Một hệ thống hỗ trợ then chốt nhằm đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình uốn tấm dài
Trong gia công kim loại tấm, việc uốn các phôi dài luôn đặt ra hai thách thức dai dẳng về độ chính xác và độ ổn định. Khi kích thước tấm đạt 2.500 mm và vượt quá 6.000 mm, ảnh hưởng của trọng lượng bản thân tấm lên quá trình gia công không còn thể bỏ qua. Một máy uốn thủy lực điều khiển số (CNC) có thể kiểm soát chính xác hành trình của cần ép, nhưng nếu tấm bị võng xuống, trượt hoặc xoay lệch trong quá trình uốn, thì độ chính xác định vị của máy sẽ không bao giờ đạt được yêu cầu đối với chi tiết. Bộ theo dõi tấm được phát triển nhằm khắc phục đúng điểm thiếu hụt này: một hệ thống gia công phụ trợ, có chức năng cốt lõi là giữ cho nền tảng đỡ đồng bộ với chuyển động uốn của tấm, từ đó cung cấp sự đỡ liên tục và ổn định trong suốt toàn bộ quá trình.
Về mặt cơ học, tấm càng dài thì mô-men uốn do trọng lượng bản thân tác dụng quanh đường uốn càng lớn; tấm càng mỏng thì độ cứng vốn có của nó càng kém trong việc duy trì trạng thái phẳng. Chẳng hạn, một tấm thép carbon kích thước 4.000 × 1.500 × 4 mm có thể tích là 0,024 m³; với mật độ 7.850 kg/m³, tấm này nặng khoảng 188 kg. Khi được nâng đỡ thủ công, các chi tiết như vậy gặp phải những vấn đề sau trong quá trình tạo hình:
Những yếu tố này cộng hưởng lẫn nhau, cuối cùng biểu hiện thành độ nhất quán của góc uốn giảm, tỷ lệ gia công lại tăng và năng lực sản xuất bị giới hạn.
Một cơ cấu dẫn tấm thường bao gồm năm thành phần: bàn đỡ, tay đòn lắc, hệ thống truyền động, hệ thống điều khiển và cụm thanh dẫn hướng. Bàn đỡ tiếp xúc trực tiếp với phôi và chịu tải; tay đòn lắc thực hiện các chuyển động nâng, lật, dẫn theo và trở về; hệ thống truyền động được cấp năng lượng bằng khí nén, động cơ servo hoặc xi-lanh điện tùy theo cấp thiết bị; hệ thống điều khiển phối hợp chuyển động của cơ cấu dẫn tấm với các chuyển động của máy chính.
Thành phần cốt lõi của chức năng đồng bộ là cảm biến dịch chuyển. Cảm biến được lắp trên cần ép và thu thập vị trí cũng như tốc độ của thanh trượt theo thời gian thực, sau đó truyền tín hiệu tới hệ thống điều khiển của bàn nâng phụ, từ đó điều khiển bàn nâng phụ sao cho chuyển động lật lên của tấm vật liệu được phản ánh chính xác. Việc đồng bộ này bao trùm toàn bộ chu kỳ quy trình gồm: cần ép đi xuống, uốn cong, giữ cố định và trở về, đảm bảo phôi không bao giờ mất tiếp xúc với bàn nâng phụ.
Ở các cấu hình cao cấp, bàn nâng phụ kết nối trực tiếp với hệ thống CNC của máy: mỗi bước uốn đều có các thông số hỗ trợ riêng (chiều cao nâng, góc lật, tốc độ theo dõi và vị trí trở về), và chương trình tự động chuyển đổi giữa các bước, đạt được điều khiển đồng bộ không cần người vận hành.
|
Thông số kỹ thuật |
Phạm vi tiêu biểu |
|
Tải trọng tối đa |
80 – 150 kg (đánh giá trên tấm kích thước 1.250 × 2.500 mm) |
|
Chiều dài bàn |
800 – 2.000 mm |
|
Chiều dài phần kéo dài của bàn |
2.000 – 2.500 mm |
|
Chiều rộng bàn |
500 – 600 mm |
|
Chiều cao làm việc |
800 – 1.200 mm |
|
Phạm vi góc lật |
0 – 45° |
|
Tốc độ lật tối đa |
40 100 °/s |
|
Kết nối máy hai |
Đối với các tấm dài hơn 4 m, liên kết master-slave của hai đơn vị |
Lưu ý: Các giá trị trên là các phạm vi điển hình từ các cấu hình công nghiệp có sẵn công khai, chỉ được cung cấp để tham khảo kỹ thuật; các thông số hiệu suất thực tế của máy Zhongrui phụ thuộc vào cấu hình nhà máy.
Độ chính xác uốn cong phụ thuộc vào sự ổn định hình học của mảnh làm việc trong quá trình tạo thành. Bằng cách hỗ trợ cả hai đầu của một tấm dài ở cùng một chiều cao, người theo dõi loại bỏ tải không cân bằng và giữ góc uốn cong nhất quán trên toàn bộ chiều dài. Nó cũng loại bỏ sự xáo trộn của sự lỏng lẻo và trượt đến dữ liệu định vị, cho phép độ chính xác định vị của máy thực sự hoạt động trên bộ phận và cải thiện đáng kể khả năng lặp lại trong sản xuất hàng loạt.
Người vận hành phụ trợ loại bỏ các thao tác không tạo giá trị: chờ người hỗ trợ, điều chỉnh lại vị trí sau khi võng xuống và căn chỉnh giá đỡ giữa các bước. Với phương thức vận hành một người – một máy, người vận hành chỉ thực hiện các công việc nạp phôi, định vị, khởi động chương trình và dỡ phôi, từ đó rút ngắn thời gian chu kỳ và nâng cao năng suất lô.
Khi thiết bị đã đảm nhận phần lớn trọng lượng của tấm vật liệu, người vận hành phụ formerly được phân công giữ tấm có thể được điều chuyển sang trạm làm việc khác. Từ góc độ tổng chi phí sở hữu (TCO), khoản đầu tư ban đầu vào thiết bị sẽ thay thế chi phí lao động phát sinh thường xuyên và tự hoàn vốn thông qua việc giảm số giờ xử lý lại.
Với bề mặt hỗ trợ dạng con lăn hoặc bề mặt ma sát thấp, tấm vật liệu lăn hoặc trượt trên giá đỡ trong quá trình lật thay vì kéo lê, nhờ đó ngăn ngừa hiệu quả các vết xước trên bề mặt thép không gỉ, nhôm và bề mặt sơn, đáp ứng các ứng dụng yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng bề mặt.
Việc rơi đột ngột hoặc đổ nghiêng của các tấm lớn là mối nguy hiểm an toàn chính trong các thao tác uốn. Khi hệ thống theo dõi chịu trọng lượng của tấm vật liệu, người vận hành không còn cần giữ phôi ở vị trí gần trong quá trình tạo hình, nhờ đó giảm đáng kể rủi ro do tải trọng nặng mất kiểm soát.
Trên lộ trình phát triển công nghệ, hệ thống theo dõi đang nâng cấp từ việc giữ thủ công sang theo dõi servo, liên kết CNC, liên kết hai máy và cuối cùng là các ô uốn linh hoạt sử dụng robot:
Trong suốt quá trình phát triển này, thiết bị dẫn tấm đã tiến hóa từ một thiết bị phụ trợ đơn thuần thành một mô-đun chức năng then chốt, quyết định hiệu suất, độ ổn định và mức độ tự động hóa trong việc uốn các tấm kim loại lớn.
Nhờ công nghệ hỗ trợ đồng bộ, thiết bị dẫn tấm giải quyết một cách hệ thống các vấn đề phức tạp trong quy trình uốn tấm dài, bao gồm biến dạng do trọng lượng bản thân, sai lệch vị trí và sai sót của con người, từ đó mang lại lợi ích tổng hợp về độ chính xác, hiệu suất, lao động, chất lượng bề mặt và an toàn. Đối với các nhà sản xuất tập trung vào tấm dài, tấm mỏng và các chi tiết kim loại tấm khối lượng lớn, thiết bị dẫn tấm đã trở thành cấu hình tiêu chuẩn không thể thiếu trên các máy uốn thủy lực CNC.
EN
