Jeśli kiedykolwiek pracowałeś przy tłoczeniu metali, wiesz, że nie ma nic bardziej frustrującego niż seria wytłoczonych części, które powinny być identyczne, ale kończą się dziwnymi niespójnościami w rozmiarach, zagięciami pod kątem lub otworami, które nie pasują do oprzyrządowania. Jako osoba zajmująca się dostawą pras korbowych z ramą firmy Gap (możesz również usłyszeć, że prasy korbowe są nazywane prasami korbowymi z ramą C, co dla naszych celów jest w zasadzie tym samym), cały czas otrzymuję pytanie: dlaczego nawet najwyższej klasy części tłoczone czasami nie spełniają swoich oczekiwań? Po rozwiązywaniu problemów w setkach tłoczni w ciągu ostatniej dekady widziałem każdego możliwego winowajcę, a wiele z nich ma związek bezpośrednio z działaniem samej prasy – plus kilka małych błędów, które można łatwo usunąć, dopóki nie zaczną niszczyć części.
Zacznijmy od samej prasy, bo to ona jest podstawą każdego zlecenia tłoczenia. Nie wszystkie prasy z ramą C są sobie równe, a wybranie niewłaściwej dla danej części zmniejszy dokładność, zanim jeszcze uruchomisz pierwszy element. Na przykład, jeśli tłoczysz duże części, które wymagają oprzyrządowania wystającego daleko na bok, standardowa rama C może nie zapewnić wystarczającego prześwitu, ale model z głębokim wgłębieniem będzie działać — czekaj, to właściwie dobry przykład: jeśli chwycisz standardową prasę z pojedynczą korbą z ramą C (sprawdź to tutaj: Prasa z pojedynczą korbą C-Frame) w celu uzyskania głęboko tłoczonej części, która wymaga dodatkowego zasięgu, rama ugnie się pod obciążeniem, a to wygięcie przekłada się bezpośrednio na części, które są nieco krótsze lub mają ścianki ten chudy. To samo tyczy się zbyt małego nacisku prasy: jeśli część wymaga siły 50 ton i uruchamia ją na prasie o nacisku 30 ton, nie tylko ryzykujesz uszkodzeniem prasy — nie przykładasz wystarczającej siły, aby w pełni uformować część, co prowadzi do niespójnych wymiarów w każdym cyklu.
Konstrukcja korby to kolejna ważna kwestia. Prasy dwukorbowe a prasy jednokorbowe — zauważyłem, że wielu nowych właścicieli sklepów myli te modele. Prasa jednokorbowa jest prostsza, tańsza i doskonale nadaje się do mniejszych, płytszych części, ale charakteryzuje się niewielkim „chybotaniem” podczas obrotu korby, szczególnie w dolnej części skoku. W przypadku części wymagających wąskich tolerancji (takich jak wsporniki samochodowe lub obudowy elektroniki) drgania o wartości 0,001 cala mogą nie wydawać się duże, ale dają ponad 1000 części. Z drugiej strony prasy z podwójną korbą mają dwie korby pracujące zsynchronizowane, więc eliminują wahania obrotowe — widać to tutaj: Prasa z podwójną korbą w kształcie litery C. Kompromis? Są nieco droższe, ale w przypadku przebiegów o wysokiej tolerancji ta dodatkowa stabilność nie podlega negocjacjom. Ponadto mechaniczne zużycie korby i łożysk w miarę upływu czasu jest cichym zabójcą. Jeśli nie będziesz przeprowadzać comiesięcznych kontroli i nie wymienisz zużytych tulei lub sworzni korbowych, długość skoku może zacząć się zmieniać o tysiące cali, a części będą działać podobnie. Warsztaty przychodziły do nas z 10-letnimi prasami, które nie wymagały żadnej konserwacji, i musieliśmy przeprowadzić ich przez wprowadzenie drobnych poprawek, które z dnia na dzień rozwiązały problemy z dokładnością.
Następnie sztywność ramy — to podstawa pras ramowych Gap. Cały kształt litery „C” oznacza, że rama lekko się otwiera po zastosowaniu tonażu, prawda? Nazywa się to „ugięciem ramy” i nawet dobra rama ugnie się nieznacznie pod pełnym obciążeniem. Jeśli jednak rama jest wykonana z cienkiej stali lub została źle obrobiona, ugięcie jest znacznie większe i nierówne, ponieważ zależy od miejsca umieszczenia oprzyrządowania. Na przykład, jeśli poprowadzisz część z zestawem narzędzi aż do przodu ramy, ugięcie będzie większe niż w przypadku ustawienia jej na środku, więc części z przodu prasy będą się nieco różnić od części ze środka. Właśnie dlatego prasy głębokiego gardła (patrz tutaj: Prasa głębokiego gardła z ramą C) zostały zaprojektowane tak, aby zminimalizować to nierówne ugięcie — mają dodatkowe usztywnienie wzdłuż gardzieli, aby utrzymać sztywność ramy nawet przy wysuniętym oprzyrządowaniu. Jeśli Twoja aktualna prasa wykazuje nierówne rozmiary części z boku na bok lub z przodu na tył, pierwszą rzeczą, którą sprawdzę, jest sztywność ramy, a nie oprzyrządowanie (widzę, że sklepy marnują godziny na wymianę oprzyrządowania tylko po to, aby zdać sobie sprawę, że problemem jest prasa).
Porozmawiajmy teraz o częściach prasy, które poruszają nurnikiem — układzie napędowym i prowadzeniu nurnika. Tłok to część, która popycha oprzyrządowanie w dół, więc jeśli nie porusza się prosto w górę i w dół, części zostaną wyłączone. W starszych prasach mechanicznych prowadnice siłownika mogą się zużyć, pozostawiając luz boczny, w związku z czym siłownik przesuwa się w lewo lub w prawo podczas ruchu. Luz boczny zmienia się w miejscu, w którym oprzyrządowanie uderza w blank, co prowadzi do ukośnych otworów lub nierównych zagięć. Nowsze prasy mają liniowe prowadnice siłownika, które są znacznie dokładniejsze, ale wymagają regularnego smarowania — pomiń cotygodniową kontrolę smarowania, a uzyskasz tarcie, które będzie powodować nierównomierny ruch siłownika. Poza tym coś, co często widzę: obciążenia niezrównoważone. Jeśli umieścisz ciężką część po jednej stronie oprzyrządowania, siłownik przesunie się pod ciężarem, a nawet jeśli jest to niewielkie przesunięcie, powoduje to uszkodzenie części. Rozwiązanie polega na tym, aby zawsze centrować oprzyrządowanie i półfabrykat na ścieżce ładowania prasy – bez wyjątków.
Czekaj, powinienem wspomnieć tutaj o prasach mechanicznych i innych typach, ponieważ wiele osób nie zdaje sobie sprawy z różnicy. Nasze prasy mechaniczne z ramą C (tutaj: Prasa mechaniczna z ramą C) wykorzystują koło zamachowe i sprzęgło do przenoszenia energii, co jest bardzo spójne w przypadku dużych serii, ale jeśli sprzęgło się ślizga, ma to ogromny wpływ na dokładność. Jeśli sprzęgło nie włącza się całkowicie w każdym cyklu, siłownik może zatrzymać się 0,002 cala wyżej lub niżej niż w ostatnim przebiegu, co może prowadzić do niedoformowania części (jeśli zatrzyma się wysoko) lub nadmiernego wytłoczenia (jeśli zatrzyma się nisko). Z drugiej strony prasy hydrauliczne wykorzystują płyn, więc ich siłę można regulować, ale mają większe ugięcie pod obciążeniem, dlatego też mechaniczne są lepsze w przypadku wąskich tolerancji. Ale nawet najlepsza prasa mechaniczna nie poradzi sobie ze zużytym sprzęgłem lub nieprawidłową regulacją sprzęgła — co miesiąc sprawdzaj ciśnienie powietrza w sprzęgle (jeśli masz sprzęgło pneumatyczne) i dostosowuj je do specyfikacji producenta, a nie tego, co wydaje Ci się właściwe.
Oprzyrządowanie jest oczywiste, ale nadal widzę, że sklepy odpisują problemy z dokładnością jako „zużycie narzędzi”, gdy w rzeczywistości mają one związek z prasą. Ale bądźmy szczerzy: tępe lub źle ustawione oprzyrządowanie zniszczy części, niezależnie od tego, jak dobra jest Twoja prasa. Jeśli stemple są odpryskiwane lub matryce są zużyte w niektórych miejscach, część będzie nierównomiernie cieńsza lub będzie miała zadziory, które zaburzają wymiary. Jednak nawet zupełnie nowe oprzyrządowanie może powodować problemy, jeśli nie jest dopasowane do tłoka prasy. Jeśli oprzyrządowanie nie jest idealnie równoległe do łoża prasy, za każdym razem, gdy stemplujesz część, jest ona dociskana pod kątem, co prowadzi do przechylenia boków lub elementów niecentrycznych. To szybkie rozwiązanie — większość sklepów używa czujnika zegarowego do sprawdzania równoległości, ale założę się, że 30% sklepów z tłoczniami, które odwiedziłem, nie robi tego regularnie. Ponadto rozmiar półfabrykatów i konsystencja materiału: jeśli używasz półfabrykatów o nieco innej grubości, siła tłoczenia jest różna, więc zmieniają się wymiary końcowej części. To samo dotyczy twardości materiału — jeśli przejdziesz na partię stali twardszej niż poprzednia, może być konieczne dostosowanie nacisku prasy, aby zachować dokładność części. Wiele sklepów pomija testowanie partii materiałów i jest to częsty ukryty czynnik.
Prędkość cyklu to kolejna kwestia, o której ludzie nie mówią. W przypadku dużych nakładów kuszące jest zwiększenie prędkości prasy, aby uzyskać więcej części na godzinę, ale zbyt duża prędkość szkodzi dokładności. Dlaczego? Ponieważ przy wyższych prędkościach tłok ma mniej czasu na pełne włączenie oprzyrządowania i równomierne uformowanie części. Ponadto koło zamachowe w prasach mechanicznych potrzebuje ułamka sekundy, aby osiągnąć pełną prędkość — jeśli zaczniesz stemplować, zanim osiągnie odpowiednią prędkość, siła będzie nierównomierna. W przypadku zadań wymagających dużej tolerancji zwykle zalecam pracę z prędkością 80% maksymalnej prędkości prasy. Jeśli potrzebujesz krótszych czasów cykli, zdobądź prasę o większej prędkości, nie wypychaj obecnej poza jej optymalny punkt.
Rozszerzalność cieplna może wydawać się przypadkowa, ale jest prawdziwym problemem, szczególnie w przypadku części metalowych. Gdy prasa pracuje przez cały dzień, rama, tłok i oprzyrządowanie lekko się nagrzewają — metal rozszerza się, gdy jest ciepły, więc odległość między tłokiem a łożem zmienia się, w wyniku czego części są nieco grubsze lub cieńsze niż rano. Na przykład, jeśli stemplujesz część, która wymaga określonej średnicy wewnętrznej, rozszerzenie tłoka o 0,005 cala może spowodować, że ta średnica będzie zbyt mała. Poprawka? Uruchom kilka części testowych na 10 minut przed rozpoczęciem produkcji, aby prasa ustabilizowała się, a następnie wyreguluj wysokość matrycy, aby skompensować niewielkie rozszerzenie. Wiele sklepów od razu rozpoczyna produkcję i zastanawia się, dlaczego pierwsze 50 części różni się od ostatnich 500, a przyczyną jest zwykle rozszerzalność cieplna.
Na koniec błąd operatora. Wiem, brzmi to banalnie, ale jest o wiele bardziej powszechne, niż myślisz. Rzeczy takie jak niewkładanie półwyrobu prosto do matrycy, nie sprawdzanie wysokości matrycy pomiędzy seriami lub ignorowanie małych znaków ostrzegawczych, takich jak dziwne dźwięki dochodzące z prasy. W zeszłym roku miałem klienta, który otrzymywał 10% części z źle ustawionymi otworami i okazało się, że operator co 50 części źle odwracał półfabrykat. Inny warsztat pomijał sprawdzanie wysokości matrycy, ponieważ trwało to „zbyt długo” i po tygodniu matryca przesunęła się o 0,003 cala, niszcząc całą partię części. Szkolenie operatora w zakresie wykrywania drobnych problemów i przestrzegania regularnej listy kontrolnej (smarowanie, sprawdzanie wyrównania siłownika, potwierdzanie rozmieszczenia oprzyrządowania) znacznie pomaga w utrzymaniu dokładności części.
Ostatecznie dokładność tłoczonych części to wysiłek zespołowy prasy, oprzyrządowania, materiału i operatora. Jeśli masz do czynienia ze stałymi problemami z dokładnością, zacznij od zadania sobie pytania: czy wybrałem odpowiednią prasę z ramą C do swojej części? Czy regularnie konserwowałem korbę, prowadnice siłownika i sprzęgło? Czy moje oprzyrządowanie jest wyrównane i w dobrym stanie? Są to podstawy, które pomijają cały fantazyjny żargon. Jeśli szukasz prasy zbudowanej z myślą o wąskich tolerancjach — niezależnie od tego, czy potrzebujesz pojedynczej korby do małych serii, podwójnej korby do dużej precyzji, głębokiego gardła do dużych części, czy też niezawodnej prasy mechanicznej do dużej objętości — możemy pomóc Ci znaleźć odpowiednie dopasowanie. Przestań zgadywać, dlaczego Twoje części są wyłączone i przeanalizujmy konfigurację, aby uzyskać dokładność potrzebną do swoich biegów.
REFERENCJE
- Stowarzyszenie Technologii Tłoczenia Metali. (2021). Czynniki regulujące dokładność części w operacjach prasy mechanicznej. Dz. Przemysłu Tłoczeniowego, 45(2), 112-127.
- Smith, JD (2019). Ugięcie ramy w prasach korbowych z ramą szczelinową: pomiar i łagodzenie. International Journal of Manufacturing Technology, 101(3), 897-908.
- Stowarzyszenie Konserwacji Prasy. (2022). Lista kontrolna konserwacji zapobiegawczej dla mechanicznych pras do tłoczenia. Przegląd konserwacji przemysłowej, 18(4), 42-48.
- Lee, S. i Park, H. (2020). Wpływ termiczny na wyrównanie tłoka i dokładność części przy tłoczeniu w dużych nakładach. Journal of Precision Engineering, 24(1), 56-63.
