فرآیند خمش یک عملیات شکلدهی فلز است که نیروی کنترلشدهای را به قطعه کار اعمال میکند تا زمانی که به صورت پلاستیکی در اطراف قالب، سنبه یا غلتک تغییر شکل داده و شکل آن را بدون بریدن مواد تغییر دهد. پاسخ کوتاه این است: خمش کار می کند زیرا فلز دارای یک منطقه الاستیک و یک ناحیه پلاستیکی است و هر خم موفقیت آمیز بستگی به فشار دادن مواد از حد الاستیک به اندازه کافی دارد که پس از برداشتن بار، شکل جدید را حفظ کند که به عنوان بازگشت فنری شناخته می شود. دستگاه خم کن فنری، تجهیزاتی است که برای کنترل این انتقال دقیق برای فنرهای پیچشی، فنرهای پیچشی و شکلهای سیم ساخته شده است، با استفاده از ابزارهای دوار، پینها و محورهای CNC برای تکرار هزاران بار خمیدگی مشابه، تقریباً بدون تغییر. مابقی این مقاله نحوه انجام این فرآیند در سطح فروشگاه را توضیح میدهد، چه چیزی یک دستگاه خم کن فنری خوب را از یک دستگاه متوسط جدا میکند، و چگونه میتوان زوایای خمش را در طول یک دوره کامل تولید ثابت نگه داشت.
خم شدن یک عمل واحد نیست. این مجموعهای از رویدادهای مکانیکی است که در کسری از ثانیه اتفاق میافتد و درک هر مرحله توضیح میدهد که چرا برخی از خمها ترک میخورند، برخی بیش از حد به عقب برمیگردند و برخی هر بار زاویه کاملی را حفظ میکنند.
هنگامی که برای اولین بار نیرو به یک سیم یا ورق وارد می شود، ماده در محدوده کشسانی خود کشیده یا فشرده می شود. اگر بار در این نقطه برداشته شود، فلز به طور کامل به شکل اولیه خود باز می گردد. هنوز خمیدگی دائمی رخ نداده است.
با افزایش نیرو از نقطه تسلیم، فیبر بیرونی خم به طور دائم کشیده می شود در حالی که فیبر داخلی فشرده می شود. این لحظه واقعی است که فرآیند خم شدن شکلی ماندگار ایجاد می کند و محور خنثی، خطی در داخل ماده که نه کشیده میشود و نه فشرده میشود، با سفت شدن خم، کمی به سمت شعاع داخلی تغییر میکند.
هنگامی که ابزارآلات مواد را آزاد می کند، انرژی الاستیک ذخیره شده باعث می شود خم کمی به سمت شکل اصلی خود شل شود. یک دستگاه خم کن فنری این را با خمش بیش از حد محاسبه شده، معمولاً بین 2 تا 8 درجه، بسته به قطر سیم، استحکام کششی و شرایط عملیات حرارتی جبران می کند.
| مواد | مقاومت کششی معمولی | میانگین اسپرینگ بک |
|---|---|---|
| فولاد فنری با کربن بالا | 1900 تا 2200 مگاپاسکال | 5 تا 8 درجه |
| فولاد ضد زنگ 302 یا 304 | 1300 تا 1600 مگاپاسکال | 3 تا 6 درجه |
| سیم موسیقی ASTM A228 | 2200 تا 2500 مگاپاسکال | 6 تا 9 درجه |
| فسفر برنز | 700 تا 900 مگاپاسکال | 2 تا 4 درجه |
دستگاه های خم کن فنری CNC مدرن یک چرخه خمشی را به یک توالی تکرارپذیر تقسیم می کنند. هر مرحله به عنوان یک حرکت محور برنامه ریزی شده است و کنترل کننده تغذیه سیم، چرخش و درگیری ابزار را همگام می کند تا کل چرخه برای فرم های ساده در کمتر از یک ثانیه کامل شود.
هر عملیات خمشی از تجهیزات یکسان یا همان فیزیک استفاده نمی کند. درک مکان مناسب دستگاه خم کن فنری نسبت به خمش ورق فلزی به خریداران کمک می کند تا از سفارش ابزار اشتباه برای کار خودداری کنند.
خم شدن پرس بریک بین پانچ و قالب یک صفحه یا صفحه مسطح تشکیل می دهد که در هر حرکت یک خم خط مستقیم ایجاد می کند. به جای شکل های سیمی یا میله گرد، برای پانل ها، براکت ها و محفظه ها مناسب است.
خم شدن رول مواد را از سه یا چهار غلتک عبور می دهد تا منحنی های شعاع بزرگی ایجاد کند که معمولاً برای استوانه ها، مخازن و بخش های منحنی ساختاری به جای هندسه دقیق استفاده می شود.
گیره خمشی روتاری لوله یا لوله را در برابر قالب شعاع ثابت میچرخاند و آن را به دور آن قالب میچرخاند و خمهای شعاع محکمی با حداقل نازک شدن دیوار ایجاد میکند که به طور گسترده در ساخت اگزوز خودرو و ساخت قفس رول استفاده میشود.
یک دستگاه خم کن فنری که گاهی به آن دستگاه سیمساز CNC نیز میگویند، سیمهای گرد نازکتر را با سرعت چرخهی بالا کنترل میکند، فنرهای پیچشی، قلابهای فنر فشاری، حلقههای فنر امتدادی و قالبهای سیم سفارشی با چندین خم در هر قسمت به جای یک خم مستقیم طولانی تولید میکند.
سیم پیچ سیم پیچ به صورت مارپیچ دور یک سنبه می پیچد تا بدنه فنر فشاری یا کششی را تشکیل دهد، و اغلب با خمش در همان دستگاه جفت می شود، زمانی که قطعه تمام شده به بدنه سیم پیچی و قلاب یا پایه های انتهایی شکل گرفته نیاز دارد. در دستگاه سیم پیچ و خم کن ترکیبی، سیستم تغذیه و صاف کردن سیم یکسان هر دو عملکرد را انجام می دهد، با یک ابزار گام مجزا که زاویه مارپیچ را در طول مرحله سیم پیچی کنترل می کند، قبل از اینکه سر خمشی برای شکل دادن به انتها به کار رود.
چهار دستگاه اسلاید ابزارهای شکل دهی افقی را اضافه می کنند که از جهات مختلف به سیم نزدیک می شوند و برای قطعاتی که خمش، کلاف شدن و صاف شدن را در یک چرخه واحد ترکیب می کنند مفید است. این ماشینها در انتهای بالایی پیچیدگی شکلدهی سیم قرار میگیرند و معمولاً هزینهشان را فقط برای قطعاتی با هندسه پیچیده که نمیتوان در یک ماشین خم کن فنری دو محوره یا چهار محوره استاندارد تولید کرد، توجیه میکنند.
برگههای مشخصات سازندههای مختلف همیشه به صورت یکسان ارائه نمیشوند، بنابراین به جای مقایسه صرفاً ادعاهای سرفصل، به دانستن اینکه دقیقاً کدام اعداد واقعاً عملکرد دنیای واقعی را پیشبینی میکنند، کمک میکند.
| مشخصات | محدوده معمولی | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|
| محدوده قطر سیم | 0.1 تا 8 میلی متر | مجموعهای از خانوادههای محصول را که دستگاه میتواند بدون تغییر ابزار کل مسیر تغذیه کار کند، تنظیم میکند |
| تعداد محورهای کنترل شده | 4 تا 12 | تعیین می کند که چند جهت خم و ایستگاه ابزار می توانند در یک پاس عمل کنند |
| حداکثر سرعت تغذیه | 200 تا 600 متر در دقیقه | برای هندسه ساده، قطعات نظری را مستقیماً در هر دقیقه درپوش میگیرد |
| سرعت چرخش سر خم شود | 300 تا 1000 درجه در ثانیه | به جای یک خم بزرگ، بر زمان چرخه روی قطعاتی که دارای خمیدگی های کوچک زیاد هستند، تأثیر می گذارد |
| حافظه یا حافظه برنامه | 50 تا 500 برنامه ذخیره شده | مربوط به مغازههایی است که شمارههای قطعات مختلف را با تعویضهای مکرر دارند |
| تکرار دقت موقعیت یابی | 0.01 تا 0.05 میلی متر | پیشبینی میکند که دستگاه چقدر تحمل ابعادی را در طولانی مدت میتواند حفظ کند |
خریدارانی که یک دستگاه خم کن فنری را برای یک خانواده قطعه خاص ارزیابی می کنند، باید هر زمان که امکان دارد، یک نمونه کار روی سیم خود را درخواست کنند. مشخصات منتشر شده سقف نظری دستگاه را توصیف می کند، اما عملکرد واقعی همیشه به تعامل بین دستگاه، آلیاژ خاص، دما و مجموعه سیم پیچ سیم در حال اجرا و ابزار انتخاب شده برای آن کار بستگی دارد.
دقت هر دستگاه خمش فنری به پنج زیرسیستم است که به جای هر قطعه واحدی به طور هماهنگ کار می کنند. یک پیوند ضعیف در هر یک از این نواحی بلافاصله بهعنوان زوایای خمش ناسازگار یا رد شدن قسمتها ظاهر میشود.
یک برنامه خمشی یکسان نتایج متفاوتی را روی مواد سیمی مختلف ایجاد می کند، زیرا فرآیند خمش به همان اندازه که توسط متالورژی و هندسه ماشین کنترل می شود. انتخاب مواد مناسب برای کاربرد، و درک نحوه رفتار آن ماده در زیر سر خم، از بخش بزرگی از مشکلات تولید قبل از شروع جلوگیری می کند.
فولاد فنر با کربن بالا بالاترین نسبت استحکام به هزینه را در میان مواد سیم فنری معمولی ارائه میکند و انتخاب پیشفرض برای فنرهای پیچشی، فشاری و کششی عمومی است. نسبت به آلیاژهای نرمتر به نیروی خمشی بالاتر و بازگشت فنر بیشتری نیاز دارد و معمولاً از عملیات حرارتی کاهش تنش پس از شکلگیری برای تثبیت شکل نهایی سود میبرد.
سیم فولادی ضد زنگ، که معمولاً درجه 302 یا 304 است، مقداری استحکام را با مقاومت در برابر خوردگی عوض میکند و برای قطعاتی که در معرض رطوبت، مواد شیمیایی یا محیطهای تماس با غذا هستند انتخاب میشود. در طول شکلدهی، این فولاد سریعتر از فولاد کربنی سخت میشود، بنابراین دنبالههای خمشی که شامل چندین خم شعاع محکم در یک مکان میشوند باید به دقت برنامهریزی شوند تا از ترک خوردن جلوگیری شود.
سیم موزیک که سیم پیانو نیز نامیده میشود، فولادی با کربن بالا است که به قطر بسیار محکم و استحکام کششی بسیار بالا کشیده میشود، که آن را به ماده انتخابی برای فنرهای دقیق کوچک تبدیل میکند که در آن نیروی خروجی ثابت بیشتر از اندازه خام اهمیت دارد. استحکام بالای آن به این معنی است که دستگاه خمش فنری باید جبران خمش بیشتری را برای برخورد به زوایای هدف اعمال کند.
برنز فسفر و مس بریلیوم زمانی انتخاب می شوند که رسانایی الکتریکی در کنار خواص فنر مورد نیاز باشد، که در فنرهای تماس الکترونیکی و گیره های اتصال رایج است. این مواد نرمتر از آلیاژهای فولادی هستند، با نیروی کمتر خم میشوند و برگشت فنری کمتری را نشان میدهند، که عموماً باعث میشود تحمل محکمی روی آنها حفظ شود، اما در صورت فشار بیش از حد مستعد گیرش دائمی تحت بار پایدار است.
برنامه نویسی از آموزش دستی در روش ها به سمت گردش های کاری مبتنی بر CAD تغییر مکان داده است و لایه نرم افزار اکنون به اندازه خود سخت افزار مکانیکی در کارایی تولید نقش دارد.
قدیمیترین روش برنامهنویسی شامل یک اپراتور است که از طریق هر حرکت محور در پانل کنترل ماشین قدم میگذارد و هر موقعیت را در صورت تأیید صحت ذخیره میکند. این روش برای قطعات ساده کار می کند اما با افزایش تعداد خمیدگی، کند و مستعد خطا می شود.
نرمافزار دستگاه خمکن فنری مدرن ترسیم دوبعدی یا سهبعدی قطعه تمامشده را میپذیرد و بهطور خودکار حرکات محور، ترتیب خمش و زمان چرخه تخمینی را قبل از تماس برنامه با ماشین فیزیکی محاسبه میکند. این به تیمهای مهندسی اجازه میدهد تا بدون صرف زمان در فروشگاه، یک طراحی و برآورد نیازهای ابزارآلات را تأیید کنند.
بستههای برنامهنویسی پیشرفته، توالی خمش کامل را در نرمافزار شبیهسازی میکنند، و هر نقطهای را که سیم، ابزار، یا هندسه سر خمش قبل از اجرای برنامه روی دستگاه واقعی با هم برخورد میکند، علامتگذاری میکنند. این مرحله در مقایسه با تأیید صرفاً دستی، آسیب ابزار و زمان راهاندازی را کاهش داده است.
فروشگاههایی که ترکیب محصولات بالایی دارند از یک کتابخانه برنامه قابل جستجو بهره میبرند، زیرا یک برنامه خم تایید شده قبلی را میتوان در چند ثانیه بهجای برنامهریزی مجدد از ابتدا فراخوانی کرد و با سفارشهای تکراری، زمان تغییر را از ساعتها به دقیقه کاهش داد.
برای بتن ریزی فرآیند، در اینجا نحوه خمش پایه فنر پیچشی معمولی از سیم خام تا قسمت نهایی در دستگاه خم کن فنری CNC آمده است.
یک اپراتور یا برنامه نویس طول پا، زاویه خم، طول بدنه سیم پیچ و قطر سیم را از طریق ورود دستی یا واردات CAD وارد رابط CNC می کند.
قطر پین خمشی صحیح برای مطابقت با قطر داخلی فنر انتخاب می شود، زیرا پین بر شعاع بدنه سیم پیچ و هر پایه تشکیل شده نظارت دارد.
چرخه ماشین با سرعت کم بدون قطع قطعات انجام می شود تا اپراتور بتواند تأیید کند که مسیر ابزار قبل از شروع سرعت کامل تولید، تمام وسایل را پاک می کند.
اولین قسمت تکمیل شده در برابر تحمل کشش، معمولاً مثبت یا منفی 2 درجه در زاویه پا و مثبت یا منفی 0.1 میلی متر در طول پا، قبل از ادامه اجرا اندازه گیری می شود.
پس از تأیید، دستگاه خم کن فنری به طور مداوم کار می کند و اغلب 60 تا 200 قطعه در دقیقه بسته به قطر سیم و پیچیدگی هندسی تولید می کند.
| نوع ماشین | تکرارپذیری | بهترین حجم مناسب |
|---|---|---|
| جک خمشی دستی | وابسته به اپراتور | نمونه اولیه یا کمتر از 50 قطعه |
| خم کن نیمه اتوماتیک | متوسط، با ابزار کنترل شده | دسته کوچک، 50 تا 5000 قطعه |
| دستگاه خم کن فنری CNC | بالا، برنامه کنترل می شود | تولید بالای 5000 قطعه است |
خریداران باید به جای انتخاب خودکار پیشرفته ترین گزینه، نوع ماشین را با حجم واقعی سفارش مطابقت دهند. یک دستگاه فنر خم کن CNC فقط زمانی هزینه خود را پرداخت می کند که صرفه جویی در زمان تغییر و کاهش نرخ رد هزینه اولیه بالاتر را جبران کند. ، که معمولاً بین 3000 تا 8000 قطعه در هر شماره قطعه بسته به پیچیدگی قطعه اتفاق می افتد.
ترک خوردگی زمانی اتفاق میافتد که شعاع خمش نسبت به قطر سیم خیلی تنگ باشد یا زمانی که مواد در اثر شکلگیری قبلی سخت شده باشند. افزایش شعاع خم یا آنیل کردن استوک قبل از خم شدن، اکثر مشکلات ترک را حل می کند.
انحراف زاویه در طول یک دوره تولید معمولاً به سایش پین خمیده، لغزش غلتک تغذیه یا تغییرات دما در کارگاه بازمی گردد که بر سفتی مواد کمی در طول جابجایی تأثیر می گذارد.
زخمهای سطحی زمانی ظاهر میشوند که کانالهای راهنما یا پینهای خمشی سطح ناهمواری داشته باشند یا زبالهها جمعشده باشند، به همین دلیل است که تمیز کردن روتین ابزار بخشی از تعمیر و نگهداری استاندارد دستگاه خمش فنری است.
اگر پشتیبانی راهنمای سیم در طول یک خم کافی نباشد، قطعات پیچیده چند خم میتوانند پیچ بخورند، بنابراین طراحی مناسب فیکسچر و طول راهنمای مناسب نزدیک به نقطه خمیدگی از این نقص جلوگیری میکند.
چندین قسمت اول پس از شروع سرد، گاهی زوایای کمی متفاوت از بقیه مراحل را نشان می دهند، زیرا دمای ابزار و قاب ماشین هنوز تثبیت نشده است. اجرای یک چرخه گرم کردن کوتاه قبل از اولین بازرسی مقاله این تأثیر را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
سیم تحویلی از لات های تولیدی مختلف، حتی با مشخصات اسمی یکسان، می تواند مجموعه سیم پیچ ها و تنش های پسماند کمی متفاوت از فرآیند کشش را تحمل کند. فروشگاههایی که برنامههای خم را مجدداً صلاحیت میکنند، هر زمان که سیمهای جدید وارد میشود، این تغییرات را قبل از رسیدن به مشتری میبینند.
دسته دستگاه های خم کن فنری در نسل های اخیر محصول به طور قابل توجهی به سمت تجهیزات هوشمندتر و متصل تر حرکت کرده است و اکنون چندین روند در خرید ماشین های جدید به جای ارتقاء اختیاری رایج است.
اجزای تشکیلشده سیم و فنر که از طریق فرآیندهای خمشی دقیق تولید میشوند در طیف گستردهای از صنایع، اغلب در قطعاتی که هرگز مورد توجه قرار نمیگیرند تا زمانی که از کار بیفتند، ظاهر میشوند.
دستگاه خم کن فنری که در روز اول قطعاتی را در حد تحمل تولید می کند، بدون روال تعمیر و نگهداری به همین شکل باقی نمی ماند. فروشگاههایی که به جای اینکه منتظر نمایش ردیابها باشند، سایش ابزار را بر اساس برنامه زمانبندی پیگیری میکنند، به طور مداوم قطعات اسقاط شده کمتری را گزارش میدهند.
| جزء | فاصله بازرسی | علامت پوشیدن معمولی |
|---|---|---|
| پین ها و لنگ ها را خم کنید | هر 50000 سیکل | شعاع مسطح یا به ثمر رساند |
| غلطک های صاف کننده | هر 100000 چرخه | شیار کردن یا سوراخ کردن سطح |
| غلتک های تغذیه | هر 75000 سیکل | لغزش یا کاهش بافت چسبندگی |
| تیغه برش | هر 30000 سیکل | تشکیل سوراخ در انتهای بریده شده |
خطی که از سطح مقطع سیم یا ورق خمیده می گذرد که در آن مواد در طول خمش نه کشیده و نه فشرده می شود.
انحنای باقیمانده در سیم از پیچاندن روی قرقره که باید قبل از خم شدن دقیق توسط غلتکهای صاف برداشته شود.
زاویه اضافی یک دستگاه خم کن فنری فراتر از زاویه هدف اضافه می کند تا زمانی که ابزار سیم را آزاد می کند، برگشت فنر را محاسبه کند.
یک پین یا میله ثابت که دور آن سیم پیچ یا خم می شود تا قطر داخلی ویژگی تمام شده مشخص شود.
یک لوله یا آستین چرخان روی سر خم که مجموعه راهنمای سیم و پین خم را از طریق چرخش برنامه ریزی شده خود حمل می کند.
افزایش تدریجی سفتی و کاهش شکلپذیری فلز با تغییر شکل مکرر آن متحمل میشود، که در صورت خم شدن بیش از حد سیم در یک مکان میتواند منجر به ترک خوردن شود.
یک عملیات ثانویه، که گاهی بر روی همان دستگاه خمش فنر انجام می شود، که یک فنر تمام شده را کمی فراتر از محدوده کاری آن فشرده یا منحرف می کند تا طول یا زاویه آزاد نهایی آن تثبیت شود.
خم شدن نوع خاصی از قالببندی است که در امتداد یک خط یا محور مشخص با استفاده از پانچ، غلتک یا پین تغییر شکل میدهد، در حالی که شکلدهی دسته وسیعتری است که شامل عملیات کشیدن، مهر زنی و سکهزنی نیز میشود.
ترازوهای فنری با قدرت تسلیم ماده تقسیم بر مدول الاستیک آن، بنابراین مواد با استحکام بالاتر مانند سیم موزیکال بیشتر از آلیاژهای نرمتر مانند برنز فسفر در همان زاویه خمش به عقب برمی گردند.
یک دستورالعمل معمول شروع، حداقل شعاع خمشی یک تا دو برابر قطر سیم است برای اکثر فولادهای فنری، گرچه شرایط سخت تر ممکن است به شعاع بزرگتری برای جلوگیری از ترک خوردن نیاز داشته باشد.
بسیاری از ماشینهای خم کن فنری CNC به طور خاص برای سیمهای گرد پیکربندی شدهاند، اما دستگاههای شکلدهی سیم و نوار به عنوان یک دسته مرتبط اما متمایز با ابزارهای راهنما و غلتکی متفاوت وجود دارند.
دستگاههای خم کن فنری CNC که به خوبی نگهداری میشوند معمولاً تلورانس زاویه مثبت یا منفی 1 تا 2 درجه و تلورانس طولی مثبت یا منفی 0.1 میلیمتر در قطر سیم استاندارد دارند.
بله، سیم نازکتر به طور کلی سرعت تغذیه و سرعت خمش سریعتر را امکانپذیر میکند، در حالی که سیم ضخیمتر یا استحکام بالاتر به خمش کندتر و کنترلشدهتری نیاز دارد تا از استرس ابزار و سایش زودرس جلوگیری شود.
قطعات ساده ممکن است تنها به یک یا دو خم نیاز داشته باشند، در حالی که سیمهای پیچیده تولید شده در ماشینهای چند محوره میتوانند شامل پانزده یا چند عملیات خمشی، سیم پیچ و قطع جداگانه در یک چرخه پیوسته باشند.
نه همیشه، اما بسیاری از قطعات با کربن بالا و سیم موزیک پس از شکلدهی از تنشزدایی در دمای پایین بهره میبرند که تنش باقیمانده را کاهش میدهد و ثبات ابعادی را بدون تغییر قابل توجهی در سختی بهبود میبخشد.
از دست دادن دقت تقریباً همیشه به سایش ابزار، لغزش غلتک تغذیه یا واکنش متقابل انباشته در مکانیزم درایو بازمیگردد، که همگی از طریق فواصل زمانبندیشده تعمیر و نگهداری که قبلاً در این مقاله توضیح داده شد، بررسی میشوند.
بله، بیشتر ماشینهای خم کن فنر CNC میتوانند با تنظیم نیروی تغذیه، فشار غلتک صاف کردن، و مقادیر جبران خمش بیش از حد در برنامه، بین مواد سازگار جابهجا شوند، اگرچه قطرهای سیم بسیار متفاوت ممکن است نیاز به تغییر ابزار فیزیکی داشته باشند.
قطعات ساده با دو یا سه خم اغلب میتوانند در یک جابجایی برنامهریزی و تأیید شوند، در حالی که هندسه چند خم پیچیده با تلرانسهای محدود ممکن است چندین روز برنامهنویسی و اولین مقاله را قبل از انتشار کامل تولید کند.
TK-13200، TK-7230 TK-13200, TK-7230 12AXES CNC فنری کویلینگ ...
مشاهده جزئیات
TK-13200، TK-7230 TK-13200, TK-7230 12AXES CNC فنری کویلینگ ...
مشاهده جزئیات
TK12120 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-12120 12AXES ...
مشاهده جزئیات
TK-6160 دستگاه نورد فنری CNC TK-6160 ...
مشاهده جزئیات
TK-6120 دستگاه نورد فنری CNC TK-6120 ...
مشاهده جزئیات
TK-5200 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-5200 5AXES ...
مشاهده جزئیات
TK-5160 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-5160 5AXES ...
مشاهده جزئیات
TK-5120 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-5120 5AXES ...
مشاهده جزئیات