Как выбрать гибочный пресс

распечатать

I. Какой метод гибки выбрать?

1. Свободная гибка
2. Калибровка

II. Какой гибочный пресс выбрать?

1. гидравлический гибочный пресс с механическим остановом
2. гидравлический гибочный пресс с ЧПУ и серво-гидравликой

Введение

Согнул — отложил, согнул — отложил. 25 лет назад этот процесс был ежедневной обязанностью обслуживающего пресс оператора. На этом сложности не заканчивались. Оператор должен был постоянно перенастраивать машину, чтобы получить различные углы гиба, организовывать промежуточное складирование заготовок и выполнять многие другие действия, не связанные напрямую с изготовлением конечной детали. Потом цикл повторялся. Положить заготовку. Согнуть. Перенастроить пресс. Не забывать про промежуточное хранение. Положить заготовку. Согнуть. И так снова и снова.

Рабочие, которые имеют дело с листовым металлом сегодня, посчитают такой процесс технологией доисторического периода. Сегодня деталь изготавливают на дружественном оператору эргономичном гибочном прессе с ЧПУ и автоматической настройкой всех параметров гибки. Разные углы, разные профили на одном и том же инструменте — и нет проблем!

Станки с 4-мя управляемыми осями сейчас скорее стандарт, чем исключение. Прессы с 8-ю или более осями — уже не редкость, к тому же они наиболее перспективны при совместном использовании роботов с гибочными прессами.

И все это для того, чтобы произвести трехмерную деталь из плоского металлического листа, будь то сталь, нержавеющая сталь, алюминий, магний, медь, латунь или даже золото. Куда ни посмотри, везде конструкции из листового металла. Это бум листового металла! Даже производители гибочных прессов удивляются, насколько сложные детали производят их заказчики. Взаимодействие производителей станков и их заказчиков открывает новые перспективы: инженеры вместе думают, как эффективно произвести деталь на гибком оборудовании. Замена сварки гибкой может быть очень выгодна при обеспечении прочности изделия. «Близко к конечной форме» — вот что можно сказать о сходящей с гибочного пресса детали, которая имеет большое сходство с конечным изделием.

«Лист» и «гибка» не ассоциируются с высокой технологией. Но для того чтобы гнуть «непослушный» лист нужны специальные знания и большой опыт. Объясните техническому специалисту, который не знаком с листовым металлом, что в нашем высокотехничном мире невозможно постоянно получать при гибке угол 90°, не меняя параметров настройки. То получается, а то — нет!

Без изменения программы угол будет меняться. Например, если лист толщиной 2 мм сделан из нержавеющей стали или алюминия, если его длина — 500 мм, 1000 мм или 2000 мм, если гибка производится вдоль или поперек волокон, если линия гибки находится в окружении пробитых или прорезанных лазером отверстий, если лист имеет различную упругую деформацию, если поверхностное упрочнение, вызванное пластической деформацией, сильнее или слабее. Если, если, если...

«Гибка» звучит просто, но на самом деле в этом процессе хватает нюансов. Поэтому компания «Robur International» подготовила руководство, которое поможет выявить сложности и найти способы их решения. Не путем сложных формул, а обзором, ориентированным на практическое применением. Здесь намеренно не будет упоминаний производителей гибочных прессов. Лист не волнуют ценовые аргументы, даже если каталог пестрит яркими цветами и многообещающими перспективами.

Тем не менее в последние годы производители прессов приложили много усилий, чтобы сделать процесс формообразования более гибким и производительным. Следует отдать должное тем, кто этого заслуживает, ведь мы говорим о действительно высоких технологиях. Но будем реалистичны: традиционные старые гибочные прессы с механическим стопором в цилиндрах и синхронизирующим валом все еще пользуются спросом во всем мире.

Задача «Robur International» — дать объективный совет заказчикам. Отправная точка — не тип станка, а конкретная задача гибки. Простой традиционный станок или высокая технология гибки? Ответ должен быть найден вместе. Инвестиции в гибочный пресс эффективны только тогда, когда и технический, и экономический аспекты убедительны. Принимая все вышесказанное во внимание, перейдем к главному.

I. Какой метод гибки выбрать?

Различают 2 основных метода гибки.

Мы говорим о «воздушной гибке» или «свободной гибке», если между листом и стенками V-образной матрицы существует воздушный зазор. В настоящее время это наиболее распространенный метод.

Если лист прижат полностью к стенкам V-образной матрицы, мы называем этот метод «калибровкой». Несмотря на то что метод это достаточно старый, он используется и даже должен использоваться в определенных случаях, которые мы рассмотрим далее.

1. Свободная гибка

Обеспечивает гибкость, но имеет некоторые ограничения по точности.

Основные черты

Траверса с помощью пуансона вдавливает лист на выбранную глубину по оси Y в канавку матрицы. Лист остается «в воздухе» и не соприкасается со стенками матрицы. Это означает, что угол гибки определяется положением оси Y, а не геометрией гибочного инструмента.

Точность настройки оси Y на современных прессах — 0,01 мм. Какой угол гибки соответствует определенному положению оси Y? Трудно сказать, потому что нужно найти правильное положение оси Y для каждого угла. Разница в положении оси Y может быть вызвана настройкой хода опускания траверсы, состоянием гибочного инструмента и свойствами материала: толщина, предел прочности, деформационное упрочнение.

Приведенная ниже таблица показывает отклонение угла гибки от 90° при различных отклонениях оси Y.

Преимущества свободной гибки

Высокая гибкость: без смены гибочных инструментов можно получить любой угол гибки, находящийся в промежутке между углом раскрытия V-образной матрицы и 180°. Например, 86° или 28°.
Меньшие затраты на инструмент.
Меньшее усилие гибки по сравнению с калибровкой.
Можно «играть» усилием: большее раскрытие матрицы означает меньшее усилие гибки. Если вы удваиваете ширину канавки, вам необходимо только половинное усилие. Это означает, что можно гнуть более толстый материал при большем раскрытии с тем же усилием.
Меньшие инвестиции, так как нужен пресс с меньшим усилием.

Но это только теория. На практике вы можете сэкономить деньги на приобретении пресса с меньшим усилием, позволяющего использовать все преимущества воздушной гибки, и потратить их на дополнительное оснащение. Например, на дополнительные оси заднего упора или манипуляторы.

Недостатки воздушной гибки

Менее точные углы гибки для тонкого материала.
Различия в качестве материала влияют на точность повторения.
Не применима для специфических гибочных операций.

Наш совет

Воздушную гибку желательно применять для листов толщиной свыше 1,25 мм; для толщины листа 1 мм и менее лучше использовать калибровку.
Наименьший внутренний радиус гибки должен быть больше толщины листа. Если внутренний радиус должен быть равен толщине листа, лучше использовать метод калибровки. Внутренний радиус меньше толщины листа допустим только на мягком, легко деформируемым материале, например меди.
Большой радиус может быть получен воздушной гибкой путем использования пошагового перемещения заднего упора. Если большой радиус должен быть высокого качества, рекомендуется применять только метод калибровки специальным инструментом.

Kакое усилие гибки

Из-за различных свойств материала и последствий пластической деформации в зоне гибки определить требуемое усилие можно только примерно.

Предлагаем вам 3 практических способа:

(1) таблица

В каждом каталоге и на каждом прессе вы найдете таблицу с требуемым усилием (P) в кН на 1000 мм длины гиба (L) в зависимости от:

толщины листа (S) в мм
предела прочности (Rm) в Н/мм²
V — ширины раскрытия матрицы (V) в мм
внутреннего радиуса согнутого листа (Ri) в мм
минимальной высоты отогнутой полки (B) в мм

(2) формула

1,42 – это эмпирический коэффициент, который учитывает трение между кромками матрицы и обрабатываемым материалом.

Другая формула дает похожие результаты:

(3) «Правило 8»

При гибке низкоуглеродистой стали ширина раскрытия матрицы должна в 8 раз превосходить толщину листа (V=8*S). Тогда P = 8 x S, где P выражается в тоннах. Например, для толщины 2 мм раскрытие матрицы V = 2 x 8 = 16 мм означает, что вам необходимо 16 тонн/м.

Усилие и длина гиба

Длина гиба пропорциональна усилию, т.e. усилие достигает 100% только при длине гиба 100%. Например:

Усилие	Длина гиба
100%	3.000 мм
75%	2.250 мм
50%	1.500 мм
25%	750 мм

Наш совет

Если материал ржавый или не смазан, следует добавлять 10-15% к усилию гиба.

Толщина листа (S)

DIN позволяет значительное отклонение от номинальной толщины листа. Так, для толщины листа 5 мм норма колеблется между 4,7 и 6,5 мм. Следовательно, нужно рассчитывать усилие только для реальной толщины, которую вы измерили, или для максимального нормативного значения.

Предел прочности на растяжение (Rm)

Здесь допуски также являются значительными и могут оказывать серьезное влияние при расчете требуемого усилия гиба. Например:

St 37-2: 340 - 510 Н/мм²
St 52-3: 510 - 680 Н/мм²

Наш совет

Не экономьте на усилии гиба. Предел прочности на растяжение пропорционален усилию гиба и не может быть подогнан, когда вам это нужно.

Реальные значения толщины и предела прочности являются важными факторами при выборе нужного станка с нужным номинальным усилием.

V – раскрытие матрицы

По эмпирическому правилу, раскрытие V-образной матрицы должно восьмикратно превосходить толщину листа S:

V = 8 x S

Но это только при условии, что S меньше или равно 6 мм. Для большей толщины листа необходимо использовать:

V = 10 x S или V = 12 x S

Раскрытие V-образной матрицы обратно пропорционально требуемому усилию:

Большее раскрытие означает меньшее усилие гиба, но больший внутренний радиус;
Меньшее раскрытие означает большее усилие, но меньший внутренний радиус.

Внутренний радиус гиба (Ri)

При применении метода воздушной гибки большая часть материала подвергается упругой деформации.

После гибки материал возвращается в свое первоначальное состояние без остаточной деформации («обратное пружинение»).

В узкой области вокруг точки приложения усилия материал подвергается пластической деформации и навсегда остается в таком состоянии после гибки.

Материал становится тем прочнее, чем больше пластическая деформация. Мы называем это «деформационным упрочнением».

Так называемый «естественный внутренний радиус гибки» зависит от толщины листа и раскрытия матрицы. Он всегда больше, чем толщина листа и не зависит от радиуса пуансона.

Чтобы определить естественный внутренний радиус, мы можем использовать следующую формулу:

В случае с V = 8 x S, мы можем сказать, что Ri = S x 1,25

Мягкий и легкодеформируемый металл допускает меньший внутренний радиус.

Если радиус слишком маленький, материал может быть смят на внутренней стороне и растрескаться на внешней стороне гиба.

Наш совет

Если вам нужен маленький внутренний радиус, гните на медленной скорости и поперек волокон.

Минимальная полка (B)

Во избежание проваливания полки в канавку матрицы, необходимо соблюдать следующую минимальную ширину полки:

Угол гиба	В
165°	0,58 V
135°	0,60 V
120°	0,62 V
90°	0,65 V
45°	1,00 V
30°	1,30 V

Упругая деформация

Часть упруго деформированного материала «спружинит» обратно после того, как усилие гиба будет снято. На сколько градусов? Это уместный вопрос, потому что важен только реально полученный угол гиба, а не рассчитанный теоретически. Большинство материалов имеют достаточно постоянную упругую деформацию. Это означает, что материал той же толщины и с тем же пределом прочности спружинит на одинаковую величину при одинаковом угле гибки.

Упругая деформация зависит от:

угла гибки: чем меньше угол гибки, тем больше упругая деформация;
толщины материала: чем толще материал, тем меньше упругая деформация;
предела прочности на растяжение: чем выше предел прочности, тем больше упругая деформация;
направление волокон: упругая деформация различна при гибке вдоль или поперек волокон.

Продемонстрируем сказанное выше для предела прочности, измеряемого при условии V = 8 x S:

Предел прочности в Н/мм²	Упругая деформация в °
200	0,5 – 1,5
250	1 – 2
450	1,5 – 2,5
600	3 – 4
800	5 – 6

Все производители гибочного инструмента учитывают упругую деформацию, когда предлагают инструмент для свободной гибки. Например, угол раскрытия 85° или 86 ° для свободных гибов от 90° до 180°.

2. Калибровка

Точный, но негибкий способ

При этом методе угол гиба определен усилием гиба и гибочным инструментом: материал зажат полностью между пуансоном и стенками V-образной матрицы. Упругая деформация равняется нулю и различные свойства материала практически не влияют на угол гиба.

Рассчитать требуемое усилие гиба трудно. Самый надежный способ — выяснить необходимое усилие путем пробной гибки короткого образца на испытательном гидравлическом прессе.

Грубо говоря, усилие калибровки в 3-10 раз выше усилия свободной гибки.

Преимущества калибровки

точность углов гиба, несмотря на разницу в толщине и свойствах материала;
маленький внутренний радиус;
большой внешний радиус;
Z-образные профили;
глубокие U-образные каналы;
возможность выполнения всех специальных форм для толщины до 2 мм с помощью стальных пуансонов и матриц из полиуретана;
превосходные результаты на гибочных прессах, не имеющих достаточной для свободной гибки точности.

Недостатки калибровки

требуемое усилие гиба в 3 – 10 раз больше, чем при свободной гибке;
нет гибкости: специальный инструмент для каждой формы;
частая смена инструмента (кроме больших серий).

II. Какой гибочный пресс выбрать?

Традиционные механические прессы используются все реже и только для специальных штамповочных работ на длинных заготовках.

В последние годы некоторые производители предлагают также отличные электромеханические гибочные прессы с несколькими осями заднего упора, управляемыми от ЧПУ.

Среди гидравлических прессов можно найти большое разнообразие моделей с одним, двумя или даже четырьмя цилиндрами, с двигающейся вниз траверсой («ход вниз») или двигающимся вверх столом («ход вверх»). Мы остановим внимание на 2 группах гидравлических гибочных прессов, наиболее широко применяемых во всем мире.

Контраст между ними очевиден: с одной стороны — прессы, основанные на старой, но все еще хорошей технологии, с другой стороны — прессы, использующие последние достижения техники.

Власть рынка велика. Поэтому многие производители предлагают обе группы прессов, чтобы отвечать потребностям покупателей.

Рассмотрим обе группы:

1. Гибочный пресс с механическим остановом

Гидравлические гибочные прессы с двумя цилиндрами сверху («ход вниз»). Выравнивание траверсы осуществляется либо гидравлически, либо механически при помощи торсиона соответствующего размера на задней стороне пресса. Два механических стопора в цилиндрах настраиваются вручную или с помощью привода на требуемое положение оси Y. Это технология, по крайней мере, 30-ти летней давности.

Простое числовое управление помогло этому типу прессов пользоваться спросом во всем мире независимо от уровня индустриального развития рассматриваемой страны. Положение оси Y для определенного угла хранится в памяти и комбинируется с положением заднего упора (ось X) с помощью простой программы. Один-два угла гибки на деталь. Зачем вкладывать деньги в сложные станки, если есть уверенность, что этого типа достаточно для выполнения гибки в настоящем и будущем?

Не забывайте

Большое количество профилей может быть получено только с помощью специального инструмента путем калибровки.

Как мы видели, в таких случаях важны усилие и форма инструмента, а не высокая точность выставления и повторения оси Y (Y1-Y2) — положения траверсы.

2. Гибочный пресс с ЧПУ и серво-гидравликой

Несомненна тенденция движения к гибочным прессам с ЧПУ и серво-гидравликой, выполненных по схеме «ход вниз».

Положение траверсы управляется по замкнутой цепи. Цилиндры работают синхронно с высокой степенью точности. Положение осей Y1 и Y2 измеряется под каждым цилиндром с точностью 5 мкм и передается в ЧПУ.

Управляемая ЧПУ система заднего упора предлагается для следующих осей:

X-R
X1-X2-R
X-R Z1-Z2
X1-X2-R-Z1-Z2
X1-X2-R1-R2-Z1-Z2

ЧПУ

Delem и Cybelec — поставщики графических управляющих устройств, которые используют многие производители гибочных прессов. Некоторые производители прессов разработали свои собственные ЧПУ.

Все из них высокотехнологичны и доступны в двумерной или трехмерной версиях. Они предлагают оптимальную последовательность гибки, и вы можете имитировать весь процесс гибки, проверить, не задевает ли деталь части пресса или инструмента, рассчитать длину развертки профиля.

Программирование можно выполнить на станке в цеху или на ПК с программным обеспечением CAM, которое предлагают все производители прессов.

Специальные возможности

Большинство производителей принимают во внимание специальные требования заказчиков. Например, увеличенный ход траверсы, увеличенное расстояние между столом и траверсой, увеличенная глубина зева, боковые удлинения стола и траверсы и пр.

Главное о выборе гибочного пресса

Выбор гибочного пресса и метода гибки всегда опирается на задачу.

Метод воздушной или свободной гибки подойдет тем, кто хочет выполнять широкий спектр операций с материалом толщиной 1,25 мм и более. Он требует меньшее усилие и сокращает затраты на инструмент, но может не справиться со специфическими гибочными операциями.

Метод калибровки отличается высокой точностью, особенно при работе с материалом толщиной 1 мм и менее. Он подойдет, если внутренний радиус должен быть равен толщине листа или большой радиус должен быть высокого качества. Но усилие гиба при методе калибровке в 3-10 раз больше, чем при свободной гибке, а для каждой формы нужно подбирать специальный инструмент.

Гидравлические гибочные прессы с механическим остановом — простое и проверенное решение. Оно будет актуальным, если производство использует один-два угла гибки на деталь и не планирует выполнять более сложные операции.

Гидравлические гибочные прессы с ЧПУ — гибкое и высокотехнологичное решение. Такие прессы могут выполнять больший спектр задач и позволяют выработать оптимальную последовательность гибки. Программирование можно провести на станке в цеху или на компьютере при помощи CAM-программы.