných vyššie v tomto článku.
Áno, väčšina CNC ohýbačiek pružín dokáže prepínať medzi kompatibilnými materiálmi nastavením sily posuvu, tlaku vyrovnávacieho valca a hodnôt kompenzácie nadmerného ohybu v programe, hoci veľmi rozdielne priemery drôtu môžu vyžadovať fyzickú zmenu nástrojov.
Jednoduché diely s dvomi alebo tromi ohybmi je možné často naprogramovať a overiť v rámci jednej zmeny, zatiaľ čo zložitá geometria s viacerými ohybmi s úzkymi toleranciami môže trvať niekoľko dní programovania a prvej iterácie výrobku pred uvedením do výroby.
TK-13200, TK-7230 TK-13200、 TK-7230 12AXES CNC STROJ NA NAVÍJANIE PRUŽINY ...
Zobraziť podrobnosti
TK-13200, TK-7230 TK-13200、 TK-7230 12AXES CNC STROJ NA NAVÍJANIE PRUŽINY ...
Zobraziť podrobnosti
TK12120 TK-12120 12AXES CNC PRUŽINOVÝ STROJ ...
Zobraziť podrobnosti
TK-6160 TK-6160 CNC PRUŽINOVÝ STROJ ...
Zobraziť podrobnosti
TK-6120 TK-6120 CNC PRUŽINOVÝ STROJ ...
Zobraziť podrobnosti
TK-5200 TK-5200 5AXES CNC PRUŽINOVÝ STROJ na navíjanie ...
Zobraziť podrobnosti
TK-5160 TK-5160 5AXES CNC PRUŽINOVÝ STROJ na navíjanie ...
Zobraziť podrobnosti
TK-5120 TK-5120 5AXOS CNC STROJ NA NAVÍJANIE PRUŽINY ...
Zobraziť podrobnosti