Optimieren Sie das Biegen von Grobblech auf der Abkantpresse

Jan 21, 2024

Um das Biegen von Grobblech effizienter zu gestalten, geht es um mehr als nur den effektiven Materialtransport zur und von der Abkantpresse. Auch das Positionieren, Messen und Justieren des Werkstücks beeinflusst die Stabilität und Wiederholbarkeit des Biegens.

Für Schwermetallverarbeiter, die Abkantpressen mit hoher Tonnage verwenden, ist das Verhältnis von Materialhandhabungszeit zu Umformzeit erstaunlich hoch. Um das Biegen von Grobblech effizienter zu gestalten, geht es um mehr als nur den effektiven Materialtransport zur und von der Abkantpresse. Auch das Positionieren, Messen und Justieren des Werkstücks beeinflusst die Stabilität und Wiederholbarkeit des Biegens.

Dies ist die Realität für immer mehr Betriebe, die auf Abkantpressen von 400 Tonnen oder mehr zurückgreifen, um größere Längen hochfester Stähle zu biegen, um Strukturkomponenten mit geringerem Gewicht und niedrigeren Herstellungskosten pro Teil zu erreichen. Glücklicherweise kann eine wachsende Liste an Maschinenzubehör und Automatisierungsgeräten die Belastung erleichtern.

In vielen kritischen Anwendungen ist Materialverzug der Feind Nr. 1, wenn es um die Teilequalität geht. Je geringer die Verzerrung ist, desto besser ist die Qualität der Biegung. Eine Möglichkeit, Verzerrungen zu minimieren, besteht darin, Ihr Material besser zu stützen.

Um das Werkstück beim Biegen auf einer gleichmäßigen Bahn zu halten, versuchen Sie es mit Blechstützen. Diese Geräte werden vor (und manchmal auch hinter) der Abkantpresse platziert und verstärken das Blech beim Biegen. Der Stützarm hat vollständigen Kontakt mit dem Material und verhindert so ein Durchhängen des Materials (insbesondere bei dünneren Blechen). Hochleistungsfolger können je nach Fabrikat und Modell des Systems große Werkstücke mit einem Gewicht von bis zu mehreren tausend Pfund tragen. Zu den Stützen können ein Bogenfolger vorne und hinten an der Maschine und ein fester oder beweglicher Folger in der Mitte der Maschine gehören.

Der Bediener schiebt die Stützen in Position und aktiviert sie über die Maschinensteuerung. Die Blechstützen folgen einem synchronisierten Prozess und kennen dabei genau den Winkel, dem sie folgen müssen, und die Geschwindigkeit der Maschine. Mithilfe zweier interner Motoren können sie die gesamte Breite des Werkstücks abstützen: Eine Achse bewegt sich vertikal und eine andere dreht oder schwenkt.

Bei extragroßen Abkantpressen sind bis zu vier T-Achsen-Blechauflagen keine Seltenheit. Die Anzahl der T-Achsen hängt von der Länge der Maschine sowie der Länge, Breite und dem Gewicht des Werkstücks ab. Die 3.000 Tonnen schwere Abkantpresse ist daAbbildung 1 verwendet drei robuste Materialstützvorrichtungen, die vorne und hinten entlang der Maschinenlänge verstellbar sind. Zusammen dienen sie als Tischauflage für die Handhabung von Tellern.

Blechfolger können in Kombination mit dem adaptiven Biegesystem einer Abkantpresse eingesetzt werden. Die meisten Hersteller von Abkantpressen bieten beide Zubehörteile an, oft funktionieren die Geräte jedoch unabhängig voneinander. Der effektivste Biegeprozess nutzt die beiden Zubehörteile zusammen, um eine wiederholbare Genauigkeit zu erreichen.

Eine einfache Handhabung des Werkstücks ist äußerst wichtig. Je einfacher es ist, das Werkstück zu bewegen, desto sicherer ist die richtige Messung, was sich in einer besseren Biegegenauigkeit niederschlägt.

Das Biegen großer Platten erfordert eine bessere Materialunterstützung an der Vorder- und Rückseite der Maschine. Tatsächlich ist es logisch, eine Materialunterstützung an der Rückseite der Maschine zu haben, da es einfacher und viel weniger arbeitsintensiv ist, Material gegen einen Anschlag zu schieben, als es zu ziehen. Dies ist auch eine Frage der Bedienersicherheit. Am besten bewegt sich die Platte vom Bediener weg und drückt das Material, anstatt es zu ziehen. Abkantpressen mit hoher Tonnage verfügen zunehmend über Schiebelehren an der Vorder- und Rückseite der Maschine sowie über Abzieher, um Teile außerhalb der Maschine zu einer Transportlinie zu schieben.

Sobald das Material auf der Abkantpresse positioniert ist, beginnen Messen, Biegen und In-Prozess-Kontrolle. Um gerade Biegungen zu erzeugen, benötigen Abkantpressen mit hoher Tonnage und großer Bettlänge ein Bombierungssystem, das dabei hilft, den Biegewinkel über die gesamte Länge des Teils konstant zu halten. Je länger das Bett ist, desto größer ist die Durchbiegung der Maschine. Und je höher die Maschinentonnage, desto größer ist der Bedarf an einer Durchbiegungskompensation.

ABBILDUNG 1Drei Hochleistungsfolger dienen zur Unterstützung schwerer Materialien während der Umformung

Die Durchbiegung von Bett und Stößel unter Biegelast ist Teil des Biegeprozesses, unabhängig von der Größe oder Tonnage der Abkantpresse. Eine solche Durchbiegung kann zu einem inkonsistenten Biegewinkel entlang der Teilelänge führen, der von der Mitte bis zu den Enden variiert. Diese Verformung kann normalerweise automatisch mit einem einzigen symmetrischen CNC-Bombierungsbett (V-Achse) ausgeglichen werden, eine eingebaute Funktion vieler Abkantpressen mit hoher Tonnage.

Die Dynamik ändert sich jedoch beim Biegen sehr langer Teile, bei denen Biegefehler aufgrund von Materialschwankungen auftreten können, insbesondere bei unsymmetrischen Teileprofilen. Für diese Anwendungen sind intelligente Bombierungssysteme (sieheFigur 2) befassen sich mit Variationen in der Materialdicke und Materialeigenschaften wie Kaltverfestigung, die das Biegewinkelergebnis sowie die Konsistenz des Biegewinkels über die Teilelänge beeinflussen können.

Bei diesen Systemen berechnet die CNC die Balligkeit und gleicht die Durchbiegung automatisch aus, indem sie eine Keileinheit bewegt. Oben auf den Keilen befinden sich Querverstellsegmente, die alle einzeln durch einen speziellen hydraulischen Servoantrieb aktiviert werden. Jeder Aktuator erhält von der CNC einen Befehl entsprechend der erforderlichen Kompensation.

Das System berechnet den Kompensationsbedarf basierend auf der Blechdicke, Blechdickenschwankungen, Materialschwankungen, Werkzeugverschleiß und anderen vom adaptiven Biegesystem identifizierten Faktoren. Die Steuerung zeigt die Position jedes Segments grafisch an und berechnet die erforderliche Balligkeit anhand des vom adaptiven Biegesystem ermittelten Winkelwerts.

Heutzutage werden die meisten Abkantpressen, unabhängig von der Tonnage, mit einem adaptiven Biegesystem verkauft. Ein prozessbegleitendes Winkelüberwachungssystem passt die Stößelposition in Echtzeit an, um eine genaue Biegung zu erreichen. Dadurch entfallen manuelle Probebiegungen und Korrekturen. Der Ausschuss wird reduziert und damit auch die Einbindung des Bedieners. Ein echtes Echtzeit-Winkelmesssystem, das die Zykluszeit nicht wesentlich verlängern sollte, liefert Rückmeldungen an die Maschinensteuerung zur Positionierung des Stößels, um eine genaue Biegung ohne sekundäre Kompensation zu erzeugen.

Einige Anwendungen verwenden eine Kombination aus intelligenter Bombierung, adaptivem Biegen und Materialfolgern. Solche Systeme können so konzipiert werden, dass sie erhebliche Materialschwankungen ausgleichen und sogar Materialien mit hoher Zugfestigkeit oder solchen mit hohen Rückfederungswerten von 30 oder 40 Grad verarbeiten. Einzelne Keile werden so positioniert, dass sie in bestimmten Abständen über die gesamte Bettlänge eine lokale Anpassung ermöglichen. Die Mitnehmer halten das Material in Position und das adaptive Biegesystem misst und passt es an, um eine genaue, wiederholbare Biegung zu erzeugen.

Auch beim Drehen, Wenden, Heben und Positionieren des Materials kommt es zu Verformungen.

Wenn Sie beim Biegen größerer oder längerer Werkstücke mehr Messreferenzpunkte haben, können Sie Probleme beheben, die durch Materialverformung oder -verzug entstehen. Das Hydrauliksystem und die Bombierung sorgen für den richtigen Biegewinkel, während der Hinteranschlag dafür sorgt, dass das richtige Maß produziert wird. Abkantpressen mit hoher Tonnage werden zunehmend mit einem modularen Hinteranschlag ausgestattet (sieheFigur 3), oft in 6- oder 9-Achsen-Konfigurationen mit Messreferenzen alle 2,5 bis 3,5 Meter.

Ein Vorteil eines modularen Hinteranschlags besteht darin, dass er einen dritten Anschlag bietet. Wenn Material gegen zwei Anschläge (die äußeren Finger) gedrückt wird, ist es für den Bediener schwierig, wenn nicht gar unmöglich, Materialverzerrungen wie z. B. Durchbiegungen zu erkennen. Die Verwendung von drei Stopps hilft dem Bediener, die Verzerrung leicht zu erkennen. Das Hinzufügen eines Hydraulikzylinders vor der Maschine, der das Material gegen die Rücklaufsperre und die mittlere Rücklaufsperre drückt, verhindert Verformungen und hilft dabei, einen geraden, genauen Winkel zu bilden.

Die Materialhandhabung an großen Abkantpressen stellt ein offensichtliches Sicherheitsrisiko dar, aber auch das Einrichten und Wechseln der Werkzeuge. Und natürlich kann die Verbesserung des Be- und Entladens großer, schwerer Werkzeuge die Produktivität erheblich steigern.

FIGUR 2Intelligente Bombierungssysteme berechnen die erforderliche Balligkeit und gleichen die Durchbiegung automatisch aus.

Hier kann ein sogenanntes Werkzeuglager helfen. Hierbei handelt es sich nicht um ein Lager im eigentlichen Sinne, sondern um eine Werkzeuggehäuseeinheit, die mit der Abkantpresse verbunden ist. Für Hersteller, die unterschiedliche Stempelradien und V-Matrizenöffnungen sowie unterschiedliche schmale Werkzeugsegmente verwenden, ist dies eine Überlegung wert. Je mehr Werkzeuge zur Verfügung stehen, desto flexibler können diese Vorgänge sein.

Anstatt die Werkzeuge auf herkömmliche Weise auszutauschen, schieben die Bediener Stempel und Matrizen einfach vom Lager zur Maschine oder umgekehrt. Mit einem Finger können sie schwere, unterteilte Werkzeuge in die Maschine hinein- und herausschieben. Die maximale Länge jedes Werkzeugs hängt von der Lagerkonstruktion ab.

Figur 4 zeigt ein Werkzeuglagersystem, bei dem Stempel und Matrizen mithilfe von Rolleneinheiten zur und von der Maschine transportiert werden. Das System speichert Werkzeuge in Reihen mit einer Länge von 60 Zoll und kann je nach Matrizenbreite bis zu 11 Stempelreihen und bis zu fünf oder sechs Matrizenreihen aufnehmen.

Das Lager kann auch über die CNC gesteuert werden (sieheAbbildung 5 ). Tatsächlich können einige Lagersysteme für CNC-Werkzeuge so konzipiert werden, dass sie zwischen zwei Abkantpressen sitzen, sodass beide Maschinen mit Stempeln und Matrizen versorgt werden können.

Ein weiteres Beispiel für „tooling on the move“ ist die CNC-V-Matrize, die besonders beim Formen langer Teile hilfreich sein kann (sieheAbbildung 6 ). Die CNC-V-Matrize ist für schwere Anwendungen konzipiert und ermöglicht eine einfache Einstellung der Öffnung. Mithilfe von CNC-V-Matrizen in Kombination mit dem intelligenten Bombierungssystem der Bremse erkennt die Steuerung Schwachstellen im Material und gleicht sie aus, um die Biegegenauigkeit sicherzustellen.

Absauggeräte können Abhilfe schaffen. Zum Beispiel das Setup inAbbildung 7 nutzt ein Absaugsystem, um lange Formteile aus der Maschine zu entfernen. Während das System an der Entnahme des Teils arbeitet, positioniert der Bediener den Laufkran, um die nächste Platte zur Abkantpresse zu liefern.

Einige Anwendungen nutzen Materialtransportsysteme von Drittanbietern. Ein solches System wurde mit Hochleistungs-Teilemanipulatoren entwickelt, die mithilfe von Druckluft angehoben werden. Der Manipulator ist für den Einsatz mit einer Reihe von Industrieprodukten konzipiert. Er gleicht die Last aus und hebt, bewegt, greift, dreht, dreht, folgt und positioniert das Werkstück. Diese einfachen, manuell betriebenen Systeme, die in die Presse selbst integriert werden können, bieten eine effiziente Möglichkeit, Material von einer Palette auf die Bremse zu laden.

Für Hersteller schwerer Teile, die ein spezielles Produkt herstellen, besteht das Ziel darin, die höchste Effizienz des Prozessablaufs aufrechtzuerhalten. Dies erfordert einen höheren Automatisierungsgrad.

Ein Hersteller von hydraulischen Kränen (sieheAbbildung 8 ), jeweils aus hochfestem Stahl gefertigt, mit dem Ziel, Kranarme mit einem hohen Maß an Genauigkeit und zu geringeren Kosten zu handhaben, zu positionieren und zu formen. Zu diesem Zweck investierte das Unternehmen in eine umfassende, hochautomatisierte Umformanlage.

Ein Roboter transportiert den lasergeschnittenen Rohling von einer Lagereinheit zur Vorderseite einer 1.000 Tonnen schweren Abkantpresse mit einer Biegelänge von mehr als 20 Fuß. Das automatisierte System biegt die Platte mit einer durchschnittlichen Zykluszeit von 5 Minuten. Nach der Umformung wird das Werkstück automatisch an der Seite der Abkantpresse entnommen und von einem Roboter zur Qualitätskontrolle zu einem 3D-Scansystem und dann zur Endbearbeitung zu einer Roboterschweißstation transportiert.

FIGUR 3Modulare Hinteranschläge bieten einen dritten Anschlag, der dem Bediener dabei helfen kann, Werkstückverzerrungen zu erkennen.

Die Abkantpresse verwendet ein fortschrittliches adaptives Biegesystem. Seine Mehrachsmodule positionieren das Werkstück und messen den Winkel. Die digitalen Informationen werden an die CNC weitergeleitet, die automatisch die notwendigen Anpassungen an der Position des Teils und des Stößels vornimmt, um das richtige Profil zu erzeugen. Abweichungen summieren sich nicht, sondern werden in nachfolgenden Biegeschritten ausgeglichen.

Das adaptive Biegesystem passt sich in Echtzeit an und handhabt das Werkstück automatisch über Positioniermodule. Dieser schlüsselfertige Vorgang steht in krassem Gegensatz zum vorherigen Prozess des Herstellers, der den Einsatz von Lehren, nachgezeichneten Biegelinien und die manuelle Manipulation des Werkstücks mithilfe eines Brückenkrans und Hebezubehör erforderte. Das neue System verbesserte die Teilegenauigkeit um 50 %.

Die Schaffung eines stabileren, wiederholbaren Umformprozesses für Grobblech erfordert einen ganzheitlichen Ansatz. Vor und nach der Umformung eingesetzte Materialhandhabungsgeräte, intelligente Bombierung, prozessbegleitende Winkelmessung und -steuerung, innovative Hinteranschläge und andere Zubehörteile, die einzeln oder zusammen eingesetzt werden, verändern die Biegebahn von der Gefahr, dass außerordentlich teurer Ausschuss entsteht, hin zur Gewährleistung der Erstausrüsterqualität. Teil-Gut-Teil-Genauigkeit.

Obwohl diese Zubehörteile erhebliche Investitionen erfordern, ist der ROI unmittelbar und erheblich: bessere Prozesskontrolle, höhere Produktivität und verbesserte Sicherheit.