Optimice el doblado de placas pesadas en la prensa plegadora

Jan 21, 2024

Hacer que el doblado de placas pesadas sea más eficiente es algo más que mover el material de manera efectiva hacia y desde la prensa plegadora. Posicionar, medir y ajustar la pieza de trabajo también afecta la estabilidad y repetibilidad de la flexión.

Para los fabricantes de metales pesados ​​que usan prensas plegadoras de alto tonelaje, la relación entre el tiempo de manipulación del material y el tiempo de formación es asombrosamente alta. Hacer que el doblado de placas pesadas sea más eficiente es algo más que mover el material de manera efectiva hacia y desde la prensa plegadora. Posicionar, medir y ajustar la pieza de trabajo también afecta la estabilidad y repetibilidad de la flexión.

Esta es la realidad de un número cada vez mayor de talleres que recurren a prensas dobladoras de 400 toneladas o más para doblar longitudes más largas de acero de alta resistencia a la tracción en busca de componentes estructurales de menor peso y menor costo de fabricación por pieza. Afortunadamente, una lista creciente de accesorios para máquinas y dispositivos de automatización puede aligerar la carga.

En muchas aplicaciones críticas, la distorsión del material es el enemigo número 1 cuando se trata de la calidad de las piezas. Cuanta menos distorsión, mejor será la calidad de la curva. Una forma de minimizar la distorsión es apoyar mejor su material.

Para mantener la pieza de trabajo en un curso uniforme durante el doblado, intente usar soportes de hoja. Colocados delante (ya veces detrás) de la prensa plegadora, estos dispositivos refuerzan la chapa durante el plegado. El brazo de soporte hace contacto total con el material, evitando que el material se combe (especialmente en láminas más delgadas). Los seguidores de servicio pesado pueden soportar piezas de trabajo grandes que pesen varios miles de libras, según la marca y el modelo del sistema. Los soportes pueden incluir un seguidor de hojas en la parte delantera y trasera de la máquina y un seguidor fijo o móvil en el medio de la máquina.

El operador desliza los soportes a su posición y los activa a través del controlador de la máquina. Los soportes de chapa siguen un proceso sincronizado, sabiendo exactamente el ángulo que deben seguir y la velocidad de la máquina. Pueden soportar el ancho total de la pieza mediante dos motores internos: un eje se desplaza verticalmente y otro gira o bascula.

En prensas plegadoras extragrandes, no son infrecuentes hasta cuatro soportes de láminas en el eje T. El número de ejes T depende de la longitud de la máquina y de la longitud, el ancho y el peso de la pieza de trabajo. La prensa plegadora de 3.000 toneladas enFigura 1 utiliza tres dispositivos de soporte de material de alta resistencia ajustables en la parte delantera y trasera a lo largo de la máquina. Juntos, sirven como soporte de mesa para manipular la placa.

Los seguidores de láminas pueden funcionar en combinación con el sistema de doblado adaptativo de una prensa plegadora. La mayoría de los fabricantes de prensas plegadoras ofrecen ambos accesorios, pero a menudo los dispositivos funcionan independientemente uno del otro. El proceso de doblado más efectivo utiliza los dos accesorios en conjunto para lograr una precisión repetible.

El fácil manejo de la pieza de trabajo es extremadamente importante. Cuanto más fácil sea mover la pieza de trabajo, mayor será la seguridad de haber calibrado correctamente, lo que se traduce en una mejor precisión de plegado.

El doblado de placas grandes requiere un mejor soporte del material en la parte delantera y trasera de la máquina. De hecho, es lógico tener un soporte de material en la parte trasera de la máquina, ya que es más fácil y mucho menos laborioso empujar el material contra un tope que tirar de él. Esto también es una cuestión de seguridad del operador. Lo mejor es que la placa se aleje del operador, empujando en lugar de tirar del material. Cada vez más, las prensas plegadoras de alto tonelaje tienen calibres de empuje en la parte delantera y trasera de la máquina, así como extractores para empujar las piezas fuera de la máquina hacia una línea de transporte.

Una vez que el material se coloca en la prensa plegadora, la medición, el doblado y el control durante el proceso comienzan con la historia. Para producir curvas rectas, las prensas plegadoras de gran tonelaje y longitud de bancada larga requieren un sistema de coronación, que ayuda a mantener constante el ángulo de curvatura en toda la longitud de la pieza. Cuanto más larga sea la cama, mayor será la deflexión de la máquina. Y cuanto mayor sea el tonelaje de la máquina, mayor será la necesidad de compensación de deflexión.

FIGURA 1Tres seguidores de servicio pesado están diseñados para soportar material pesado durante la formación

La deflexión de la cama y el ariete bajo la carga de flexión es inherente al proceso de flexión, independientemente del tamaño o tonelaje de la prensa plegadora. Tal deflexión puede causar un ángulo de flexión inconsistente a lo largo de la pieza, que varía desde el centro hasta los extremos. Por lo general, esta distorsión se puede compensar automáticamente con una sola bancada de coronación CNC simétrica (eje V), una característica incorporada de muchas prensas plegadoras de alto tonelaje.

Sin embargo, la dinámica cambia cuando se doblan piezas muy largas donde se pueden ver errores de doblado debido a la variación del material, especialmente en perfiles de piezas no simétricos. Para estas aplicaciones, los sistemas de coronación inteligentes (verFigura 2) abordan las variaciones en el grosor y las propiedades del material, como el endurecimiento por deformación, que pueden influir en el resultado del ángulo de plegado, así como en la consistencia del ángulo de plegado en la longitud de la pieza.

En estos sistemas, el CNC calcula la coronación y compensa automáticamente la desviación moviendo una unidad de cuña. Ubicados en la parte superior de las cuñas hay segmentos de ajuste transversales, todos activados individualmente por un actuador servo hidráulico dedicado. Cada actuador recibe un comando del CNC en función de la compensación requerida.

El sistema calcula el requisito de compensación según el grosor de la hoja, las variaciones del grosor de la hoja, las variaciones del material, el desgaste de la herramienta y otros factores identificados por el sistema de doblado adaptativo. El control muestra gráficamente la posición de cada segmento y calcula la coronación necesaria en función del valor del ángulo obtenido por el sistema de flexión adaptativa.

Hoy en día, la gran mayoría de las prensas plegadoras, sin importar el tonelaje, se venden con un sistema de plegado adaptativo. Un sistema de monitoreo de ángulo en proceso adapta la posición del pistón en tiempo real para lograr una curvatura precisa. Esto elimina la flexión y las correcciones de prueba manuales. Se reduce la chatarra, al igual que la participación del operador. Un verdadero sistema de medición de ángulos en tiempo real, que no debería aumentar significativamente el tiempo del ciclo, proporciona retroalimentación al control de la máquina para posicionar el pistón para producir una curvatura precisa sin compensación secundaria.

Algunas aplicaciones utilizan una combinación de coronación inteligente, flexión adaptativa y seguidores de material. Dichos sistemas pueden diseñarse para compensar las variaciones significativas del material, manejando incluso materiales de alta resistencia a la tracción o aquellos con altos valores de recuperación elástica de 30 o 40 grados. Las cuñas individuales se colocan para proporcionar un ajuste local a ciertos intervalos a lo largo de la cama. Los seguidores mantienen el material en su posición y el sistema de doblado adaptativo mide y ajusta para crear un doblado preciso y repetible.

La distorsión también ocurre al girar, girar, levantar y colocar el material.

Tener más puntos de referencia de calibre al doblar piezas de trabajo más grandes o más largas ayuda a abordar los problemas derivados de la deformación o distorsión del material. El sistema hidráulico y la corona proporcionan el ángulo de curvatura correcto, mientras que el tope trasero garantiza que se produzca el tamaño correcto. Cada vez más, las prensas plegadoras de alto tonelaje se están equipando con un tope trasero modular (verfigura 3), a menudo en configuraciones de 6 o 9 ejes con referencias de medición cada 2,5 a 3,5 metros.

Una ventaja de un tope trasero modular es que ofrece una tercera parada. Cuando el material se empuja contra dos topes (los dedos exteriores), es difícil, si no imposible, para el operador ver la distorsión del material, como el arqueamiento. El uso de tres paradas ayuda al operador a detectar la distorsión fácilmente. Agregar un cilindro hidráulico al frente de la máquina para empujar el material contra el tope trasero y el tope trasero medio evita la distorsión y ayuda a formar un ángulo recto y preciso.

El manejo de materiales en prensas plegadoras grandes presenta un riesgo de seguridad evidente, pero también lo son la configuración y el cambio de herramientas. Y, por supuesto, mejorar la carga y descarga de herramientas grandes y pesadas puede mejorar mucho el rendimiento.

FIGURA 2Los sistemas de coronación inteligentes calculan la coronación necesaria y compensan automáticamente la desviación.

Aquí puede ayudar un sistema llamado almacén de herramientas. Este no es un almacén literal, sino una unidad de alojamiento de herramientas que se conecta a la prensa plegadora. Vale la pena considerarlo para los fabricantes que usan una variedad de radios de punzón y aberturas de matriz en V, así como una variedad de segmentos de herramientas estrechos. Cuantas más herramientas haya disponibles, más flexibles pueden ser estas operaciones.

En lugar de cambiar las herramientas de la manera tradicional, los operadores simplemente deslizan punzones y matrices desde el almacén hasta la máquina o viceversa. Con un dedo, pueden deslizar herramientas seccionales pesadas dentro y fuera de la máquina. La longitud máxima de cada herramienta depende del diseño del almacén.

Figura 4 muestra un sistema de almacenamiento de herramientas en el que los punzones y las matrices se transfieren hacia y desde la máquina mediante unidades de rodillos. El sistema almacena herramientas en filas de 60 pulgadas de largo y puede contener hasta 11 filas de punzones y hasta cinco o seis filas de matrices, según el ancho de las matrices.

El almacén también puede ser controlado por el CNC (verFigura 5 ). De hecho, algunos sistemas de almacén de herramientas CNC pueden diseñarse para colocarse entre dos prensas plegadoras para que puedan alimentar punzones y matrices a ambas máquinas.

Otro ejemplo de "herramientas en movimiento" es el troquel CNC V, que puede ser especialmente útil cuando se forman piezas largas (verFigura 6 ). Construido para aplicaciones de servicio pesado, el troquel CNC V permite un fácil ajuste de la apertura. Con troqueles CNC V trabajando en combinación con el sistema de coronación inteligente del freno, el control identifica puntos débiles en el material y compensa para asegurar la precisión de doblado.

Los dispositivos de extracción pueden ayudar. Por ejemplo, la configuración enFigura 7 utiliza un sistema de extracción para sacar los componentes de forma larga de la máquina. Mientras el sistema trabaja para extraer la pieza, el operador posiciona la grúa aérea para entregar la siguiente placa a la prensa plegadora.

Algunas aplicaciones utilizan sistemas de manejo de materiales de terceros. Uno de estos sistemas fue diseñado con manipuladores de piezas de servicio pesado que levantan usando aire comprimido. Diseñado para trabajar con una gama de productos industriales, el manipulador equilibra la carga y luego levanta, mueve, sujeta, gira, gira, sigue y posiciona la pieza de trabajo. Operados manualmente, estos sistemas simples, que se pueden integrar en la propia prensa, ofrecen una forma eficiente de cargar material desde una tarima hasta el freno.

Para los fabricantes de piezas pesadas que fabrican un producto dedicado, el objetivo es mantener la mayor eficiencia del flujo del proceso. Esto requiere un mayor nivel de automatización.

Un fabricante de grúas hidráulicas (verFigura 8 ), cada uno fabricado en acero de alta resistencia, destinado a manipular, posicionar y formar brazos de grúa con un alto grado de precisión a un menor costo. Con ese fin, la empresa invirtió en un sistema de conformado completo y altamente automatizado.

Un robot transporta la pieza en bruto cortada con láser desde una unidad de almacenamiento hasta el frente de una prensa plegadora de 1000 toneladas con una longitud de doblado de más de 20 pies. El sistema automatizado dobla la placa en un tiempo de ciclo promedio de 5 minutos. Cuando se forma, la pieza se extrae automáticamente en el costado de la prensa dobladora y un robot la transporta a un sistema de escaneo 3D para un control de calidad, luego a una estación de soldadura robótica para el procesamiento final.

FIGURA 3Los topes traseros modulares ofrecen una tercera parada, que puede ayudar a los operadores a detectar la distorsión de la pieza de trabajo.

La plegadora utiliza un avanzado sistema de plegado adaptativo. Sus módulos multieje posicionan la pieza de trabajo y miden el ángulo. La información digital se transmite al CNC, que automáticamente realiza los ajustes necesarios en la posición de la pieza y del ariete para producir el perfil correcto. Las variaciones no se acumulan, sino que se compensan en pasos de plegado posteriores.

El sistema de plegado adaptativo se ajusta en tiempo real y manipula automáticamente la pieza de trabajo a través de módulos de posicionamiento. Esta operación llave en mano es un marcado contraste con el proceso anterior del fabricante, que requería el uso de calibres, líneas de doblado trazadas y la manipulación manual de la pieza de trabajo utilizando una grúa puente y accesorios de elevación. El nuevo sistema mejoró la precisión de la pieza en un 50 %.

La creación de un proceso de formado más estable y repetible para chapa gruesa requiere un enfoque general. Los dispositivos de manipulación de materiales que se utilizan antes y después del conformado, el coronamiento inteligente, la medición y el control de ángulos durante el proceso, el tope trasero innovador y otros accesorios, aplicados individualmente o en conjunto, cambian la trayectoria de doblado del riesgo de crear chatarra extraordinariamente costosa a la garantía de primera calidad. Precisión parte-buena-parte.

Si bien estos accesorios requieren inversiones sustanciales, el retorno de la inversión es inmediato y significativo: mejor control de procesos, mayor productividad y mayor seguridad.