Gdzie właściwie zaczyna się decyzja dotycząca liczby cylindrów

Debata dotycząca zastosowania jednego czy dwóch cylindrów w giętarkach hydraulicznych pojawia się regularnie podczas dyskusji o doborze sprzętu i często jest upraszczana. Wybór między jednym większym cylindrem a dwoma zsynchronizowanymi mniejszymi cylindrami to nie tylko kwestia konfiguracji mechanicznej. Decyzja ta wpływa na dokładność synchronizacji, spójność gięcia na całej długości belki oraz na zachowanie maszyny podczas gięcia narzędzi obciążonych asymetrycznie.

Zrozumienie różnic mechanicznych pozwala przebić się przez język marketingowy i skupić się na tym, co rzeczywiście ma znaczenie w danym zastosowaniu.

Mechanika synchronizacji i zachowanie się przy odkształceniu

Jedno-cylindrowa prasa giętarka umieszcza cylinder w środku lub blisko środka górnej belki. Belka ulega odkształceniu w przewidywalnym kształcie łuku pod wpływem obciążenia, przy czym maksymalne odkształcenie występuje w środku. Większość jedno-cylindrowych maszyn o nośności powyżej 40 ton wykorzystuje mechaniczne lub hydrauliczne wypuklenie dolnej belki w celu skompensowania tego zjawiska, co wprowadza dodatkową zmienną konserwacyjną do systemu.

Maszyny z dwoma cylindrami rozprowadzają obciążenie przez dwa cylindry, zwykle umieszczone w odległości odpowiadającej mniej więcej jednej trzeciej i dwóm trzem długości belki. Synchronizacja elektrohydrauliczna, wykorzystująca przetworniki położenia w każdym cylindrze, stale koryguje różnice ciśnienia lub przepływu, aby utrzymać jednakową długość wysunięcia tłoczysk obu cylindrów na całej długości suwu. Zgodnie ze specyfikacjami producentów najnowocześniejszych sterowników CNC do giętarek, takich jak Delem i Cybelec, współczesne systemy synchronizacji z dwoma cylindrami mogą zapewniać równoległość suwaka z dokładnością do 0,02 mm na całej długości suwu – co ma istotne znaczenie przy gięciu długich elementów.

Wydajność przy gięciu długich części i gięciu poza środkiem

Miejsce, w którym jednocyndrowe maszyny najbardziej wyraźnie ujawniają swoje ograniczenia, to gięcie poza środkiem. Gdy część jest tak umieszczona, że linia gięcia znajduje się znacznie poza środkiem belki, nierównowaga momentu skręcającego działająca na pojedynczy, centralny cylinder powoduje moment skręcający (yaw) działający na belkę. Belka częściowo kompensuje ten moment dzięki swojej sztywności konstrukcyjnej, jednak pozostała odkształcalność przekłada się bezpośrednio na błąd kątowy na giętej krawędzi.

Producent blachownic wykonujący długie panele obudowy do sprzętu elektrycznego do przemysłu energetycznego napotkał ten problem przy użyciu jednowałowego prasy hydraulicznej o nośności 100 ton. Zgięcia wykonywane w odległości do 300 mm od osi symetrii maszyny mieściły się w dopuszczalnych tolerancjach, natomiast części wymagające przesunięcia o 1200 mm od osi symetrii systematycznie wykazywały odchylenie kątowe wynoszące 0,4 stopnia. Przełączenie się na konfigurację dwuwałową o tej samej nośności całkowitej wyeliminowało odchylenie kątowe bez konieczności wprowadzania jakichkolwiek zmian w narzędziach.

Maszyny dwuwałowe są szczególnie lepiej przystosowane do niestandardowych układów narzędziowych, w których tłoczniki różnej długości są umieszczane w różnych pozycjach wzdłuż belki, ponieważ ciśnienie w poszczególnych wałach można regulować niezależnie, co pozwala zrównoważyć obciążenie formujące.

Złożoność obwodu hydraulicznego oraz uwagi dotyczące konserwacji

Maszyny z pojedynczym cylindrem mają z definicji prostszy układ hydrauliczny. Jeden cylinder, jeden zestaw zaworów proporcjonalnych, jeden zestaw przetworników położenia. Diagnostyka usterki jest bardziej prosta, a liczba komponentów wymaganych do wymiany uszczelek jest mniejsza.

Układy z dwoma cylindrami podwajają większość komponentów hydraulicznych, a system synchronizacji dodaje pętle sterowania elektronicznego, które wymagają kalibracji po wymianie uszczelek lub w przypadku wykrycia dryfu czujników. Zakłady nieposiadające dedykowanych kompetencji serwisowych w zakresie układów hydraulicznych powinny uwzględnić dostęp do wykwalifikowanej obsługi technicznej przy ocenie maszyn z dwoma cylindrami.

Operacyjna przewaga dokładności maszyn z dwoma cylindrami jest rzeczywista, ale tak samo rzeczywista jest złożoność konserwacji. Dla warsztatów o niskiej wydajności lub tych, które głównie gięły krótsze elementy o długości poniżej 1500 mm, dobrze utrzymywana maszyna z pojedynczym cylindrem z prawidłową regulacją wygięcia (crowning) często zapewnia akceptowalne wyniki przy niższym całkowitym koszcie.

Integracja systemu sterowania i koordynacja tylnego ogranicznika

Współczesna wydajność prasy giętarki zależy w takim samym stopniu od systemu sterowania CNC, jak i od konfiguracji hydraulicznej. Maszyny jedno- i dwucylindrowe korzystają z wieloosiowego sterowania tylną prowadnicą, funkcji automatycznego ustawiania narzędzi oraz oprogramowania do sekwencjonowania gięć, które oblicza optymalny obrót detalu w celu zminimalizowania liczby czynności manipulacyjnych.

Maszyny dwucylindrowe zwykle lepiej integrują się z zaawansowanymi systemami sterowania o dużej liczbie osi, ponieważ dane synchronizacyjne z każdego cylindra są wprowadzane do pętli sterującej. Dzięki temu lepiej nadają się do integracji z systemami zautomatyzowanymi, w tym komórkami robota do gięcia blach, gdzie sterownik wymaga precyzyjnych danych o położeniu tłoka w każdym punkcie suwu do obliczeń planowania trajektorii.

Dokonywanie wyboru na podstawie rzeczywistych potrzeb produkcyjnych

Poprawny wybór zależy od mieszanki materiałów i geometrii części, które będą faktycznie obrabiane na maszynie, a nie od teoretycznej maksymalnej wydajności. Dla krótkich elementów z grubych blach o długości poniżej 2000 mm, przy dopuszczalnym odchyleniu kątowym wynoszącym ±0,5°, wystarczająca jest maszyna z jednym cylindrem. W przypadku długich elementów z cienkich materiałów o długości powyżej 2000 mm lub niestandardowych układów narzędzi, dokładność synchronizacji konstrukcji z dwoma cylindrami opłaca się dzięki zmniejszeniu liczby odrzuconych części oraz skróceniu czasu doboru podkładów przy uruchamianiu maszyny.

RAYMAX oferuje hydrauliczne giętarki prasowe w wersjach z jednym i z dwoma cylindrami, z opcjami sterowników CNC obejmującymi standardowe sterowanie 2-osiowe oraz sterowanie synchroniczne 8-osiowe, co pozwala dobrać specyfikację maszyny zgodnie z rzeczywistą złożonością procesu gięcia wykonywanego na danej maszynie.