الشكل 1. في عملية الثني باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، والمعروفة باسم ثني اللوحة، يتم تثبيت المعدن في مكانه وتشكل شفرات الثني العلوية والسفلية حوافًا إيجابية وسلبية.
قد يحتوي متجر الصفائح المعدنية النموذجي على مجموعة من أنظمة الثني. بالطبع، آلات الثني هي الأكثر شيوعًا، لكن بعض المتاجر تستثمر أيضًا في أنظمة تشكيل أخرى مثل الثني وطي الألواح. كل هذه الأنظمة تسهل تشكيل الأجزاء المختلفة دون استخدام أدوات متخصصة.
يتطور أيضًا تشكيل الصفائح المعدنية في الإنتاج الضخم. ولم تعد هذه المصانع بحاجة إلى الاعتماد على أدوات خاصة بالمنتج. لديهم الآن خط وحدات لكل احتياجات التشكيل، يجمع بين ثني الألواح ومجموعة متنوعة من الأشكال الآلية، بدءًا من تشكيل الزوايا وحتى الضغط والثني. تستخدم جميع هذه الوحدات تقريبًا أدوات صغيرة خاصة بالمنتج لتنفيذ عملياتها.
تستخدم خطوط ثني الصفائح المعدنية الأوتوماتيكية الحديثة المفهوم العام لـ "الانحناء". هذا لأنهم يقدمون أنواعًا مختلفة من الانحناء تتجاوز ما يشار إليه عادةً باسم ثني الألواح، والمعروف أيضًا باسم ثني CNC.
تظل عملية الثني باستخدام الحاسب الآلي (انظر الشكلين 1 و2) واحدة من أكثر العمليات شيوعًا في خطوط الإنتاج الآلية، ويرجع ذلك أساسًا إلى مرونتها. يتم نقل الألواح إلى مكانها باستخدام ذراع آلية (ذات "أرجل" مميزة تحمل الألواح وتحركها) أو حزام ناقل خاص. تميل الناقلات إلى العمل بشكل جيد إذا كانت الصفائح قد تم قطعها مسبقًا بثقوب، مما يجعل من الصعب على الروبوت تحريكها.
يبرز إصبعان من الأسفل إلى منتصف الجزء قبل الانحناء. بعد ذلك، يتم وضع الورقة تحت المشبك، مما يخفض ويثبت قطعة العمل في مكانها. الشفرة التي تنحني من الأسفل تتحرك للأعلى، مما يخلق منحنى إيجابيًا، والشفرة التي تنحني من الأعلى تخلق منحنى سلبيًا.
فكر في أداة الثني على شكل حرف "C" كبير بشفرات علوية وسفلية عند كلا الطرفين. يتم تحديد الحد الأقصى لطول الرف من خلال الرقبة خلف الشفرة المنحنية أو الجزء الخلفي من حرف "C".
هذه العملية تزيد من سرعة الانحناء. يمكن تشكيل شفة نموذجية، إيجابية أو سلبية، في نصف ثانية. حركة الشفرة المنحنية متغيرة بشكل لا نهائي، مما يسمح لك بإنشاء العديد من الأشكال، من البسيطة إلى المعقدة بشكل لا يصدق. كما يسمح لبرنامج CNC بتغيير نصف القطر الخارجي للانحناء عن طريق تغيير الموضع الدقيق للوحة المنحنية. كلما اقتربت أداة التثبيت من أداة التثبيت، كلما كان نصف القطر الخارجي للجزء أصغر بحوالي ضعف سمك المادة.
يوفر هذا التحكم المتغير أيضًا المرونة عندما يتعلق الأمر بتسلسلات الانحناء. في بعض الحالات، إذا كان الانحناء النهائي على أحد الجانبين سالبًا (لأسفل)، فيمكن إزالة شفرة الثني وتقوم آلية النقل برفع قطعة الشغل ونقلها إلى أسفل.
إن ثني الألواح التقليدية له عيوب، خاصة عندما يتعلق الأمر بالعمل المهم من الناحية الجمالية. تميل الشفرات المنحنية إلى التحرك بحيث لا يبقى طرف الشفرة في مكان واحد أثناء دورة الثني. بدلاً من ذلك، فإنها تميل إلى السحب قليلاً، بنفس الطريقة التي يتم بها سحب الورقة على طول نصف قطر الكتف أثناء دورة ثني مكابح الضغط (على الرغم من أنه في ثني اللوحة، تحدث المقاومة فقط عندما تتلامس شفرة الثني والجزء من نقطة إلى نقطة السطح الخارجي).
أدخل منعطفًا دورانيًا مشابهًا للطي على جهاز منفصل (انظر الشكل 3). خلال هذه العملية، يتم تدوير عارضة الثني بحيث تظل الأداة على اتصال دائم بنقطة واحدة على السطح الخارجي لقطعة العمل. يمكن تصميم معظم أنظمة الثني الدوارة الآلية الحديثة بحيث يمكن للشعاع الدوار أن ينحني لأعلى ولأسفل حسب ما يتطلبه التطبيق. أي أنه يمكن تدويرها لأعلى لتكوين الحافة الموجبة، وإعادة وضعها للتدوير حول المحور الجديد، ثم ثني الحافة السالبة (والعكس صحيح).
الشكل 2. بدلاً من ذراع الروبوت التقليدية، تستخدم خلية ثني اللوحة هذه حزام ناقل خاص لمعالجة قطعة العمل.
تستخدم بعض عمليات الانحناء الدوراني، المعروفة باسم الانحناء الدوراني المزدوج، عارضتين لإنشاء أشكال خاصة مثل الأشكال Z التي تتضمن انحناءات موجبة وسالبة متناوبة. يمكن لأنظمة الشعاع الواحد طي هذه الأشكال باستخدام التدوير، لكن الوصول إلى جميع خطوط الطي يتطلب قلب الورقة. يسمح نظام الانحناء المحوري ذو الشعاع المزدوج بالوصول إلى جميع خطوط الانحناء في Z-bend دون قلب الورقة.
الانحناء الدوراني له حدوده. إذا كانت هناك حاجة إلى أشكال هندسية معقدة جدًا للتطبيق الآلي، فإن الثني باستخدام الحاسب الآلي مع حركة قابلة للتعديل بشكل لا نهائي لشفرات الثني هو الخيار الأفضل.
تحدث مشكلة شبك التدوير أيضًا عندما تكون الشبكة الأخيرة سالبة. في حين أن شفرات الثني في ماكينة الثني CNC يمكن أن تتحرك للخلف والجانب، إلا أن عوارض الانحناء الدورانية لا يمكنها التحرك بهذه الطريقة. يتطلب الانحناء السلبي الأخير أن يقوم شخص ما بدفعه جسديًا. في حين أن هذا ممكن في الأنظمة التي تتطلب تدخلًا بشريًا، إلا أنه غالبًا ما يكون غير عملي في خطوط الثني الآلية بالكامل.
لا تقتصر الخطوط الآلية على ثني الألواح وطيها - ما يسمى بخيارات "الثني الأفقي"، حيث تظل الورقة مسطحة ويتم طي الرفوف لأعلى أو لأسفل. تعمل عمليات التشكيل الأخرى على توسيع الاحتمالات. وتشمل هذه العمليات المتخصصة التي تجمع بين الضغط على الكبح والانحناء. تم اختراع هذه العملية لتصنيع منتجات مثل صناديق المصراع الدوارة (انظر الشكلين 4 و5).
تخيل أنه يتم نقل قطعة العمل إلى محطة الانحناء. تقوم الأصابع بتحريك قطعة العمل بشكل جانبي فوق طاولة الفرشاة وبين المثقاب العلوي والقالب السفلي. كما هو الحال مع عمليات الثني الآلية الأخرى، يتم توسيط قطعة العمل وتعرف وحدة التحكم مكان خط الطي، لذلك ليست هناك حاجة لمقياس خلفي خلف القالب.
لإجراء الثني باستخدام مكبس الضغط، يتم إنزال المثقاب في القالب، ويتم عمل الثني، وتقوم الأصابع بدفع الورقة إلى خط الثني التالي، تمامًا كما يفعل المشغل أمام مكبس الضغط. يمكن أن تؤدي العملية أيضًا ثني الصدمات (المعروف أيضًا باسم الانحناء التدريجي) على طول نصف القطر، تمامًا كما هو الحال في آلة الثني التقليدية.
بالطبع، تمامًا مثل مكابح الضغط، فإن ثني الشفة على خط الإنتاج الآلي يترك أثرًا لخط الانحناء. بالنسبة للانحناءات ذات الأقطار الكبيرة، فإن استخدام التصادم فقط يمكن أن يزيد من وقت الدورة.
هذا هو المكان الذي تلعب فيه ميزة ثني اللفة. عندما يكون التثقيب والقالب في مواضع معينة، فإن الأداة تتحول بشكل فعال إلى آلة ثني الأنابيب ثلاثية الأسطوانات. إن طرف المثقاب العلوي هو "الأسطوانة" العلوية وعلامات التبويب الموجودة في قالب V السفلي هي البكرتين السفليتين. تقوم أصابع الآلة بدفع الورقة، مما يخلق نصف قطر. بعد الثني والتدحرج، تتحرك اللكمة العلوية للأعلى وللخارج، مما يترك مساحة للأصابع لدفع الجزء المصبوب للأمام خارج نطاق العمل.
يمكن أن تؤدي الانحناءات على الأنظمة الآلية إلى إنشاء منحنيات كبيرة وواسعة بسرعة. ولكن بالنسبة لبعض التطبيقات هناك طريقة أسرع. وهذا ما يسمى نصف القطر المتغير المرن. هذه عملية خاصة تم تطويرها في الأصل لمكونات الألومنيوم المستخدمة في صناعة الإضاءة (انظر الشكل 6).
للحصول على فكرة عن العملية، فكر فيما يحدث للشريط عندما تقوم بتمريره بين شفرة المقص وإبهامك. انه يلوي. تنطبق نفس الفكرة الأساسية على انحناءات نصف القطر المتغيرة، إنها مجرد لمسة خفيفة ولطيفة للأداة ويتم تشكيل نصف القطر بطريقة يمكن التحكم فيها للغاية.
الشكل 3. عند الثني أو الطي أثناء الدوران، يتم تدوير شعاع الثني بحيث تظل الأداة على اتصال بمكان واحد على السطح الخارجي للورقة.
تخيل فراغًا رفيعًا مثبتًا في مكانه مع دعم المادة التي سيتم تشكيلها بالكامل أسفلها. يتم خفض أداة الثني وضغطها على المادة وتقدمها نحو المقبض الذي يحمل قطعة العمل. تخلق حركة الأداة توترًا وتتسبب في "التواء" المعدن خلفها بنصف قطر معين. تحدد قوة الأداة المؤثرة على المعدن مقدار التوتر المستحث ونصف القطر الناتج. مع هذه الحركة، يمكن لنظام الانحناء نصف القطر المتغير إنشاء انحناءات نصف قطرها كبيرة بسرعة كبيرة. ولأن أداة واحدة يمكنها إنشاء أي نصف قطر (مرة أخرى، يتم تحديد الشكل من خلال الضغط الذي تطبقه الأداة، وليس الشكل)، فإن العملية لا تتطلب أدوات خاصة لثني المنتج.
يمثل تشكيل الزوايا في الصفائح المعدنية تحديًا فريدًا. اختراع عملية آلية لسوق ألواح الواجهات (الكسوة). تلغي هذه العملية الحاجة إلى اللحام وتنتج حواف منحنية بشكل جميل، وهو أمر مهم للمتطلبات التجميلية العالية مثل الواجهات (انظر الشكل 7).
تبدأ بالشكل الفارغ الذي يتم قطعه بحيث يمكن وضع الكمية المطلوبة من المادة في كل زاوية. تعمل وحدة الثني المتخصصة على إنشاء مزيج من الزوايا الحادة والأقطار الناعمة في الحواف المجاورة، مما يؤدي إلى توسيع "ما قبل الانحناء" لتشكيل الزاوية لاحقًا. وأخيرًا، تقوم أداة المنعطفات (المدمجة في نفس محطة العمل أو في محطة عمل أخرى) بإنشاء الزوايا.
بمجرد تركيب خط الإنتاج الآلي، فإنه لن يصبح نصبًا غير منقول. إنه مثل البناء باستخدام طوب الليغو. يمكن إضافة المواقع وإعادة ترتيبها وإعادة تصميمها. افترض أن أحد أجزاء المجموعة كان يتطلب في السابق لحامًا ثانويًا في الزاوية. لتحسين قابلية التصنيع وخفض التكاليف، تخلى المهندسون عن اللحامات وأعادوا تصميم الأجزاء بمفاصل مثبتة. في هذه الحالة، يمكن إضافة محطة التثبيت الأوتوماتيكية إلى خط الطي. وبما أن الخط معياري، فلا يحتاج إلى تفكيكه بالكامل. إنه مثل إضافة قطعة LEGO أخرى إلى مجموعة أكبر.
كل هذا يجعل الأتمتة أقل خطورة. تخيل خط إنتاج مصمم لإنتاج العشرات من الأجزاء المختلفة بالتسلسل. إذا كان هذا الخط يستخدم أدوات خاصة بالمنتج وتغير خط الإنتاج، فقد تكون تكاليف الأدوات مرتفعة جدًا نظرًا لتعقيد الخط.
ولكن مع الأدوات المرنة، قد تتطلب المنتجات الجديدة من الشركات ببساطة إعادة ترتيب مكعبات الليغو. أضف بعض الكتل هنا، وأعد ترتيب الكتل الأخرى هناك، ويمكنك الركض مرة أخرى. بالطبع، الأمر ليس بهذه السهولة، لكن إعادة تشكيل خط الإنتاج ليست مهمة صعبة أيضًا.
Lego هو استعارة مناسبة لخطوط autoflex بشكل عام، سواء كانوا يتعاملون مع مجموعات أو مجموعات. إنهم يحققون مستويات أداء صب خط الإنتاج باستخدام أدوات خاصة بالمنتج ولكن بدون أي أدوات خاصة بالمنتج.
يتم توجيه المصانع بأكملها نحو الإنتاج الضخم، وتحويلها إلى إنتاج كامل ليس بالأمر السهل. يمكن أن تتطلب إعادة جدولة المصنع بأكمله عمليات إيقاف تشغيل طويلة، وهو أمر مكلف بالنسبة للمصنع الذي ينتج مئات الآلاف أو حتى ملايين الوحدات سنويًا.
ومع ذلك، بالنسبة لبعض عمليات ثني الصفائح المعدنية واسعة النطاق، خاصة بالنسبة للمصانع الجديدة التي تستخدم لائحة جديدة، فقد أصبح من الممكن تشكيل كميات كبيرة بناءً على المجموعات. للحصول على التطبيق الصحيح، يمكن أن تكون المكافآت ضخمة. في الواقع، قامت إحدى الشركات المصنعة الأوروبية بتخفيض المهلة الزمنية من 12 أسبوعًا إلى يوم واحد.
هذا لا يعني أن تحويل الدفعة إلى مجموعة ليس له معنى في المصانع الموجودة. وفي نهاية المطاف، فإن تقليل المهل الزمنية من أسابيع إلى ساعات سيحقق عائدًا كبيرًا على الاستثمار. ولكن بالنسبة للعديد من الشركات، قد تكون التكلفة الأولية مرتفعة للغاية بحيث لا يمكن اتخاذ هذه الخطوة. ومع ذلك، بالنسبة للخطوط الجديدة أو الجديدة تمامًا، فإن الإنتاج القائم على المعدات يعد منطقيًا من الناحية الاقتصادية.
أرز. 4 في آلة الثني المدمجة ووحدة تشكيل اللف، يمكن وضع الورقة وثنيها بين الثقب والقالب. في وضع التدحرج، يتم وضع المثقاب والقالب بحيث يمكن دفع المادة لتشكل نصف قطر.
عند تصميم خط إنتاج كبير الحجم يعتمد على المعدات، فكر بعناية في طريقة التغذية. يمكن تصميم خطوط الثني لقبول المواد مباشرة من الملفات. سيتم تفكيك المادة وتسويتها وتقطيعها حسب الطول وتمريرها من خلال وحدة ختم ثم من خلال وحدات تشكيل مختلفة مصممة خصيصًا لمنتج واحد أو عائلة منتجات.
يبدو كل هذا فعالاً للغاية – وهو مخصص لمعالجة الدفعات. ومع ذلك، غالبًا ما يكون من غير العملي تحويل خط ثني اللف إلى إنتاج المعدات. من المرجح أن يتطلب تشكيل مجموعة مختلفة من الأجزاء بالتتابع مواد ذات درجات وسمك مختلف، مما يتطلب تغيير البكرات. يمكن أن يؤدي هذا إلى وقت توقف يصل إلى 10 دقائق - وهو وقت قصير لإنتاج دفعة عالية/منخفضة، ولكنه وقت طويل لخط الثني عالي السرعة.
تنطبق فكرة مماثلة على المعبئات التقليدية، حيث تقوم آلية الشفط بالتقاط قطع العمل الفردية وتغذيتها إلى خط الختم والتشكيل. عادةً ما يكون لديهم مساحة لحجم قطعة عمل واحدة فقط أو ربما عدة قطع عمل ذات أشكال هندسية مختلفة.
بالنسبة لمعظم الأسلاك المرنة القائمة على المجموعة، فإن نظام الرفوف هو الأنسب. يمكن لبرج الرفوف تخزين العشرات من الأحجام المختلفة لقطع العمل، والتي يمكن إدخالها إلى خط الإنتاج واحدة تلو الأخرى حسب الحاجة.
يتطلب الإنتاج الآلي المعتمد على المعدات أيضًا عمليات موثوقة، خاصة عندما يتعلق الأمر بالقولبة. أي شخص عمل في مجال ثني الصفائح المعدنية يعرف أن خصائص الصفائح المعدنية مختلفة. يمكن أن تختلف السُمك، بالإضافة إلى قوة الشد والصلابة، من دفعة إلى أخرى، وكلها تغير خصائص القولبة.
هذه ليست مشكلة كبيرة في التجميع التلقائي لخطوط الطي. عادةً ما يتم تصميم المنتجات وخطوط الإنتاج المرتبطة بها للسماح بالتنوع في المواد، لذلك يجب أن تكون الدفعة بأكملها ضمن المواصفات. ولكن مرة أخرى، في بعض الأحيان تتغير المادة إلى الحد الذي لا يستطيع الخط التعويض عنه. في هذه الحالات، إذا كنت تقوم بقص وتشكيل 100 جزء وبعض الأجزاء خارج المواصفات، فيمكنك ببساطة إعادة تشغيل خمسة أجزاء وفي دقائق قليلة سيكون لديك 100 جزء للعملية التالية.
في خط الثني الآلي المعتمد على المعدات، يجب أن يكون كل جزء مثاليًا. لتحقيق أقصى قدر من الإنتاجية، تعمل خطوط الإنتاج القائمة على المعدات بطريقة منظمة للغاية. إذا تم تصميم خط الإنتاج ليعمل بالتسلسل، على سبيل المثال سبعة أقسام مختلفة، فسيتم تشغيل الأتمتة بهذا التسلسل، من بداية الخط إلى نهايته. إذا كان الجزء رقم 7 سيئًا، فلا يمكنك تشغيل الجزء رقم 7 مرة أخرى لأن الأتمتة غير مبرمجة للتعامل مع هذا الجزء الفردي. بدلاً من ذلك، عليك إيقاف الخط والبدء من جديد بالجزء رقم 1.
ولمنع حدوث ذلك، يستخدم خط الطي الآلي قياس زاوية الليزر في الوقت الفعلي والذي يتحقق بسرعة من كل زاوية طية، مما يسمح للآلة بتصحيح التناقضات.
يعد فحص الجودة هذا أمرًا بالغ الأهمية للتأكد من أن خط الإنتاج يدعم العملية القائمة على المجموعة. ومع تحسن العملية، يمكن لخط الإنتاج القائم على المعدات توفير الكثير من الوقت عن طريق تقليل فترات الانتظار من أشهر وأسابيع إلى ساعات أو أيام.
FABRICATOR هي مجلة تصنيع وتشكيل الفولاذ الرائدة في أمريكا الشمالية. تنشر المجلة الأخبار والمقالات الفنية وقصص النجاح التي تمكن المصنعين من القيام بعملهم بكفاءة أكبر. يعمل FABRICATOR في هذه الصناعة منذ عام 1970.
أصبح الوصول الرقمي الكامل إلى The FABRICATOR متاحًا الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
يتوفر الآن الوصول الرقمي الكامل إلى The Tube & Pipe Journal، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
يتوفر الآن الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
ينضم آندي بيلمان إلى بودكاست The Fabricator للحديث عن حياته المهنية في مجال التصنيع، والأفكار وراء Arise Industrial،...
وقت النشر: 18-مايو-2023