EN
Чи може трубогібна машина виконувати безперервне згинання під кількома кутами?
Виробник гідравлічного обладнання в місті Дунгуань виготовив складну кронштейнову деталь — сталеву трубу, зігнуту у монтажну конструкцію для гідравлічного циліндра, — яка потребувала семи згинів у п’яти різних площинах: перші три згини в горизонтальній площині для формування основи, потім два згини під кутом 45° угору для кріплення циліндра й ще два згини з поворотом на 90° вбік для створення кріпильних вух. У початковому методі виробництва використовували вісім окремих ручних операцій: чотири ручні машина для гину труб станції для згинання в площині та чотири станції з індивідуальними пристосуваннями, які утримували частково сформовану трубу під точними просторовими кутами для згинання поза площиною. Загальний час виробництва на одну деталь становив 9,2 хвилини, а рівень браку через неправильне вирівнювання пристосувань — що призводило до накопичення похибок кутів згинання в послідовності з семи згинів — у середньому становив 8 %. Перехід на багатоосьовий ЧПК машина для гину труб з сервоприводним обертальним вузлом скоротив процес до одного автоматизованого циклу тривалістю 63 секунди. Контролер ЧПК обертав трубу між площинами згинання за програмним керуванням, виконуючи всі сім згинів у запрограмованій послідовності без ручного перефіксування. Рівень браку знизився до 0,7 %, а трудомісткість на одну деталь зменшилася з 1,84 до 0,21.
А машина для гину труб може виконувати безперервне згинання під різними кутами — згини в різних площинах виконуються послідовно в одному автоматизованому циклі — коли машина оснащена програмованим обертальним віссю між загинним головкою та механізмом затискання труби. Обертальна вісь — це компонент, який забезпечує можливість згинання під різними кутами, і її наявність або відсутність відрізняє базовий одноплощинний загинник від повноцінної багатоосьової системи загинання.
Обертальна вісь — критична можливість
Основна машина для гину труб — незалежно від того, гідравлічний чи керований ЧПК — згинає трубу в одній площині. Труба затискається між загинною матрицею та прижимною матрицею, рука загинання обертається навколо загинної матриці для формування кривої, а труба просувається до наступної позиції загинання в тій самій площині. Така конфігурація виробляє деталі, у яких усі загини лежать в одній площині — U-подібні болти, прості кронштейни, ділянки вихлопних труб із загинами лише в горизонтальній або вертикальній площині.
Щоб зігнути ту саму трубу в іншій площині, перед виконанням наступного згину трубу потрібно фізично повернути навколо її поздовжньої осі. При ручному виконанні оператор відпускає трубу з затискувача, повертає її на потрібний кут (виміряний транспортиром або відносно фіксаційного штиря), знову затискає її й активує наступний згин. Кожне ручне обертання вносить кутову похибку: похибка обертання на 1 градус у затискувачі призводить до похибки площини згину на 1 градус у готовій деталі, а ці похибки накопичуються в послідовності згинів у різних площинах.
Багатовісний ЧПК машина для гину труб автоматизує обертання за допомогою сервоприводного обертального осі, інтегрованої в каретку для труб. Після завершення згину в площині A керуючий пристрій ЧПК надає команду обертальній осі повернути трубу на запрограмований кут — наприклад, на 90 градусів — щоб вирівняти площину згину B з головкою згину. Обертання виконується з контрольованим прискоренням та уповільненням, зазвичай завершуючи поворот на 90 градусів за 0,3–0,5 секунди; зворотний зв’язок від обертального енкодера забезпечує точність кута обертання в межах ±0,05 градуса. Труба залишається затиснутою в каретці протягом усього обертання, що усуває втрату позиції, яка виникає під час ручного розтискання й повторного затискання.
Синхронізоване багатовісне рух
Повнофункціональна ЧПК машина для гину труб для безперервного згинання під кількома кутами працює з щонайменше трьома сервовісами, що працюють у координації. Вісь подачі (Y) просуває трубу до запрограмованої позиції згину вздовж її довжини — точність ±0,1 мм є стандартною для гідравлічних трубних застосувань, де критично важливе вирівнювання фітингів. Вісь згину (B) обертає ручку згину навколо матриці згину до запрограмованого кута — зазвичай діапазон згину становить 0–190 градусів із кутовою точністю ±0,1 градуса. Вісь обертання (C) обертає трубу навколо її поздовжньої осі між площинами згину — повна можливість обертання на 360 градусів із кутовою точністю ±0,05 градуса. Числовий програмний контролер (CNC) координує ці три осі за допомогою програми керування рухом, створеної на основі геометрії деталі у CAD, оптимізуючи траєкторію руху для мінімізації часу циклу й одночасного збереження позиційної точності на кожній станції згину.
Логіка програмного забезпечення для уникнення зіткнень є важливим, але часто несправедливо ігнорованим компонентом багатокутного гнуття. Під час гнуття труби в кількох площинах уже сформовані ділянки труби рухаються в просторі, оскільки каретка подає й обертає заготовку. Програма ЧПК має перевіряти, чи не відбувається зіткнення частково сформованої труби з рамою верстата, головкою гнуття або інструментом під час будь-якого руху в послідовності гнуття. Сучасні контролери ЧПК машина для гину труб мають можливість тривимірної симуляції, яка відображає геометрію труби й верстата та перевіряє кожен рух у послідовності до початку фізичного циклу гнуття, виявляючи потенційні зіткнення й надаючи оператору змогу скоригувати послідовність гнуття або додати проміжні обертальні рухи для уникнення перешкод.
Матеріальні міркування
Багатокутне неперервне згинання ставить вищі вимоги до матеріалу труби та налаштування інструментів, ніж згинання в одній площині. Відношення товщини стінки труби до зовнішнього діаметра — так званий коефіцієнт D/t — визначає, чи потрібна внутрішня підтримка труби (мандрель) під час згинання, щоб запобігти сплющенню внутрішнього радіуса (зморшкуванню) та зовнішнього радіуса (овальність). Для труби з низьковуглецевої сталі коефіцієнт D/t нижче 20, як правило, дозволяє згинати трубу без мандреля; коефіцієнти 20–40 вимагають використання заглушкового мандреля (простого циліндричного елемента, вставленого безпосередньо перед точкою згину); а коефіцієнти понад 40 вимагають багатокулькового мандреля з шарнірно з’єднаними сегментами, які повторюють кривизну згину. Кожна зміна площини згину в багатокутній послідовності може вимагати витягування та повторного введення мандреля, якщо геометрія поперечного перерізу труби змінюється після попереднього згину — мандрель потрібно вийняти, повернути трубу та знову ввести мандрель у нову точку згину, що збільшує цикловий час на 2–4 секунди на кожну зміну площини.
Компенсація пружного відновлення для багатокутового згинання має враховувати накопичену холодну обробку матеріалу. Перший згин у послідовності призводить до зміцнення трубного матеріалу в зоні згину, що підвищує локальну межу текучості для наступних згинів у цьому ж районі. Другий згин — особливо якщо він розташований поблизу першого (на відстані 2–3 діаметри труби) — демонструватиме менше пружне відновлення порівняно з першим, оскільки матеріал уже зазнав деформаційного зміцнення. ЧПК машина для гину труб з матеріалозалежними таблицями пружного відновлення, збереженими в контролері, автоматично коригує кут надзгину для кожного згину в послідовності залежно від порядку згинання та відстані до раніше зігнутих зон.
Планування виробництва
Налаштування завдання безперервного багатокутового згинання на ЧПК машина для гину труб вимагає програмування послідовності вигинів із CAD-файлу деталі — процес, який триває 15–30 хвилин для нової деталі, — після чого виконується пробний вигин на зразку труби, щоб перевірити компенсацію пружного повернення й підтвердити, що всі кути вигину та повороти в площині відповідають допускам. Після перевірки програму зберігають у пам’яті верстата й викликають її для подальших серійних виготовлень, скорочуючи час підготовки до завантаження труби та виклику програми — приблизно 2–3 хвилини.
Поширені запитання
Яка специфікація верстата забезпечує вигин труби під кількома кутами?
Ключовою специфікацією є сервопривідна вісь обертання (вісь C), інтегрована в каретку для труб, яка обертає трубу навколо її поздовжньої осі між вигинами. Верстат має мати щонайменше три ЧПУ-осі — подачі (Y), вигину (B) та обертання (C) — з координованим керуванням рухом. Без осі обертання верстат обмежений вигином у єдиній площині.
Наскільки точним є кут між різними площинами вигину?
ЧПК-верстат для гнуття труб з обертальним енкодером на осі C забезпечує точність кутового положення між площинами ±0,05 градуса — помилки обертання практично відсутні, оскільки труба залишається затиснутою протягом усього циклу обертання. У разі ручного обертання між площинами, навпаки, виникають кутові помилки від 1 до 3 градусів залежно від кваліфікації оператора та якості пристосування.
Які діаметри труб і товщини стінок може обробляти багатокутовий гнучий верстат?
Стандартні ЧПК-верстати для багатокутового гнуття обробляють труби діаметром від 6 мм до 50 мм і товщиною стінки від 0,5 мм до 3,0 мм. Максимальний діаметр труби, що підлягає гнуттю, залежить від номінального крутного моменту гідравлічного або сервопривідного важеля гнуття. Для труби з низьковуглецевої сталі діаметром 50 мм і товщиною стінки 2 мм необхідний крутний момент гнуття становить приблизно 4 000–6 000 Н·м.
Як працює підтримка труби внутрішнім дорном під час багатокутового гнуття?
Мандріл — це внутрішня опора, яку вставляють у трубу перед точкою згину, щоб запобігти сплющенню внутрішнього радіуса. Під час багатокутового згинання мандріл потрібно витягнути до того, як труба повернеться в нову площину згину, і вставити знову після повороту. Автоматичне витягування та повторне вставлення мандріла додає 2–4 секунди на кожну зміну площини й вимагає програмованого керування положенням мандріла, інтегрованого з ЧПУ-послідовністю згинання.
Яка перевага у швидкості виробництва при безперервному багатокутовому згинанні?
Безперервне багатокутове згинання на ЧПУ-станку для згинання труб скорочує цикловий час на 55–70 % порівняно з ручним багатостанційним згинанням, оскільки відпадає необхідність у ручній обробці труби та її перефіксації між пристосуваннями. Деталь із 7 згинами в 5 площинах, яку виготовляють вручну за 9 хвилин, можна виготовити на ЧПУ-станку за 60–90 секунд, збільшуючи денний випуск з приблизно 50 до 400–500 деталей за 8-годинну зміну.
Як запобігти тому, щоб частково зігнута труба вдарилася об станок під час повороту?
Сучасні контролери ЧПК-верстатів для гнуття труб включають програмне забезпечення тривимірного моделювання, яке відтворює геометрію труби під час її формування в послідовності згинів і геометрію конструкції верстата. Програмне забезпечення перевіряє кожну рухову операцію — подачу, згин і обертання — на можливість колізій і або повідомляє оператора про колізію, або автоматично коригує послідовність згинів, щоб уникнути її, наприклад, вставляючи проміжні обертальні рухи для обходу конструктивних перешкод.