איור 1. בכיפוף CNC, המכונה בדרך כלל כיפוף פאנל, המתכת מהודקת במקומה ולהבי הכיפוף העליון והתחתון יוצרים אוגנים חיוביים ושליליים.
חנות מתכת טיפוסית עשויה להיות בעלת שילוב של מערכות כיפוף. כמובן שמכונות כיפוף הן הנפוצות ביותר, אך חלק מהחנויות משקיעות גם במערכות גיבוש אחרות כמו כיפוף וקיפול פאנלים. כל המערכות הללו מקלות על היווצרות חלקים שונים ללא שימוש בכלים מיוחדים.
מתכת היווצרות בייצור המוני מתפתחת גם היא. מפעלים כאלה כבר לא צריכים להסתמך על כלים ספציפיים למוצר. כעת יש להם קו מודולרי לכל צורך גיבוש, המשלב כיפוף לוח עם מגוון צורות אוטומטיות, החל מעיצוב פינות ועד לכיפוף לחיצה וגלילה. כמעט כל המודולים הללו משתמשים בכלים קטנים וספציפיים למוצר כדי לבצע את פעולותיהם.
קווי כיפוף מתכת אוטומטיים מודרניים משתמשים במושג הכללי של "כיפוף". הסיבה לכך היא שהם מציעים סוגים שונים של כיפוף מעבר למה שמכונה בדרך כלל כיפוף פאנל, המכונה גם כיפוף CNC.
כיפוף CNC (ראה איורים 1 ו-2) נותר אחד התהליכים הנפוצים ביותר בקווי ייצור אוטומטיים, בעיקר בגלל הגמישות שלו. את הפאנלים מעבירים למקומם באמצעות זרוע רובוטית (עם "רגליים" אופייניות המחזיקות ומניעות את הפאנלים) או מסוע מיוחד. מסועים נוטים לעבוד היטב אם היריעות נחתכו בעבר עם חורים, מה שמקשה על תנועת הרובוט.
שתי אצבעות בולטות מלמטה כדי למרכז את החלק לפני הכיפוף. לאחר מכן, הסדין יושב מתחת למהדק, אשר מוריד ומקבע את חומר העבודה במקומו. להב שמתעקל מלמטה נע כלפי מעלה ויוצר עקומה חיובית, ולהב שמתעקל מלמעלה יוצר עקומה שלילית.
חשבו על המכופף כעל "C" גדול עם להבים עליונים ותחתונים בשני הקצוות. אורך המדף המרבי נקבע על ידי הצוואר מאחורי הלהב המעוקל או החלק האחורי של ה-"C".
תהליך זה מגביר את מהירות הכיפוף. אוגן טיפוסי, חיובי או שלילי, יכול להיווצר תוך חצי שנייה. התנועה של הלהב המעוקל משתנה לאין שיעור, ומאפשרת ליצור צורות רבות, מפשוטות ועד מורכבות להפליא. זה גם מאפשר לתוכנית CNC לשנות את הרדיוס החיצוני של העיקול על ידי שינוי המיקום המדויק של הצלחת הכפופה. ככל שהאינסרט קרוב יותר לכלי ההידוק, כך הרדיוס החיצוני של החלק קטן יותר בערך פי שניים מעובי החומר.
בקרת משתנה זו מספקת גם גמישות בכל הנוגע לרצפי כיפוף. במקרים מסוימים, אם הכיפוף הסופי בצד אחד שלילי (למטה), ניתן להסיר את להב הכיפוף ומנגנון המסוע מרים את חומר העבודה ומעביר אותו במורד הזרם.
לכיפוף פאנל מסורתי יש חסרונות, במיוחד כשמדובר בעבודה חשובה מבחינה אסתטית. להבים מעוקלים נוטים לנוע בצורה כזו שקצה הלהב לא נשאר במקום אחד במהלך מחזור הכיפוף. במקום זאת, הוא נוטה להיגרר מעט, בדיוק באותו אופן שבו הסדין נגרר לאורך רדיוס הכתף במהלך מחזור הכיפוף של בלם לחץ (אם כי בכיפוף לוח, התנגדות מתרחשת רק כאשר להב הכיפוף והחלק מנקודה לנקודה מגע המשטח החיצוני).
היכנסו לכיפוף סיבובי, בדומה לקיפול במכונה נפרדת (ראה איור 3). במהלך תהליך זה, קרן הכיפוף מסובבת כך שהכלי נשאר במגע מתמיד עם נקודה אחת על פני השטח החיצוניים של חומר העבודה. ניתן לעצב את רוב מערכות הכיפוף המסתובב האוטומטיות המודרניות כך שהקורה המסתובבת יכולה להתכופף למעלה ולמטה בהתאם לדרישות האפליקציה. כלומר, ניתן לסובב אותם כלפי מעלה כדי ליצור את האוגן החיובי, למקם מחדש כדי להסתובב סביב הציר החדש, ולאחר מכן לכופף את האוגן השלילי (ולהיפך).
איור 2. במקום זרוע רובוט קונבנציונלית, תא כיפוף הפאנל הזה משתמש בחגורת מסוע מיוחדת כדי לתפעל את חומר העבודה.
חלק מפעולות כיפוף סיבוביות, הידועות ככיפוף סיבובי כפול, משתמשות בשתי קורות ליצירת צורות מיוחדות כגון צורות Z הכוללות כיפוף חיובי ושלילי לסירוגין. מערכות קורות בודדות יכולות לקפל את הצורות הללו באמצעות סיבוב, אך גישה לכל קווי הקיפול מחייבת להפוך את הסדין. מערכת כיפוף ציר הקורה הכפולה מאפשרת גישה לכל קווי העיקול בכיפוף Z מבלי להפוך את היריעה.
לכיפוף סיבובי יש מגבלות. אם נדרשות גיאומטריות מורכבות מאוד עבור יישום אוטומטי, כיפוף CNC עם תנועה מתכווננת אינסופית של להבי הכיפוף היא הבחירה הטובה ביותר.
בעיית עיקול הסיבוב מתרחשת גם כאשר הקיפול האחרון הוא שלילי. בעוד שלהבי הכיפוף בכיפוף CNC יכולים לנוע לאחור ולצדדים, קורות הכיפוף המסתובבות אינן יכולות לנוע בצורה זו. העיקול השלילי האחרון מחייב מישהו לדחוף אותו פיזית. למרות שזה אפשרי במערכות הדורשות התערבות אנושית, זה לעתים קרובות לא מעשי בקווי כיפוף אוטומטיים לחלוטין.
קווים אוטומטיים אינם מוגבלים לכיפוף וקיפול פאנלים - האפשרויות המכונה "כיפוף אופקי", כאשר הסדין נשאר שטוח והמדפים מקופלים למעלה או למטה. תהליכי דפוס אחרים מרחיבים את האפשרויות. אלה כוללים פעולות מיוחדות המשלבות בלימת לחץ וכיפוף גליל. תהליך זה הומצא לייצור מוצרים כגון קופסאות תריס גלילה (ראה איורים 4 ו-5).
תארו לעצמכם שחומר עבודה מועבר לתחנת כיפוף. האצבעות מחליקות את חומר העבודה לרוחב על שולחן המברשות ובין האגרוף העליון לתבנית התחתונה. כמו בתהליכי כיפוף אוטומטיים אחרים, חומר העבודה מרוכז והבקר יודע היכן נמצא קו הקיפול, כך שאין צורך במד אחורי מאחורי הקובייה.
כדי לבצע עיקול עם בלם לחיצה, האגרוף מורידים לתוך הקוביה, מבצעים את העיקול, והאצבעות מקדמות את היריעת לקו העיקול הבא, בדיוק כפי שמפעיל היה עושה מול בלם הלחיצה. הפעולה יכולה גם לבצע כיפוף אימפקט (המכונה גם כיפוף מדרגה) לאורך הרדיוס, ממש כמו במכונת כיפוף קונבנציונלית.
כמובן שבדיוק כמו בלם לחיצה, כיפוף שפה בקו ייצור אוטומטי מותיר שובל של קו העיקול. עבור עיקולים עם רדיוסים גדולים, שימוש בהתנגשות בלבד יכול להגדיל את זמן המחזור.
כאן נכנסת לתמונה תכונת כיפוף הגלגול. כאשר האגרוף והקוביה נמצאים במיקומים מסוימים, הכלי הופך למעשה לכופף צינורות שלושה גלגולים. קצה האגרוף העליון הוא ה"רולר" העליון והלשוניות של ה-V-die התחתון הן שני הגלילים התחתונים. אצבעות המכונה דוחפות את הסדין, ויוצרות רדיוס. לאחר כיפוף וגלגול, האגרוף העליון זז למעלה ומתרחק מהדרך, ומשאיר מקום לאצבעות לדחוף את החלק היצוק קדימה אל מחוץ לטווח העבודה.
כפיפות במערכות אוטומטיות יכולות ליצור במהירות עיקולים גדולים ורחבים. אבל עבור יישומים מסוימים יש דרך מהירה יותר. זה נקרא רדיוס משתנה גמיש. זהו תהליך קנייני שפותח במקור עבור רכיבי אלומיניום בתעשיית התאורה (ראה איור 6).
כדי לקבל מושג על התהליך, חשבו מה קורה לסרט כשאתם מחליקים אותו בין להב המספריים לאגודל. הוא מתפתל. אותו רעיון בסיסי חל על כיפופי רדיוס משתנה, זה רק מגע קל ועדין של הכלי והרדיוס נוצר בצורה מאוד מבוקרת.
איור 3. בעת כיפוף או קיפול עם סיבוב, קרן הכיפוף מסובבת כך שהכלי נשאר במגע עם מקום אחד על פני השטח החיצוניים של הסדין.
תארו לעצמכם ריק דק קבוע במקומו כשהחומר שייצוק נתמך במלואו מתחתיו. כלי הכיפוף מורד, נלחץ לחומר ומתקדם לעבר התפסן המחזיק את חומר העבודה. תנועת הכלי יוצרת מתח וגורמת למתכת "להתפתל" מאחוריה ברדיוס מסוים. הכוח של הכלי הפועל על המתכת קובע את כמות המתח המושרה ואת הרדיוס המתקבל. עם תנועה זו, מערכת כיפוף הרדיוס המשתנה יכולה ליצור כיפופי רדיוס גדולים במהירות רבה. ומכיוון שכלי יחיד יכול ליצור כל רדיוס (שוב, הצורה נקבעת לפי הלחץ שהכלי מפעיל, לא הצורה), התהליך אינו דורש כלים מיוחדים כדי לכופף את המוצר.
עיצוב פינות בפח מהווה אתגר ייחודי. המצאת תהליך אוטומטי לשוק לוחות החזיתות (החיפויים). תהליך זה מבטל את הצורך בריתוך ומייצר קצוות מעוקלים להפליא, דבר שחשוב לדרישות קוסמטיות גבוהות כגון חזיתות (ראה איור 7).
מתחילים עם צורה ריקה שגוזרים כך שניתן להניח את כמות החומר הרצויה בכל פינה. מודול כיפוף מיוחד יוצר שילוב של פינות חדות ורדיוסים חלקים באוגנים סמוכים, ויוצר התרחבות "טרום כיפוף" ליצירת פינות לאחר מכן. לבסוף, כלי פינות (משולב באותה תחנת עבודה או אחרת) יוצר את הפינות.
ברגע שקו ייצור אוטומטי יותקן, הוא לא יהפוך לאנדרטה בלתי ניתנת להזזה. זה כמו לבנות עם לבני לגו. ניתן להוסיף, לארגן מחדש ולעצב מחדש אתרים. נניח שחלק במכלול דרש בעבר ריתוך משני בפינה. כדי לשפר את יכולת הייצור ולהפחית עלויות, המהנדסים נטשו את הריתוכים ועיצבו מחדש חלקים עם חיבורים משומרים. במקרה זה, ניתן להוסיף לקו הקיפול תחנת ריתוק אוטומטית. ומכיוון שהקו הוא מודולרי, אין צורך לפרק אותו לחלוטין. זה כמו להוסיף עוד חתיכת לגו למכלול גדול יותר.
כל זה הופך את האוטומציה לפחות מסוכנת. תארו לעצמכם פס ייצור שנועד לייצר עשרות חלקים שונים ברצף. אם קו זה משתמש בכלים ספציפיים למוצר וקו המוצרים משתנה, עלויות הכלים יכולות להיות גבוהות מאוד בהתחשב במורכבות הקו.
אבל עם כלים גמישים, מוצרים חדשים עשויים פשוט לדרוש מחברות לארגן מחדש את לבני לגו. הוסף כאן כמה בלוקים, ארגן מחדש שם אחרים ותוכל להפעיל שוב. כמובן שזה לא כל כך קל, אבל גם הגדרה מחדש של קו הייצור היא לא משימה קשה.
לגו הוא מטאפורה מתאימה לקווי אוטופלקס באופן כללי, בין אם הם עוסקים בהמון או בסטים. הם משיגים רמות ביצועי יציקת פס ייצור עם כלים ספציפיים למוצר אך ללא כלים ספציפיים למוצר.
מפעלים שלמים מכוונים לייצור המוני, והפיכתם לייצור שלם אינה קלה. תזמון מחדש של מפעל שלם עשוי לדרוש השבתות ארוכות, דבר שעלול לעלות למפעל שמייצר מאות אלפי או אפילו מיליוני יחידות בשנה.
עם זאת, עבור כמה פעולות כיפוף מתכת בקנה מידה גדול, במיוחד עבור מפעלים חדשים המשתמשים בצפחה החדשה, ניתן היה ליצור נפחים גדולים על בסיס ערכות. עבור היישום הנכון, התגמול יכול להיות עצום. למעשה, יצרן אירופאי אחד הפחית את זמני האספקה מ-12 שבועות ליום אחד.
זה לא אומר שהמרת אצווה לערכה אינה הגיונית במפעלים קיימים. אחרי הכל, צמצום זמני ההובלה משבועות לשעות תעניק החזר עצום על ההשקעה. אבל עבור עסקים רבים, העלות המוקדמת עשויה להיות גבוהה מכדי לבצע את הצעד הזה. עם זאת, עבור קווים חדשים או חדשים לחלוטין, ייצור מבוסס ערכות הגיוני כלכלי.
אוֹרֶז. 4 במכונת כיפוף משולבת זו ומודול יצירת גלילים, ניתן למקם ולכופף את הסדין בין האגרוף לתבנית. במצב גלגול, האגרוף והתבנית ממוקמים כך שניתן לדחוף את החומר ליצירת רדיוס.
בעת תכנון קו ייצור בנפח גבוה המבוסס על ערכות, שקול היטב את שיטת ההאכלה. קווי כיפוף יכולים להיות מתוכננים כדי לקבל חומר ישירות מסלילים. החומר ייפרק, יישטח, ייחתך לאורך ויועבר דרך מודול הטבעה ולאחר מכן דרך מודולי גיבוש שונים שתוכננו במיוחד עבור מוצר או משפחת מוצרים בודדים.
כל זה נשמע יעיל מאוד - וזה מיועד לעיבוד אצווה. עם זאת, לעתים קרובות זה לא מעשי להמיר קו כיפוף גליל לייצור ערכה. יצירת רצף של קבוצה אחרת של חלקים תדרוש ככל הנראה חומרים בדרגות ועוביים שונים, הדורשים החלפת סלילים. זה יכול לגרום להשבתה של עד 10 דקות - זמן קצר לייצור אצווה גבוה/נמוך, אבל זמן רב עבור קו כיפוף במהירות גבוהה.
רעיון דומה חל על מערמים מסורתיים, שבהם מנגנון יניקה קולט חלקי עבודה בודדים ומזין אותם לקו ההטבעה והעיצוב. בדרך כלל יש להם מקום רק לגודל חלק עבודה אחד או אולי לכמה חלקי עבודה בגיאומטריות שונות.
עבור רוב החוטים הגמישים המבוססים על ערכה, מערכת מדפים מתאימה ביותר. במגדל המתלה ניתן לאחסן עשרות גדלים שונים של חלקי עבודה, אותם ניתן להזין לפס הייצור בזה אחר זה לפי הצורך.
ייצור אוטומטי המבוסס על ערכות דורש גם תהליכים אמינים, במיוחד כשמדובר ביציקה. כל מי שעסק בתחום כיפוף הפח יודע שתכונות הפח שונות. עובי, כמו גם חוזק מתיחה וקשיות, יכולים להשתנות ממגרש למגרש, כל אלה משנים את מאפייני הדפוס.
זו לא בעיה גדולה עם קיבוץ אוטומטי של קווי קיפול. המוצרים וקווי הייצור הנלווים אליהם מתוכננים בדרך כלל כדי לאפשר שינויים בחומרים, כך שהאצווה כולה חייבת להיות במסגרת המפרט. אבל שוב, לפעמים החומר משתנה עד כדי כך שהקו לא יכול לפצות על כך. במקרים אלו, אם אתם חותכים ומעצבים 100 חלקים וחלקים בודדים מחוץ למפרט, תוכלו פשוט להריץ מחדש חמישה חלקים ובתוך מספר דקות יהיו לכם 100 חלקים לפעולה הבאה.
בקו כיפוף אוטומטי מבוסס ערכה, כל חלק חייב להיות מושלם. כדי למקסם את הפרודוקטיביות, קווי ייצור אלה מבוססי ערכות פועלים בצורה מאורגנת ביותר. אם קו ייצור מתוכנן לפעול ברצף, נניח שבעה מקטעים שונים, אז האוטומציה תפעל ברצף הזה, מתחילת הקו ועד סופו. אם חלק מס' 7 גרוע, אתה לא יכול פשוט להריץ את חלק מס' 7 שוב כי האוטומציה לא מתוכנתת לטפל בחלק הבודד הזה. במקום זאת, עליך לעצור את הקו ולהתחיל מחדש עם חלק מספר 1.
כדי למנוע זאת, קו הקיפול האוטומטי משתמש במדידת זווית לייזר בזמן אמת שבודקת במהירות כל זווית קיפול, ומאפשרת למכונה לתקן חוסר עקביות.
בדיקת איכות זו היא קריטית כדי להבטיח שקו הייצור תומך בתהליך המבוסס על ערכה. ככל שהתהליך משתפר, קו ייצור מבוסס ערכות יכול לחסוך זמן רב על ידי הפחתת זמני ההובלה מחודשים ושבועות לשעות או ימים.
FABRICATOR הוא המגזין המוביל לייצור וגיבוש פלדה בצפון אמריקה. המגזין מפרסם חדשות, מאמרים טכניים וסיפורי הצלחה המאפשרים ליצרנים לבצע את עבודתם בצורה יעילה יותר. FABRICATOR נמצא בתעשייה מאז 1970.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The FABRICATOR זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The Tube & Pipe Journal זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The Fabricator en Español זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
אנדי בילמן מצטרף לפודקאסט The Fabricator כדי לדבר על הקריירה שלו בייצור, הרעיונות מאחורי Arise Industrial,...
זמן פרסום: 18 במאי 2023