خم شدن CNC چیست؟

خم شدن CNC چیست؟

خمش CNC یک فرآیند کنترل عددی کامپیوتری است که لوله‌ها و پروفیل‌های فلزی یا پلاستیکی را به اشکال دقیق و چند زاویه‌ای بدون تغییر مکان دستی شکل می‌دهد. یک دستگاه خم کن CNC تک سر از یک سیستم درایو کامل سروو و ساختار مکانیکی دقیق برای اجرای خودکار توالی های خمشی پیچیده استفاده می کند و دقت ثابتی را در هر قسمت ارائه می دهد.

برخلاف خمش دستی یا هیدرولیک، دستگاه یک برنامه دیجیتالی را می خواند، لوله را به طول تغذیه صحیح حرکت می دهد، آن را به صفحه سمت راست می چرخاند، و زاویه خم مشخص شده را در یک چرخه پیوسته اعمال می کند. این باعث می شود خمش CNC یک فناوری ضروری در خطوط تولید خودکار مدرن.

تعریف اصلی و دامنه

CNC مخفف Computer Numerical Control است. در زمینه خمش لوله، به این معنی است که محورهای دستگاه - طول تغذیه، زاویه خم، چرخش لوله، و فشار گیره - همگی توسط یک کنترل کننده دیجیتال کنترل می شوند نه توسط چرخ های دستی یا توقف های مکانیکی.

یک دستگاه خم کن CNC معمولی تک سر کار می کند حداقل پنج محور سروو همگام شده : زاویه خم (Y)، طول تغذیه (Z)، چرخش لوله (B)، گیره (C) و عقب نشینی سنبه (W). مدل‌های سطح بالا محورهای بیشتری را برای تقویت و کنترل قالب‌های فشار اضافه می‌کنند.

• محدوده قطر بیرونی لوله: معمولا 6 میلی متر - 220 میلی متر بسته به کلاس ماشین.
• قابلیت ضخامت دیوار: از دیواره نازک (t/D ≈ 0.02) تا لوله ساختاری دیواره سنگین.
• شعاع خم: به اندازه قطر لوله 1× (1D) با ابزار و سنبه مناسب.
• مواد پردازش شده: فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، آلیاژ آلومینیوم، مس، تیتانیوم و پلاستیک های مهندسی.

چگونه خمش CNC با خمش معمولی متفاوت است

خمش معمولی لوله برای تعیین موقعیت هر خم به توقف های مکانیکی، گیج های زاویه سنج دستی و مهارت اپراتور بستگی دارد. هر تغییر در زاویه یا صفحه، اپراتور را ملزم به تنظیم مجدد توقف ها و بستن مجدد لوله می کند. خمش CNC همه این موارد را با یک برنامه ذخیره شده جایگزین می کند.

صنایع کلیدی و کاربردهای معمولی

خمش CNC ماشین‌ها در هر جایی یافت می‌شوند که یک لوله باید یک مسیر پیچیده سه بعدی را دنبال کند و تحمل ابعادی را نمی‌توان به خطر انداخت.

• قطعات خودرو: خطوط ترمز، خطوط سوخت، لوله های تهویه مطبوع، منیفولدهای اگزوز، و ساختارهای رول کیج - همگی در طول مونتاژ شده تا 0.5± میلی متر تحمل دارند.
• کشتی سازی: خطوط کنترل هیدرولیک، نرده‌ها، لوله‌های عرشه و لوله‌های موتورخانه که باید دقیقاً با فضاهای محدود مطابقت داشته باشند.
• خطوط لوله انرژی: قرقره های منیفولد دریایی، بند ناف زیر دریا و لوله های ابزار کارخانه فرآیند که در آن یکپارچگی فشار به ضخامت دیواره ثابت بستگی دارد.
• ابزار دقیق: قاب تجهیزات پزشکی، خطوط گاز آزمایشگاهی، و مدارهای هیدرولیک هوافضا.
• مبلمان و معماری: نرده های فولادی ضد زنگ، قاب صندلی ها و عناصر ساختاری تزئینی.

اجزای اصلی یک ماشین خم کن CNC

درک آناتومی دستگاه کمک می کند تا مشخص شود "خمش CNC" در واقع در سطح سخت افزار چه چیزی را شامل می شود.

سیستم درایو سروو

هر محور حرکتی توسط یک سروو موتور اختصاصی AC با یک رمزگذار مطلق تغذیه می شود. رمزگذار داده های موقعیت واقعی را با نرخ به روز رسانی به کنترلر CNC برمی گرداند 1 کیلوهرتز یا سریعتر ، اصلاحات حلقه بسته را فعال می کند که به خمش CNC دقت آن را می دهد.

مجموعه قالب خمشی

مجموعه قالب شامل یک قالب خمشی (شعاع شکل)، یک قالب گیره (لوله را در حین خم شدن نگه می دارد) و یک قالب تحت فشار (قسمت مستقیم انتهایی را پشتیبانی می کند). سرهای برجک چند پشته ای به دستگاه امکان حمل می دهد تا شش ترکیب مختلف شعاع/قطر و به طور خودکار بین آنها سوئیچ کنید.

سنبه و برف پاک کن

برای انحناهای با دیواره نازک یا با شعاع محکم، یک سنبه در داخل لوله قرار داده می شود تا از فرو ریختن آن جلوگیری کند، در حالی که یک قالب برف پاک کن از ایجاد چین و چروک در شعاع داخلی جلوگیری می کند. محور انقباض سنبه (W) با سروو کنترل می شود تا دقیقاً در لحظه مناسب در چرخه خم شدن به عقب برگردد.

کنترلر CNC و HMI

کنترل‌کننده CNC صنعتی برنامه‌های خمشی کامل را ذخیره می‌کند (مجموعه‌های داده YBC - زاویه، تغذیه، چرخش - برای هر خمیدگی در یک قسمت). صفحه نمایش لمسی HMI به اپراتورها اجازه می دهد تا داده های قطعه را وارد کنند، توالی خمش را به صورت سه بعدی شبیه سازی کنند و وضعیت محور را در زمان واقعی نظارت کنند.

خلاصه

خمش CNC استاندارد برای هر برنامه ای است که نیاز دارد هندسه لوله سازگار، پیچیده و چند صفحه ای در سرعت تولید ترکیبی از دقت سروو، کنترل قابل برنامه‌ریزی و سوئیچ ابزار خودکار، آن را بسیار توانمندتر و تکرارپذیرتر از هر جایگزین دستی یا نیمه خودکاری می‌کند - به همین دلیل است که به سنگ بنای تولید خودکار مدرن تبدیل شده است.

مزایای خمش CNC

مزایای اولیه از خمش CNC دقت بالا (زاویه ± 0.1 درجه، طول تغذیه ± 0.1 میلی‌متر)، تکرارپذیری عالی، تغییر سریع و توانایی کامل کردن خم‌های چند صفحه‌ای پیچیده در یک چرخه خودکار. این ویژگی‌ها با هم، ضایعات را کاهش می‌دهند، هزینه‌های نیروی کار را کاهش می‌دهند و زمان تحویل را به‌گونه‌ای کوتاه می‌کنند که هیچ روش خمشی دستی یا معمولی با آن مطابقت ندارد.

بخش‌های زیر هر مزیت را با ارقام عینی و زمینه‌های دنیای واقعی که از خودروسازی، انرژی و ساخت ابزار دقیق استخراج شده است، تجزیه و تحلیل می‌کند.

دقت ابعادی بالا

یک سیستم درایو کامل سروو با رمزگذارهای مطلق به یک ماشین خم کن CNC کنترل حلقه بسته بر روی هر محور حرکتی می دهد. نتیجه دقت زاویه است ± 0.1 درجه و دقت طول خوراک از ± 0.1 میلی متر - تقریباً 10-20× بهتر از ماشین های مکانیکی یا هیدرولیک.

به عنوان مثال، در تولید خط ترمز خودرو، یک لوله سه بعدی با هفت خم باید روی الگوی گیره شاسی که تحمل موقعیتی آن تنها 0.5± میلی متر است، جمع شود. خمش CNC به طور معمول این نیاز را در هر قسمت برآورده می کند. خم شدن معمولی نیاز به بازرسی 100٪ و کار مجدد مکرر دارد.

تکرارپذیری عالی در طول اجراهای بزرگ

تکرارپذیری توانایی تولید قطعات یکسان در قطعه 5000 است که با قطعه 1 مطابقت دارد. از آنجا که خم شدن CNC برنامه دیجیتالی یکسانی را در هر چرخه می خواند و بازخورد سروو حلقه بسته برای هر گونه رانش، شاخص های قابلیت فرآیند (Cpk) را تصحیح می کند. ≥ 1.33 استاندارد هستند - آستانه ای که واجد شرایط تامین سطح 1 خودرو است.

در مقابل، خم شدن دستی در معرض خستگی اپراتور، سایش ابزار، و فشار گیره ناسازگار است، که معمولاً Cpk ≈ 0.8 را ایجاد می کند، که به این معنی است که بخش آماری قابل توجهی از قطعات خارج از تحمل قرار می گیرند.

خم شدن مجتمع چند صفحه ای در یک چرخه

یک دستگاه خم کن CNC می تواند یک قسمت کامل سه بعدی را اجرا کند - تغذیه، چرخش، خم شدن، دوباره تغذیه - بدون اینکه اپراتور لوله را بین خم ها لمس کند. محور چرخش لوله (B) لوله را به طور خودکار بین هر خم به صفحه صحیح تغییر می دهد.

منیفولد اگزوز معمولی خودرو با پنج خم در سه صفحه تقریبا طول می کشد 45 ثانیه در هر قطعه روی دستگاه CNC همان قسمت در خم کن دستی به 4 تا 6 دقیقه و چندین مرحله تغییر موقعیت نیاز دارد که هر کدام خطا ایجاد می کند.

تغییر سریع بین برنامه های قسمت

جابجایی از یک قسمت به قسمت دیگر در a خمش CNC ماشین به معنای فراخوانی یک برنامه ذخیره شده و در صورت لزوم تعویض یک مجموعه قالب است. در ماشین هایی با سر برجک چند شعاعی، هیچ تغییر فیزیکی لازم نیست اصلاً وقتی قطعه جدید از شعاع نصب شده استفاده می کند.

• یادآوری برنامه: زیر 60 ثانیه
• تعویض قالب تک شعاعی: 10 تا 15 دقیقه
• تنظیم مجدد خم کن معمولی: 30 تا 120 دقیقه

این سرعت خمش CNC را حتی برای دسته های کوچک 20 تا 50 قطعه مقرون به صرفه می کند، در حالی که زمان تنظیم طولانی خمش دستی، نقطه سربه سر اقتصادی را بسیار بالاتر می برد.

ضخامت دیوار و کیفیت سطح ثابت

سرعت خمش کنترل شده توسط سروو، نیروی فشار- قالب و زمان بندی عقب نشینی سنبه با هم کار می کنند تا نازک شدن دیوار در شعاع بیرونی و چروک شدن در شعاع داخلی را به حداقل برسانند. یک دستگاه CNC خوب تنظیم شده، نازک شدن دیوار با شعاع بیرونی را در زیر نگه می دارد 15% حتی در خم های 1.5 بعدی - آستانه مورد نیاز اکثر استانداردهای سیستم فشار.

سرعت خمش ثابت همچنین خراش سطح را کاهش می‌دهد، که در نرده‌های فولادی ضد زنگ و تولید لوله‌های معماری که زیبایی‌شناسی به اندازه هندسه مهم است، اهمیت دارد.

ادغام با خطوط تولید خودکار

ماشین‌های خم کن CNC از طریق پروتکل‌های صنعتی استاندارد (EtherCAT، PROFIBUS یا Ethernet/IP) ارتباط برقرار می‌کنند و به آنها امکان می‌دهد تا برنامه‌های قطعه را مستقیماً از سیستم‌های MES/ERP دریافت کنند و داده‌های با کیفیت را در بالادست به نرم‌افزار SPC ارسال کنند. این اتصال پشتیبانی می کند:

• دانلود خودکار برنامه هنگامی که یک بارکد یا برچسب RFID اسکن می شود، از یک سرور مرکزی.
• سلول های بارگذاری شده و بدون بار توسط ربات خاموش شدن چراغ ها برای مدت طولانی
• غرامت برگشت فنری در زمان واقعی با استفاده از بازخورد اندازه گیری لیزر در خم تمام شده.

این قابلیت ها به سادگی در خم کن های معمولی موجود نیستند و یکی از مهم ترین مزیت های رقابتی خمش CNC در تولید با حجم بالا را نشان می دهند.

کاهش ضایعات و کاهش هزینه کل هر قطعه

وقتی دقت و تکرارپذیری بالا باشد، قطعات کمتری بازرسی می‌شوند. در یک محیط تولید معمولی، جابجایی از خمش دستی به خمش CNC نرخ ضایعات را کاهش می دهد 3-8٪ به زیر 0.5٪ . در مواد با ارزش بالا مانند تیتانیوم یا آلیاژ ضد زنگ، این کاهش ضایعات به تنهایی می تواند سرمایه گذاری ماشین را در 12 تا 18 ماه پس دهد.

صرفه جویی در نیروی کار ناشی از کاهش زمان بازرسی و کار مجدد را اضافه کنید، و هزینه کل هر لوله خم شده در یک دستگاه CNC معمولاً است. 30 تا 50 درصد کمتر نسبت به خم کن دستی در حجم های بالاتر از حدود 200 قسمت در هر شیفت.

آیا خمش CNC قوی تر از خم شدن لوله های فلزی است؟

خمش CNC یک لوله فلزی را بیش از خمش معمولی ضعیف نمی کند - در واقع، کنترل دقیق آن بر سرعت خمش، نیروی قالب تحت فشار و موقعیت سنبه معمولاً خمش قوی تر و سازگارتر با نازک شدن دیواره کمتر و نقص کمتر ایجاد می کند. استحکام در یک لوله خم شده توسط خواص مواد، هندسه خمش و کنترل فرآیند تعیین می شود - و خمش CNC در هر سه متغیر فرآیند برتری دارد.

آنچه در واقع استحکام را در یک لوله خم شده تعیین می کند

استحکام ساختاری یک بخش لوله خم شده توسط سه عامل اصلی کنترل می شود:

1. نازک شدن دیوار در شعاع بیرونی - خم شدن دیواره بیرونی را کشیده است. اگر بیش از حد نازک شود، فشار ترکیدگی کاهش می یابد.
2. بیضی بودن سطح مقطع - سطح مقطع مسطح سطح جریان و مقاومت در برابر سقوط را کاهش می دهد.
3. چروک شدن یا چروک شدن در شعاع داخلی - چین و چروک ها متمرکز کننده استرس و محل شروع خستگی هستند.

خمش CNC هر سه را موثرتر از روش‌های دستی نشان می‌دهد، زیرا هر پارامتری که بر آن‌ها تأثیر می‌گذارد - سرعت خم، بار قالب تحت فشار، موقعیت سنبه و خمش بیش از حد فنری - تحت کنترل سروو و قابل تکرار است.

نازک شدن دیوار: خم شدن CNC در مقابل خمش معمولی

نازک شدن دیوار در هر فرآیند خمشی چرخشی اجتناب ناپذیر است. سوال این است که چقدر و چقدر سازگار است. کدهای فشار صنعتی (ASME B31.3، EN 13480) حداکثر نازک شدن مجاز را مشخص می کنند - معمولا 12.5٪ برای لوله کشی فرآیند

متوسط نازک شدن کمتر به معنای فشار ترکیدگی بیشتر است. تغییرات قطعه به قطعه کوچکتر به این معنی است که هر لوله منفرد در حد مجاز می ماند، نه فقط متوسط.

کنترل بیضی

بیضی (اعوجاج مقطعی) به صورت درصد بیان می شود: (D_max - D_min) / D_ اسمی × 100. استانداردهایی مانند ISO 15590-1 برای خمیدگی های القایی نفت و گاز، بیضی بودن را محدود می کند. 3% یا کمتر

خم شدن CNC با سنبه و قالب برف پاک کن با اندازه مناسب به طور مداوم انجام می شود بیضی زیر 2% ، حتی در شعاع خمش 1.5 بعدی. خمش معمولی بدون سنبه اغلب از 5% در همان شعاع فراتر می رود - سطحی که اکثر استانداردهای ساختاری و فشار را شکست می دهد.

زندگی خستگی: نقش شعاع داخلی بدون چین و چروک

در کاربردهایی که در معرض بارگذاری چرخه‌ای هستند - اگزوز خودرو، خطوط هیدرولیک، بالابرهای زیر دریا - عمر خستگی معیار قدرت حیاتی است. چین و چروک در شعاع داخلی به عنوان متمرکز کننده استرس عمل می کند و محل اصلی شروع خستگی در خم های ضعیف است.

کنترل سروو CNC بار قالب برف پاک کن و سرعت خمش، حرکت لغزش چسبنده را که باعث ایجاد چین و چروک در خم کن های هیدرولیک می شود، از بین می برد. در آزمایش‌های خستگی نسبی لوله‌های هیدرولیک فولاد ضد زنگ (OD 25 میلی‌متر، WT 1.5 میلی‌متر، خمش 1.5D)، نمونه‌های خم‌شده CNC نشان دادند. 40 تا 60 درصد عمر خستگی طولانی تر نسبت به نمونه های خمیده هیدرولیکی در همان دامنه تنش، صرفاً به دلیل عدم وجود چین و چروک شعاع داخلی.

آیا حالتی وجود دارد که خمش معمولی قوی تر باشد؟

برای لوله های با قطر بسیار زیاد و دیواره ضخیم (به عنوان مثال، OD > 300 میلی متر، WT > 20 میلی متر)، خمش القایی یا خمش فشار گرم ترجیح داده می شود زیرا نیروهای وارده بیش از آنچه که ماشین های CNC با کشش چرخشی برای آن طراحی شده اند، ترجیح داده می شود. این فرآیندها می‌توانند خم‌هایی با یکپارچگی بالا در لوله‌های خطی و بخش‌های ساختاری ایجاد کنند.

با این حال، در محدوده عملیاتی خمش CNC ماشین آلات (معمولا تا OD 220 میلی متر)، خمش CNC به طور مداوم خم هایی با یکپارچگی ساختاری برابر یا بیشتر ایجاد می کند در مقایسه با روش های دستی یا هیدرولیکی، عمدتاً به دلیل کنترل برتر آن بر نازک شدن، بیضی بودن و کیفیت سطح.

نتیجه گیری عملی برای مهندسان و تیم های تدارکاتی

هنگام تعیین خم لوله برای کاربردهای ساختاری، فشاری یا بحرانی خستگی:

• حداکثر نازک شدن دیواره مجاز (به عنوان مثال، ≤ 12.5٪) و بیضی (به عنوان مثال، ≤ 3٪) را مشخص کنید - هر دو با خمش CNC با اطمینان بیشتری به دست می آیند.
• برای کاربردهای پویا/خستگی، به شعاع داخلی بدون چین و چروک نیاز دارید - فقط کنترل سروو CNC این را به طور مداوم فراهم می کند.
• برای لوله OD > 220 میلی متر یا WT > 20 میلی متر، خمش القایی را به جای خمش CNC چرخشی ارزیابی کنید.

به طور خلاصه، خمش CNC فقط به اندازه خمش لوله های فلزی معمولی قوی نیست - معمولاً قوی تر است زیرا کنترل دقیق تری بر عیوب فیزیکی که ظرفیت سازه را کاهش می دهند، ارائه می دهد.

خم شدن CNC در مقابل خمش PLC: کدام را باید انتخاب کنید؟

خمش CNC برای قطعات پیچیده چند خم، تلرانس های تنگ و تعویض های مکرر بهتر است. خمش با کنترل PLC برای تولید ساده، با حجم بالا و تک شعاع که در آن کمترین هزینه دستگاه بیشترین اهمیت را دارد، بهتر است. انتخاب به پیچیدگی قطعه، اندازه دسته، الزامات تحمل و هزینه کل مالکیت بستگی دارد - نه اینکه کدام فناوری ذاتا برتر است.

درک تفاوت در معماری کنترل

A PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) دستگاه خم کن از یک برنامه منطقی نردبانی یا عملکرد بلوک برای ترتیب دادن اقدامات ماشین استفاده می کند: گیره → خم به سوییچ محدود → جمع کردن → باز کردن گیره. بازخورد موقعیت معمولاً از حسگرهای مجاورت ساده یا رمزگذارهای اصلی است. خم کننده های PLC برای توالی های ثابت و تکراری بسیار قابل اعتماد هستند اما برای درون یابی چند محوری یا تنظیم پارامتر در حین پرواز طراحی نشده اند.

A دستگاه خم کن CNC از یک کنترل کننده حرکت اختصاصی استفاده می کند که چندین محور سروو را به طور همزمان درون یابی می کند. برنامه‌های کامل قطعه (زاویه خمش Y، طول تغذیه Z، چرخش B برای هر خم قطعه) را ذخیره می‌کند و می‌تواند آن‌ها را به هر ترتیبی اجرا کند، با جبران برگشت فنری که به طور خودکار در هر محور اعمال می‌شود.

مقایسه سر به سر

زمانی که خم شدن PLC انتخاب مناسبی است

ماشین های خم کن PLC در سناریوهای خاص منطقی هستند:

• تولید تک شعاعی، تک هواپیما با حجم بسیار بالا و بدون تنوع محصول - به عنوان مثال، خم کردن هزاران U-پیچ و مهره یکسان در هر شیفت.
• برنامه های کاربردی با تحمل کم که در آن ± 1 درجه قابل قبول است - به عنوان مثال، خمش مجرای سازه ای برای خدمات ساختمانی.
• کارگاه های آموزشی با محدودیت بودجه که قطعات ساده ای تولید می کنند و نمی توانند هزینه سرمایه یک سیستم کامل CNC را توجیه کنند.
• ایستگاه های پشتیبان یا پیش شکل گیری در سلولی که یک دستگاه CNC کار تکمیل را انجام می دهد.

زمانی که خم شدن CNC انتخاب مناسبی است

خمش CNC در این شرایط به وضوح برتر است:

• قطعات چند خم، چند صفحه - هر لوله خودرویی با بیش از دو خم در سطوح مختلف برای تولید کارآمد نیاز به CNC دارد.
• برنامه های کاربردی با تحمل سخت - لوله ابزار، خطوط هیدرولیک و اجزای دستگاه پزشکی که به دقت موقعیتی ± 0.1 درجه و 0.5 ± میلی متر نیاز دارند.
• تغییرات مکرر — تولید مختلط از 20 تا 50 شماره قطعه مختلف در روز، که زمان راه اندازی PLC بیشتر شیفت را مصرف می کند.
• ادغام سلولی خودکار - خطوطی که از روبات‌ها، سیستم‌های بینایی و اتصال MES استفاده می‌کنند، به رابط‌های ارتباطی استاندارد CNC نیاز دارند.
• مواد حساس به فنر - فولاد با استحکام بالا (≥ 550 مگاپاسکال)، تیتانیوم و آلیاژهای سخت شده در اثر بارش، که در آن بازگشت فنر بسته به دسته متفاوت است و نمی توان آن را به صورت دستی در زمان واقعی اصلاح کرد.

کل هزینه مالکیت: مقایسه مالی واقعی

یک دستگاه خم کن PLC ممکن است هزینه داشته باشد 30 تا 50 درصد کمتر به purchase than an equivalent CNC machine. However, total cost of ownership over a 10-year period often favors CNC when part complexity and variety are considered:

• هزینه ضایعات: خمش PLC 3 تا 8 درصد قراضه در مقابل 0.5 درصد برای CNC ایجاد می کند.
• کار: ماشین های CNC می توانند به صورت نیمه مستقل کار کنند. خم کن های PLC معمولاً به یک اپراتور در هر دستگاه نیاز دارند.
• کار مجدد و بازرسی: بازده بالاتر عبور اول CNC هزینه های QC پایین دست را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

برای مغازه هایی که بیش از 10 شماره قطعه مختلف در هفته بر روی قطعات با پیچیدگی متوسط دارند، خمش CNC معمولاً در عرض 2 تا 3 سال بازپرداخت می کند در مقابل جایگزین PLC کم‌هزینه.

حکم

هیچ فناوری جهانی "بهتر" وجود ندارد. خمش PLC را برای تولید ساده، با حجم بالا و حساس به قیمت انتخاب کنید. خمش CNC را برای هندسه پیچیده، تحمل های دقیق، تغییر مکرر و ادغام خطوط خودکار انتخاب کنید. اگر قطعات شما بیش از دو خم داشته باشند، یا اگر قطعات را بیش از پنج بار در هر نوبت تغییر دهید، خمش CNC تقریباً به طور قطع اقتصاد بهتری را در هر افق چند ساله ارائه می دهد.

چگونه ماشین های خم کن CNC کار می کنند: اصول توضیح داده شده است

یک دستگاه خم کن CNC با خواندن یک برنامه قسمت ذخیره شده کار می کند که زاویه خم (Y)، طول تغذیه لوله (Z) و چرخش لوله (B) را برای هر خم جداگانه مشخص می کند، سپس محورهای سروو اختصاصی را برای اجرای هر حرکت به ترتیب دقیق - همه بدون دخالت اپراتور بین خم ها، هدایت می کند. نتیجه یک جزء خمیده سه بعدی کامل است که در یک چرخه خودکار با تلورانس‌های محکم تولید می‌شود.

سیستم مختصات YBC: چگونه ماشین در مورد یک خم فکر می کند

هر خم در یک برنامه خمشی CNC با سه پارامتر تعریف می‌شود که مجموعاً به آنها پارامتر می‌گویند مجموعه داده YBC :

• Y – زاویه خم: زاویه ای که لوله در این ایستگاه به آن خم می شود (به عنوان مثال، 90.00 درجه، به 0.1 ± درجه تفکیک شده است).
• ب – چرخش لوله: چقدر لوله قبل از خم شدن بعدی حول محور خودش می چرخد (0-360 درجه، به 0.1 ± درجه تفکیک شده است).
• ج – طول خوراک (گاهی با برچسب Z): چقدر لوله از خم قبلی تا شروع خم بعدی (تحلیل 0.1 ± میلی متر) پیش رفته است.

قسمتی با هفت خم هفت ردیف YBC در برنامه خود دارد. کنترل کننده آنها را به صورت متوالی پردازش می کند و قبل از شروع چرخه خم، هر محور را به مقدار هدف خود می برد.

توالی کاری گام به گام

مرحله 1 - بارگذاری و شبیه سازی برنامه

اپراتور برنامه قطعه را روی صفحه لمسی HMI انتخاب یا دانلود می کند. اکثر ماشین های خم کن CNC مدرن شبیه سازی گرافیکی سه بعدی را ارائه می دهند: کنترل کننده مسیر لوله کامل را قبل از هر حرکت فلزی نشان می دهد و به برنامه نویس اجازه می دهد تا برخورد بین لوله، ابزار و قاب دستگاه را بررسی کند.

مرحله 2 - بارگیری و بستن لوله

لوله خام در چاک یا کولت در عقب دستگاه قرار می گیرد. چاک لوله را با یک نیروی گیره کنترل شده توسط سروو کالیبره می کند تا از لغزش بدون فرورفتگی مواد نرم جلوگیری کند. برای خطوط خودکار، یک لودر رباتیک این مرحله را انجام می دهد.

مرحله 3 - تغذیه (حرکت محور Z/C)

سروو کالسکه لوله را با مقدار C برنامه - به عنوان مثال 245.0 میلی متر - به جلو می راند و طول لوله را در مقابل قالب خمشی قرار می دهد. بازخورد مطلق رمزگذار تضمین می کند که خطای موقعیت وجود دارد زیر 0.1 ± میلی متر در پایان حرکت

مرحله 4 - چرخش لوله (محور B)

چاک لوله را تا زاویه B مشخص شده برای این خم می چرخاند - به عنوان مثال، 127.5 درجه نسبت به صفحه خم قبلی. این لوله را طوری قرار می دهد که خمش در صفحه فضایی صحیح رخ دهد. دقت چرخش ± 0.1 درجه بسیار مهم است: یک خطای چرخش 0.5 درجه در یک خم شعاع محکم به خطای موقعیتی چند میلی متری در انتهای لوله تبدیل می شود.

مرحله 5 - بستن قالب و پیشروی سنبه

قالب گیره در برابر قالب خمشی با نیروی برنامه ریزی شده روی لوله بسته می شود. اگر از سنبه استفاده می شود، توسط محور W به موقعیت صحیح داخل لوله پیش می رود - معمولاً با توپ پیشرو در نقطه مماس خم یا کمی از آن فاصله می گیرد. قالب برف پاک کن نیز در مقابل شعاع داخلی لوله قرار گرفته است.

مرحله 6 - خم شدن (محور Y با جبران برگشت فنری)

بازوی خمشی به درجه Y Springback_compensation می چرخد. فنر بک - بازیابی الاستیک لوله پس از حذف نیروی شکل دهنده - باید بیش از حد خم شود تا به زاویه هدف برسد. به عنوان مثال، اگر هدف 90 درجه باشد و برگشت فنری مواد برای این آلیاژ و ضخامت دیواره 3.5 درجه باشد، دستگاه خم می شود تا 93.5 درجه . کنترل کننده مقادیر جبران بازگشت فنری را به ازای درجه، قطر و شعاع مواد ذخیره می کند و آنها را به طور خودکار اعمال می کند.

سرعت خمش نیز به طور معمول توسط سروو کنترل می شود 3-20 درجه در ثانیه ، بر اساس متریال و شعاع انتخاب شده است. خم شدن سریعتر خطر چروک شدن را به همراه دارد. زمان چرخه ضایعات خمشی کندتر

مرحله 7 - عقب نشینی سنبه و باز شدن قالب

در یک نقطه برنامه ریزی شده در حرکت خمشی (معمولاً 75-85٪ از زاویه هدف)، سنبه توسط محور W جمع می شود تا از قفل شدن آن در خم نهایی جلوگیری شود. سپس قالب گیره باز می شود و بازوی خم شده به موقعیت اصلی خود باز می گردد.

مرحله 8 - برای همه خم های باقی مانده تکرار کنید

مراحل 3 تا 7 را برای هر خم بعدی در برنامه تکرار کنید. برای یک لوله هفت خم خودرو، چرخه کامل از اولین تغذیه تا آخرین خم باز طول می کشد 60-90 ثانیه در یک دستگاه خم کن مدرن CNC.

کنترل سروو حلقه بسته: موتور دقیق

دقت کل فرآیند به سیستم سروو حلقه بسته بستگی دارد. هر محور شامل موارد زیر است:

• سروو موتور AC با گشتاور خروجی مطابق با بار محور.
• رمزگذار چند چرخشی مطلق (معمولا وضوح 17-23 بیت)، که حتی پس از خاموش شدن نیز موقعیت خود را حفظ می کند.
• درایو سروو که بازخورد رمزگذار را با فرمان کنترل کننده CNC در نرخ های به روز رسانی 1 کیلوهرتز یا بالاتر مقایسه می کند و جریان اصلاحی را در زمان واقعی اعمال می کند.
• کنترل کننده حرکت CNC که پروفیل های سرعت (ذوزنقه ای یا منحنی S) را برای به حداقل رساندن شوک مکانیکی با حفظ دقت برنامه ریزی می کند.

این معماری به این معنی است که ماشین برای انبساط حرارتی پیچ‌های توپ، واکنش برگشتی دنده و تغییر بار - منابع خطا که تا چندین میلی‌متر در ماشین‌ها بدون بازخورد حلقه بسته جمع می‌شوند، خود اصلاح می‌شود.

جبران خسارت فنری به تفصیل

Springback یکی از مهم ترین متغیرها در خمش لوله است. بستگی به این دارد:

• قدرت تسلیم مواد - فولادهای با استحکام بالاتر بیشتر به عقب برمی گردند.
• شعاع خمیدگی - شعاع های محکم تر، کمتر به عقب برمی گردند، زیرا سطح مقطع دیواره بیشتر به صورت پلاستیکی تسلیم می شود.
• ضخامت دیوار - دیوارهای ضخیم تر دارای نسبت بیشتری از مواد هسته الاستیک هستند و پشت فنر بیشتری دارند.
• تغییرات مقدار زیادی گرما - قدرت تسلیم می تواند 10% در یک مشخصات مواد متفاوت باشد.

سیستم های خمشی پیشرفته CNC شامل یادگیری تطبیقی فنری : دستگاه اولین قطعه را خم می کند، زاویه حاصل را اندازه گیری می کند (از طریق سنسور زاویه یا لیزر)، آن را با هدف مقایسه می کند، مقدار جبران را به طور خودکار به روز می کند و آن را بر روی تمام قطعات بعدی بدون ورودی اپراتور اعمال می کند.

برنامه نویسی بخش: از CAD تا ماشین

ماشین های خم کن CNC مدرن برنامه ها را در قالب های مختلف می پذیرند:

1. ورود مستقیم YBC - عملگر در مقادیر Y، B، C برای هر خم، که از ترسیم قطعه مشتق شده است، تایپ می کند.
2. واردات 3 بعدی CAD — نرم افزار دستگاه یک فایل STEP یا IGES از لوله نهایی را می خواند، به طور خودکار داده های YBC را استخراج می کند و برنامه کامل را تولید می کند. این خطاهای اندازه گیری دستی را از بین می برد.
3. محاسبه معکوس بازرسی لوله - یک بازوی اندازه گیری مختصات یک لوله اصلی را دیجیتالی می کند و نرم افزار برنامه YBC را دوباره محاسبه می کند. زمانی مفید است که نقاشی وجود نداشته باشد یا فقط به صورت دو بعدی باشد.

پس از ذخیره شدن، برنامه ها در عرض چند ثانیه فراخوانی می شوند و می توان آنها را در یک پایگاه داده مرکزی به صورت نسخه کنترل کرد - به همین دلیل می توان همان قسمت را سال ها بعد با پارامترهای یکسان .

نظارت بر کیفیت در طول فرآیند خمش

ماشین آلات خم CNC با مشخصات بالا دارای نظارت در فرآیند هستند:

• نظارت بر گشتاور: گشتاور سروو بازوی خمشی در طول حرکت خمش ثبت می شود. افزایش ناگهانی گشتاور نشان دهنده ترک خوردگی دیواره لوله یا انسداد ابزار است و ماشین به طور خودکار متوقف می شود.
• بازخورد سنسور زاویه: یک رمزگذار یا حسگر زاویه لیزری زاویه خم واقعی بدست آمده را پس از بازگشت فنری اندازه گیری می کند و آن را با مقدار برنامه مقایسه می کند.
• ثبت داده ها: تمام موقعیت‌های محور، گشتاورها و زمان‌های چرخه به ازای هر قطعه ثبت می‌شوند، و یک رکورد تولید قابل ردیابی برای صنایعی که الزامات ممیزی دقیق کیفیت دارند (خودرو IATF 16949، هوافضا AS9100) فراهم می‌کند.

این ترکیبی از کنترل دقیق حرکت، جبران خودکار برگشت فنر و نظارت در حین فرآیند چیزی است که یک دستگاه خم کن کامل سروو CNC را از هر جایگزین ساده‌تری متمایز می‌کند - و چرا این فناوری انتخابی در هر جایی است که سازگاری ابعادی و قابلیت اطمینان ساختاری قابل مذاکره نباشد.