Специфика гибки листового металла на гидравлическом листогибочном оборудовании

Выполнять гибку листового металла можно различными способами. Однако наиболее распространенным и универсальным методом получения трехмерных изделий из металлического листа является использование гидравлических листогибочных прессов с вертикальной гибочной балкой.

Главные задачи, которые должны решаться в процессе гибки — достижение максимальной точности радиуса и угла в месте гиба и соблюдение точного размера полок детали в диапазоне заданных допусков. Установка детали осуществляется на матрицу и позиционируется против упоров в горизонтальном положении.

Необходимый угол гибки достигается за счет глубины проникновения в матрицу пуансона, вдавливающего в нее заготовку. Радиус при этом зависит от расстояния между кромками матрицы (при ее раскрытии) и радиуса пуансона.

Следует понимать, что на такие ключевые параметры гибки, как глубина проникновения пуансона, открытие матрицы и усилие прямое влияние оказывают глубина гиба и механические характеристики самого материала. В особенности это имеет значение, если толщина и характеристики металла разнятся даже в пределах одной поставляемой партии.

Как правило, для достижения нужных радиуса и угла прибегают сразу к нескольким методам гибки. У каждого из них есть как преимущества, так и некоторые недостатки. При этом для всех методов очень важным является вопрос подбора наиболее подходящих инструментов. Именно от размеров и формы наладки «пуансон-матрица» во многом зависит возможность получения требуемых радиусов и углов. Детально остановимся на ключевых моментах только двух наиболее распространенных методов — адаптивном (гибка металла по трем точкам) и гибки в воздухе. Но перед описанием рассмотрим конструкцию и принцип работы современных листогибочных прессов.

Основными элементами конструкции листогибочного пресса являются:

• станина;
• гидравлические цилиндры;
• нижняя балка со столом и специальной системой крепления матриц;
• верхняя балка с системой крепления пуансонов, установленных на штоках гидроцилиндров;
• система задних упоров, благодаря которой достигается базирование заготовки и нижней балки.

Штоки гидроцилиндров придают верхней балке движение в вертикальном направлении; при этом достигается необходимая глубина проникновения в матрицу пуансона. Задние упоры свободно перемещаются по глубине, вдоль линии гиба, и по высоте относительно линии гиба.

Листогибочная машина может оснащаться устройством передней поддержки листа, предусматривающим функцию его сопровождения во время процесса гибки.

В зависимости от способа контроля позиций и перемещения осей листогибочные прессы классифицируются на три категории:

1. прессы с ручным позиционированием осей;
2. прессы с управлением от ЧПУ-контроллера;
3. прессы с ЧПУ.

Приобретая гидравлический листогиб первых двух категорий, предприятие делает выбор в пользу достаточно бюджетных решений своих задач. При его покупке у заказчика, как правило, не возникает слишком много дополнительных вопросов. Чего не скажешь о станках с ЧПУ, требующих более обстоятельного подхода при выборе.

Критериев, на основании которых осуществляется подбор оборудования, будь то отрезные станки или гидравлические листогибы, может быть несколько. Они зависят от реальных производственных задач, качества выпускаемой продукции. В этой статье мы рассмотрим выбор листогибочных прессов исключительно с позиции их технических возможностей.

Верхняя балка пресса перемещается с учетом развиваемого усилия, скорости возврата, подхода и рабочего хода, длины гиба. Именно эти параметры оказывают первоочередное влияние на производительность. Однако самым важным параметром является все же точность позиционирования, так как от нее и зависит угол гиба. Почти все производители прессов обеспечивают контроль этого параметра за счет монтажа на боковых стойках оборудования оптических линеек. Необходимо, чтобы точность позиционирования обеспечивалась в пределах 0,01 мм. Это связано с тем, что изменение на данную величину приводит к возникновению ошибки в 1° при угле гиба в 135° (раскрытие матрицы составляет 4 мм). Чем меньше толщина и чем больше угол, тем большее влияние на точность угла оказывает точность позиции. Контроль качества передвижения верхней балки непосредственно связан с передвижением штоков правого и левого гидравлических цилиндров.

Важнейшей задачей производителей прессов является синхронизация позиционирования и перемещений. Если будет существовать разность позиций, то и угол изделия по длине гиба также будет разным. Помимо этого, запрограммировать можно и перекос верхней балки. Это требуется в том случае, если необходимо получить различные углы с правой и левой стороны линии гиба.

Перемещение и позиционирование верхней балки прессов тесно связаны с двумя их особенностями. Первая заключается во времени задержки и удержания усилия в нижней точке. Данное время оказывает непосредственное влияние на фиксацию угла и имеет важное значение при его коррекции и автоматическом контроле при адаптивной гибке. Вторая особенность состоит в компенсации раскрытия боковых стоек листогибочного пресса в момент положения усилия. Большинство производителей включают в базовую комплектацию своего оборудования скобы с конечными выключателями для этой коррекции.

Одна из осей станка, которая определяет компенсацию прогиба балок, влияет по всей длине гиба на постоянство угла. В момент приложения усилия верхней балки по вертикальным осям верхняя и нижняя балки прогибаются от середины к боковым сторонам. Вследствие этого вдоль линии гиба образуются разные углы. Чтобы как-то оптимизировать данный эффект, производители прибегают к различным системам компенсации прогиба, известным как «системы бомбирования». Принцип работы клиновой системы основывается на смещении верхней части стола по отношению к нижней; при этом происходит уменьшение угла клиньев от центра к краям стола.

Система волн схожа с клиновой, однако вместо клиньев в ней задействуется профиль волны. Кроме того, в нижней балке имеется система специальных вырезов, компенсирующих эффекты от возникающих прогибов балок. Другой вариант — система гидравлических цилиндров, которые встроены в нижнюю балку.

Существует 2 вида систем компенсации прогиба — с ручной установкой параметров и с ЧПУ. Листогибочные прессы с ЧПУ позволяют автоматизировать процесс гибки металла и сохранить в памяти оборудования информацию о материалах, деталях и их толщине. Систему компенсации прогиба целесообразно использовать в том случае, если длина гибки составляет более 2000 мм. С помощью данной системы можно получить постоянный угол по всей длине детали.

Рассказывая об изменениях положения системы компенсации прогиба балок и верхней балки, мы акцентировали внимание на позиции нижней точки пуансона. В свою очередь, позиции задних упоров по осям гарантируют базирование заготовки, что помогает определить размеры полок деталей. При выборе числа ЧПУ управляемых осей и конструкции задних упоров необходимо руководствоваться сложностью деталей, которые планируется выпускать. Сами производители предлагают множество вариантов решения данной проблемы. Наиболее простой и очевидный — перемещение двух упоров в сдвоенном виде и выставление упоров по осям в ручном режиме. Подобная схема упоров особенно эффективна в производстве несложных деталей, которые не требуют базирования на высоте. С помощью схемы ЧПУ сдвоенного перемещения упоров и с ручным перемещением по осям можно добиться автоматического позиционирования упоров и по высоте, и по глубине.

Все материалы обладают определенным коэффициентом пружинения и при деформации стремятся вновь принять свою первоначальную форму. При выполнении свободной гибки во время снятия усилия происходит открывание угла, поэтому он нуждается в корректировке. Как правило, оператор в момент запуска детали в производство выполняет первый гиб и измеряет полученный угол, после этого вводит коррекцию на разницу в угле. Затем следует новый гиб, очередное измерение угла и т.д., вплоть до получения необходимого. Таким образом, весьма актуальной является проблема получения необходимого угла гибки уже с первого раза.

Решить эту проблему можно несколькими способами. Прежде всего, необходимо выяснить требования к подобным устройствам или критерии выбора. У системы должен быть интерфейс с высокой скоростью передачи данных с ЧПУ, иначе процесс гибки будет проходить очень медленно. Помимо этого, сама система не должна препятствовать процессу гибки. Очень важно, чтобы она была достаточно функциональной, адаптирована для работы в сложных условиях и не зависела от изменений физических характеристик обрабатываемого материала (его твердости, толщины и т.д.) и уровня инструментальной оснастки.

Некоторые производители прибегают к лазерному контролю угла гибки. Этот метод основывается на проецировании на поверхность матрицы и полку детали большого числа лазерных точек. Точки проецируются камерами излучения, смонтированными по обеим сторонам нижнего стола.

В результате измерений в режиме реального времени получается угол. Все измерения поступают в ЧПУ, где происходит автоматическая корректировка угла. Система корректировки функционирует в двух режимах: контроля угла и измерения пружинения. В первом случае данные получаются на основе заложенной в ЧПУ величины пружинения. При измерении пружинения данные хранятся для дальнейшего использования в процессе изготовления деталей из этого материала.

Существует и другая система, принцип работы которой основан на применении встроенных в элементы инструментальной оснастки механических датчиков. Данная система, как и предыдущая, измеряет угол и выполняет его корректировку. Все операции производятся на основе полученной от датчиков информации.

Еще одна система позволяет обойтись без измерений угла в режиме реального времени. Она прецизионно измеряет уровень давления в гидравлической системе и определяет угол на основании позиции пуансона в нижней точке.

Отдельно необходимо упомянуть листогибочные прессы мощностью до 3–5 тысяч т и листогибочное оборудование в тандемном исполнении. Оборудование данного типа выпускает ограниченный круг производителей, так как на подобных станках весьма сложно реализовать перечисленные выше требования. В том случае, если необходимо добиться гибки длиной 10 м и более, целесообразнее использовать два тандемных пресса (работающих синхронно). Сами прессы при этом могут различаться усилием и длиной гиба. При расчете общего усилия нужно исходить из меньшего усилия на метр длины гиба.

Преимущества тандемной схемы заключаются в том, что прессы допускается применять как синхронно, так и каждый по отдельности. Отметим, что затраты на приобретение и оснащение тандемного решения (к примеру, два станка по 6 м с усилием 640 т каждый) ниже, чем на один пресс (длина гиба — 12 м, усилие — 1280 т).

В заключении отметим, что в настоящее время одними из наиболее востребованных гидравлических листогибочных прессов являются прессы бренда Advanced Machinery (AM). Оно отличается надежностью, функциональностью и неприхотливостью в техническом и сервисном обслуживании. По соотношению цена-качество гидравлическое листогибочное оборудование Advanced Machinery  (AM) ни в чем не уступает решениям многих известных производителей.