เครื่องดัดแบบกด เป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะโดยวางชิ้นงาน (โดยทั่วไปจะเป็นแผ่นเรียบหรือแผ่น) ระหว่างแม่พิมพ์สองตัว (บนและล่าง) และอยู่ภายใต้แรงควบคุมจากเครื่องกด (หรือที่เรียกว่าเครื่องกดเบรกหรือเครื่องปั๊ม) แรงที่ใช้ทำให้วัสดุเสียรูปแบบพลาสติก ณ จุดที่สัมผัสกับแม่พิมพ์ ทำให้เกิดการโค้งงอตามมุมและรูปทรงที่กำหนด แตกต่างจากการดัดม้วนอย่างต่อเนื่องหรือการดัดแบบดึง เครื่องดัดแบบกด จะสร้างการโค้งงอที่จุดเดียวที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นตลอดชิ้นงานในแต่ละจังหวะของการกด
เครื่องดัดแบบกดนั้นแตกต่างจากเครื่องกดแบบควบคุมด้วยมือธรรมดาไปจนถึงเครื่องกดเบรกไฮดรอลิก CNC ที่มีความซับซ้อน แผ่นดัดยาวสูงสุด 12 เมตร โดยมีความสามารถในการรับแรงดัดงอได้ตั้งแต่ 40 ตันถึง 3,000 ตัน ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน พวกเขาเป็นรากฐานสำคัญของการผลิตโลหะแผ่นในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการสร้างเครื่องจักร การก่อสร้าง การต่อเรือ ยานยนต์ HVAC และตู้ไฟฟ้า
ส่วนประกอบหลักของเครื่องดัดแบบกด
การทำความเข้าใจโครงสร้างของ เครื่องดัดแบบกด จะให้ความกระจ่างว่าส่วนประกอบแต่ละส่วนมีส่วนช่วยในการขึ้นรูปที่แม่นยำและปลอดภัยอย่างไร:
- โครงและโต๊ะทำงาน: โครงเหล็กเชื่อมหรือเหล็กหล่อรองรับโหลดทางกลและไฮดรอลิกทั้งหมด แม่พิมพ์ด้านล่างถูกติดตั้งไว้บนโต๊ะทำงาน ซึ่งให้พื้นผิวอ้างอิงที่แข็งแรงซึ่งใช้กับแผ่นโลหะที่ขึ้นรูป การโก่งตัวของเฟรมภายใต้ภาระเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้มุมโค้งงอสม่ำเสมอตลอดความยาวการดัดโค้ง
- แม่พิมพ์บน (ram / หัวแรงดัน): ตัวจับยึดเครื่องมือด้านบนแบบเคลื่อนย้ายได้ในแนวตั้งรองรับการเจาะ (แม่พิมพ์ด้านบน) มันถูกขับเคลื่อนลงด้วยระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกหรือเชิงกล โดยส่งแรงขึ้นรูปไปที่แผ่นโลหะ ตัวหยุดแบบ CNC back-gauge และการควบคุมความลึกของตัวกระทุ้งจะกำหนดมุมและตำแหน่งการโค้งงอ
- แม่พิมพ์ล่าง (บล็อกแม่พิมพ์): โดยทั่วไปแล้ว แม่พิมพ์ V-die, U-die หรือมุมแหลมที่เข้าคู่กับโปรไฟล์การเจาะ ความกว้างของช่องเปิดรูปตัว V จะกำหนดรัศมีการโค้งงอและแรงที่ต้องการ ช่องเปิด V ที่กว้างขึ้นต้องใช้แรงน้อยลง แต่สร้างรัศมีภายในที่ใหญ่ขึ้น
- ระบบขับเคลื่อน: ระบบไฮดรอลิกเป็นระบบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับเบรกแบบกดขนาดใหญ่ ซึ่งให้แรงสูง ความเร็วที่ควบคุมได้ และการวางตำแหน่ง ram ที่ตั้งโปรแกรมได้ ระบบขับเคลื่อนแบบกลไก (เฟืองเยื้องศูนย์) ใช้สำหรับการตัดเฉือนและการสร้างเหรียญด้วยความเร็วสูง ไดรฟ์เซอร์โวไฟฟ้าถูกนำมาใช้มากขึ้นเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความแม่นยำในเบรกกด CNC
- ระบบวัดด้านหลัง: เกจวัดด้านหลังที่ควบคุมด้วย CNC วางตำแหน่งแผ่นโลหะกับนิ้วอ้างอิงก่อนการชักแต่ละครั้ง เพื่อให้มั่นใจว่าตำแหน่งโค้งงอสม่ำเสมอตลอดชิ้นงาน แบ็คเกจแบบหลายแกน (สูงสุด 6 แกน) จัดการกับลำดับการจับหน้าแปลนที่ซับซ้อนบนช่องว่างที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ
- ระบบความปลอดภัย: ม่านแสงนิรภัย แผงควบคุมแบบสองมือ การจำกัดความเร็วที่กำหนดอย่างปลอดภัยในระหว่างขั้นตอนการปิด (โซนปิดเสียง) และวงจรหยุดฉุกเฉินเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยของเครื่องจักรสากล (ISO 13849, EN 12622) เพื่อปกป้องผู้ปฏิบัติงานจากการบาดเจ็บจากการกดปิด
หลักการทำงาน: วงจรเครื่องดัดแบบกด
- การวางตำแหน่งแผ่น: แผ่นโลหะเปล่าจะถูกวางบนแม่พิมพ์ด้านล่างและวางตำแหน่งไว้กับนิ้วเกจด้านหลัง ซึ่งวางไว้ที่ระยะห่างที่ตั้งโปรแกรมไว้จากเส้นกึ่งกลางแม่พิมพ์เพื่อสร้างตำแหน่งเส้นโค้งที่ถูกต้อง
- แนวทางที่รวดเร็ว: แม่พิมพ์ด้านบนจะลงมาอย่างรวดเร็วด้วยแรงที่ลดลงจนกระทั่งอยู่ห่างจากพื้นผิวแผ่นงานเพียงไม่กี่มิลลิเมตร (โดยทั่วไปคือ 5–10 มม ข้างต้นติดต่อ) จากนั้นความเร็วจะลดลงโดยอัตโนมัติเพื่อการขึ้นรูปที่ปลอดภัยและควบคุมได้
- จังหวะการขึ้นรูป: แม่พิมพ์ด้านบนจะเคลื่อนลงด้านล่างด้วยความเร็วการดัดงอ โดยสัมผัสกับแผ่นงานและบังคับให้เข้าสู่ช่องเปิดของ V-die วัสดุจะไหลผ่านพลาสติกที่แนวโค้ง โดยทำมุมที่เกิดขึ้นจากรูปทรงของแม่พิมพ์และความลึกของการเจาะทะลุของกระทุ้ง
- การชดเชยสปริงแบ็ค: ระบบ CNC จะเลื่อนตัวกระทุ้งให้มีความลึกมากกว่ามุมเป้าหมายที่กำหนดเล็กน้อย (การโค้งงอมากเกินไป) ดังนั้นหลังจากที่ตัวกระทุ้งหดกลับและแผ่นสปริงกลับอย่างยืดหยุ่น มุมสุดท้ายจะเท่ากับเป้าหมาย การโค้งงอเกินที่ต้องการนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุ โดยทั่วไป 1°–8° สำหรับเหล็กแผ่นทั่วไป
- จังหวะกลับ: แม่พิมพ์ด้านบนจะหดกลับไปยังตำแหน่งเดิมหรือตำแหน่งที่ปลอดภัย แผ่นที่ขึ้นรูปแล้วสามารถเปลี่ยนตำแหน่งใหม่สำหรับการโค้งงอครั้งถัดไป หรือนำออกได้หากโปรแกรมเสร็จสมบูรณ์
สำหรับเบรกกด CNC การหมุนเต็มรอบ—การวางตำแหน่ง การโค้งงอ และการถอยกลับ—สำหรับการโค้งงอเพียงครั้งเดียว 3–10 วินาที ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่นและขนาดเครื่อง โดยทั่วไปแล้ว แผงตู้แบบหลายโค้งงอที่มี 6 โค้งจะเสร็จสมบูรณ์ได้ 60–120 วินาที ทั้งหมด
วิธีการกดเครื่องดัด: การดัดด้วยอากาศ, การลงล่างและการต่อยอด
สามหลัก เครื่องดัดแบบกด วิธีการจะแตกต่างกันไปตามระดับที่แผ่นสัมผัสกับแม่พิมพ์ ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนที่แตกต่างกันระหว่างความแม่นยำ การสปริงกลับ และแรงของเครื่องมือ:
การดัดด้วยอากาศ
หมัดจะกดแผ่นเข้าไปในช่องเปิดของ V-die แต่จะไม่สัมผัสกับผนังหรือด้านล่างของแม่พิมพ์ มุมโค้งงอถูกกำหนดโดยความลึกของการเจาะทะลุของกระทุ้ง ไม่ใช่มุมดาย การดัดงอด้วยลมจำเป็นต้องมีการ แรงขึ้นรูปน้อยที่สุด (ประมาณ 25–30% ของแรงจากจุดต่ำสุดสำหรับวัสดุและความหนาเดียวกัน) ช่วยให้ชุดแม่พิมพ์เดี่ยวสามารถสร้างมุมที่แตกต่างกันได้หลายมุม และเป็นวิธีการหลักในการใช้เบรกกด CNC ข้อเสียเปรียบคือความไวต่อความหนาของวัสดุและการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของผลผลิตที่มากขึ้น โดยต้องมีการอัปเดตการชดเชยการสปริงกลับเป็นประจำ
ด้านล่าง (การดัดด้านล่าง)
การเจาะจะดันแผ่นงานชิดชิดชิดผนังแม่พิมพ์ ทำให้วัสดุสัมผัสกับมุมแม่พิมพ์ V อย่างเต็มที่ วิธีนี้จะล็อคมุมโค้งงอกับรูปทรงของแม่พิมพ์ ซึ่งช่วยลดความผันแปรของสปริงกลับ น้อยกว่า ±0.5° - สม่ำเสมอมากกว่าการดัดด้วยอากาศ ต้องใช้จุดต่ำสุด แรงมากขึ้น 3–5 เท่า กว่าการดัดด้วยอากาศสำหรับชิ้นส่วนเดียวกัน และแต่ละมุมแม่พิมพ์สามารถสร้างมุมโค้งได้เพียงมุมเดียวเท่านั้น
การสร้างเหรียญ
วิธีการออกแรงสูงสุด: การเจาะจะบีบอัดวัสดุที่แนวโค้งจนถึงจุดที่เกิดการเสียรูปแบบพลาสติกตลอดความหนาทั้งหมด โดยพื้นฐานแล้ว "การสร้าง" รูปทรงโค้งงอให้กับวัสดุ สปริงแบ็คจะถูกกำจัดออกไป ทำให้เกิดความแม่นยำเชิงมุมของ ±0.25° หรือดีกว่า จำเป็นต้องมีการสร้างเหรียญ 5–30× แรงดัดงอของอากาศ และสงวนไว้สำหรับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำที่ต้องการความคลาดเคลื่อนเชิงมุมที่แคบที่สุด เช่น กล่องหุ้มที่มีความแม่นยำและหน้าแปลนยึดสำหรับการบินและอวกาศ
| วิธีการ | ต้องใช้กำลังสัมพัทธ์ | ความแม่นยำเชิงมุม | ความยืดหยุ่นของแม่พิมพ์ |
|---|---|---|---|
| การดัดงออากาศ | 1× (ฐาน) | ±1–2° | หลายมุมต่อชุดดาย |
| Bottoming | 3–5× | ±0.5° | หนึ่งมุมต่อตาย |
| การสร้างเหรียญ | 5–30× | ±0.25° | หนึ่งมุมต่อตาย, premium tooling |
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเครื่องดัดแบบกด
ความคล่องตัวในขนาดชิ้นส่วนและรูปทรง
เครื่องกดเบรก CNC เครื่องเดียวสามารถผลิตชิ้นส่วนได้ตั้งแต่ขายึดขนาดเล็กที่มีความแม่นยำ (100 มม. × 50 มม.) ไปจนถึงแผงตัวเครื่องขนาดใหญ่ (3,000 มม. × 1,500 มม.) โดยการรวมชุดพันช์และดายต่างๆ เข้ากับที่จับเครื่องมือ ด้วยระบบแม่พิมพ์แบบแบ่งส่วน กดเบรกเดี่ยว 3 เมตร สามารถรองรับความกว้างของแผ่นได้ตั้งแต่ 100 มม. ถึง 3,000 มม. โดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่งเครื่องมือ
ความสามารถในการผลิตปริมาณมาก
ด้วยการควบคุม CNC ไดรฟ์เซอร์โวไฟฟ้า และการวางตำแหน่งแบ็คเกจอัตโนมัติ เบรกแบบกดสมัยใหม่จะดำเนินการรอบการดัดงอ 3-5 วินาทีต่อการโค้งงอ บนความหนาของแผ่นมาตรฐาน (1–4 มม.) รองรับอัตราผลผลิตที่ 400–800 โค้งต่อชั่วโมง เพื่อการผลิตซ้ำแบบง่ายๆ การจัดการวัสดุอัตโนมัติ (การขนถ่ายโดยหุ่นยนต์) ช่วยลดเวลาในการจัดการระหว่างโค้งของผู้ปฏิบัติงาน ส่งผลให้ปริมาณงานเพิ่มมากขึ้น
วัสดุและช่วงความหนากว้าง
เครื่องดัดแบบกด ใช้ได้กับแผ่นบาง ( 0.5 มม สแตนเลสสำหรับเปลือกที่แม่นยำ) ถึงแผ่นหนา ( 100 มม เหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับโครงเรือและภาชนะรับความดัน) โดยที่น้ำหนักกดตรงกับข้อกำหนดในการขึ้นรูป แรงขึ้นรูปจะปรับขนาดโดยประมาณตามความต้านทานแรงดึงของวัสดุ × ความหนา² × ความยาวในการดัดงอ ดังนั้น วัสดุที่หนาและแข็งแรงกว่าจึงต้องมีการอัดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นตามสัดส่วน
ความแม่นยำ CNC และการทำซ้ำ
เบรกกด CNC แบบไฮดรอลิกหรือเซอร์โวไฟฟ้าแบบวงปิดทำให้สามารถทำซ้ำตำแหน่ง ram ได้ ±0.01 มม แปลเป็นการทำซ้ำเชิงมุมของ ±0.1° บนความหนาแผ่นมาตรฐาน เมื่อใช้ร่วมกับระบบการวัดมุมแบบเรียลไทม์ (เช่น เซ็นเซอร์ออปติคอลในพื้นที่แม่พิมพ์) เครื่องจักรเหล่านี้สามารถแก้ไขตัวเองสำหรับการเปลี่ยนแปลงของวัสดุในระหว่างการผลิต โดยคงมุมที่สม่ำเสมอตลอดทั้งชุดโดยไม่ต้องมีการปรับผู้ปฏิบัติงาน
การใช้งานในอุตสาหกรรมของเครื่องดัดแบบกด
การผลิตโลหะแผ่นและเปลือกหุ้ม
แผงควบคุมไฟฟ้า ตู้แร็คเซิร์ฟเวอร์ ส่วนท่อ HVAC และฝาครอบเครื่องจักร ถือเป็นการใช้งานเครื่องดัดโค้งทั่วไป ขนาดชุดมีตั้งแต่ 1 ชิ้น (การผลิตแบบกำหนดเอง) ถึง 10,000 ชิ้น (การผลิต OEM) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของเครื่อง Press Bending Machine ทั้งในแหล่งจัดหางานและสภาพแวดล้อมการผลิต
ชิ้นส่วนโครงสร้างยานยนต์
ขายึดเสริมความแข็งแรงของตัวถัง หน้าแปลนคานตามยาว และขายึดรองรับระบบกันสะเทือนนั้นโค้งงอจากช่องว่างเหล็กความแข็งแรงสูงขั้นสูง (AHSS) แรงดัดงอของ 500–2,000 ตัน จำเป็นสำหรับส่วน AHSS ที่หนา เบรกแบบกดเซอร์โว-ไฮดรอลิกแบบพิเศษที่มีการครอบฟันแบบแอคทีฟ (ชดเชยการโก่งตัวของเฟรม) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงมุมโค้งงอที่สม่ำเสมอทั่วทั้งความกว้างของชิ้นส่วน
การก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐาน
กดเบรกขนาดใหญ่ใช้เพื่อสร้างแผ่นเหล็กโครงสร้างเป็นคานกล่อง ส่วนท่อ และโปรไฟล์แบบกำหนดเองสำหรับสะพาน อาคารอุตสาหกรรม และโครงสร้างนอกชายฝั่ง การดัดแผ่นขึ้นไป หนา 50 มม. ยาว 12 เมตร สามารถทำได้บนเบรกแบบกดสำหรับงานหนักพร้อมการกำหนดค่าแบบตีคู่หรือกดสามครั้ง
ส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ
ขายึดอากาศยาน โครงอุปกรณ์ทางการแพทย์ และตัวเรือนเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำ จำเป็นต้องมีพิกัดความเผื่อเชิงมุมที่แคบ (±0.25°–0.5°) ซึ่งสามารถทำได้โดยการกดลงด้านล่างหรือใส่เหรียญในเบรกกด CNC การเขียนโปรแกรมออฟไลน์จากโมเดล CAD และการจัดการไลบรารีแม่พิมพ์ดิจิทัลช่วยลดเวลาการตั้งค่าบทความแรกลงได้ ต่ำกว่า 20 นาที สำหรับชิ้นส่วนหลายโค้งที่ซับซ้อน
คำถามทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องดัดแบบกด
ฉันจะคำนวณน้ำหนักการกดที่ต้องการสำหรับการดัดงอได้อย่างไร
สูตรมาตรฐานสำหรับแรงดัดงอของอากาศคือ: F = (1.42 × RM × t² × L) / V โดยที่ F คือแรงในหน่วย kN, Rm คือความต้านทานแรงดึงของวัสดุ (N/mm²), t คือความหนาของแผ่น (มม.), L คือความยาวในการดัดงอ (มม.) และ V คือความกว้างช่องเปิดของ V-die (มม.) ตัวอย่างเช่น การดัดแผ่นเหล็ก S235 หนา 2 มม. (Rm = 360 N/mm²) ที่มีความกว้าง 1,000 มม. ในแม่พิมพ์ 8V (V = 8t = 16 มม.) ต้องใช้แรงประมาณ 640 kN (64 ตัน) เครื่องคำนวณแรงดัดงอแบบออนไลน์ที่จัดหาโดยซัพพลายเออร์เครื่องมือ ช่วยให้การคำนวณนี้สำหรับการใช้ในการผลิตรายวันทำได้ง่ายขึ้น
อะไรทำให้ส่วนที่โค้งงอมีมุมที่กึ่งกลางและปลายต่างกัน
สิ่งนี้เกิดจากการโก่งตัวของโครงเครื่องจักร (เอฟเฟกต์ยอดมงกุฎ): เมื่อมีการใช้แรงดัดงอ ลำแสงกดจะเบนไปทางด้านบนที่ศูนย์กลาง ทำให้เกิดแรงขึ้นรูปที่ศูนย์กลางของชิ้นส่วนน้อยกว่าที่ปลาย ส่งผลให้มีมุมที่ใหญ่ขึ้น (เปิดมากขึ้น) ที่ศูนย์กลาง วิธีแก้ไขก็คือ ยอดไฮดรอลิก (โค้งคานล่างขึ้นอย่างแข็งขัน) หรือ ยอดลิ่มเชิงกล ซึ่งชดเชยการโก่งตัวและรับประกันมุมโค้งที่สม่ำเสมอตลอดความยาวการดัดงอทั้งหมด
ความยาวหน้าแปลนต่ำสุดสำหรับ Press Bending Machine คือเท่าใด?
ความยาวหน้าแปลนขั้นต่ำ (สั้นกว่าของขาทั้งสองของส่วนที่โค้งงอ) ถูกกำหนดโดยความกว้างของช่องเปิด V-die: หน้าแปลนขั้นต่ำต้องมีอย่างน้อย 0.7 × ช่องเปิด V เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นหลุดเข้าไปในแม่พิมพ์ สำหรับแม่พิมพ์มาตรฐาน 8V ที่มีช่องเปิด V 8 มม. (สำหรับแผ่น 1 มม.) หน้าแปลนขั้นต่ำจะอยู่ที่ประมาณ 5.6 มม. การใช้ V-die ที่เล็กกว่าจะทำให้หน้าแปลนสั้นลง แต่ต้องใช้แรงในการขึ้นรูปมากขึ้น
จำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือเบรกแบบกด (พันช์และแม่พิมพ์) บ่อยแค่ไหน?
การเจาะและแม่พิมพ์เหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งที่ใช้สำหรับการดัดเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานโดยทั่วไปจะมีอายุการใช้งานยาวนาน 500,000–2,000,000 จังหวะการดัด ก่อนที่การสึกหรอของรัศมีจะมีนัยสำคัญพอที่จะส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นส่วน วัสดุสแตนเลสและ AHSS ทำให้เครื่องมือสึกหรอเร็วขึ้นเนื่องจากมีการเสียดสีสูง เครื่องมือปลายคาร์ไบด์หรือแบบเคลือบสามารถยืดอายุการใช้งานได้ 3–5× ในแอปพลิเคชันเหล่านี้ การทำความสะอาดและการหล่อลื่นพื้นผิวสัมผัสของเครื่องมือเป็นประจำเป็นมาตรการบำรุงรักษาที่คุ้มค่าที่สุด
