マルチステーション端部成形機はサイクルを完了して、銅パイプの端部に閉じた溶接を形成します。
パイプが切断され、曲げられるバリューストリームを想像してください。工場の別のエリアでは、リングやその他の機械加工部品が機械加工された後、はんだ付けまたはチューブの端に取り付けるために組み立てられるように送られます。次に、同じバリュー ストリームを、今度は確定したものとして想像してください。この場合、端の形状を整えることによって、パイプの端の直径が増減するだけでなく、複雑な溝から、あらかじめ所定の位置にはんだ付けされたリングを再現する渦巻きまで、さまざまな形状も作成されます。
パイプ生産の分野では、端部成形技術が徐々に発展し、生産技術によりプロセスに 2 つのレベルの自動化が導入されました。まず、同じ作業エリア内で精密端部成形の複数のステップを組み合わせることができ、実際には 1 つの完成した設置が可能です。第二に、この複雑な端部成形は、切断や曲げなどの他のパイプ製造プロセスと統合されています。
このタイプの自動端部成形に関連するアプリケーションのほとんどは、自動車や HVAC などの業界での精密チューブ (銅、アルミニウム、ステンレス鋼が多い) の製造に使用されます。ここでは、端部の成形により、空気または流体の流れに漏れのない接続を提供するように設計された機械的接続が不要になります。このチューブの外径は通常 1.5 インチ以下です。
最も先進的な自動セルの一部は、コイルで供給される小径チューブから始まります。まず矯正機に通し、次に所定の長さにカットします。次に、ロボットまたは機械装置がワークピースを搬送して、最終的な成形と曲げを行います。出現の順序は、曲げと最終形状自体の間の距離など、アプリケーションの要件によって異なります。アプリケーションでパイプの両端に端部成形が必要な場合、ロボットが単一のワークピースを端部から曲げまで移動し、最終形状に戻すことができる場合があります。
高品質のパイプ端形成システムを含む製造ステップの数により、このセル タイプの生産性が向上します。一部のシステムでは、パイプは 8 つの端部形成ステーションを通過します。このようなプラントの設計は、最新のエンド モールディングで何が達成できるかを理解することから始まります。
精密端部成形ツールにはいくつかの種類があります。パンチ パンチは、パイプの端を形成する「硬いツール」で、パイプの端を希望の直径まで縮小または拡張します。回転ツールがパイプを面取りしたり、パイプから突き出したりすることで、バリのない表面と一貫した仕上げが保証されます。他の回転ツールは転造プロセスを実行して、溝、ノッチ、その他の形状を作成します (図 1 を参照)。
端部の成形シーケンスは面取りから始めることができ、これによりきれいな表面とクランプとパイプの端部の間の一貫した突出長さが得られます。次に、パンチングダイがパイプを伸縮させて圧着プロセスを実行し (図 2 を参照)、余分な材料が外径 (OD) の周囲にリングを形成します。形状によっては、他のスタンピング パンチでチューブの外径に沿ってバーブを挿入する場合があります (これはホースをチューブに固定するのに役立ちます)。回転工具は外径の一部を切削し、その後表面にねじを切る工具です。
使用されるツールと手順の正確な順序は、アプリケーションによって異なります。エンドフォーマーの作業エリアに 8 つのステーションがあるため、シーケンスは非常に広範囲にわたる可能性があります。たとえば、一連のストロークによりチューブの端にリッジが徐々に形成され、1 回のストロークでチューブの端が拡張され、さらに 2 回のストロークでチューブの端が圧縮されてリッジが形成されます。多くの場合、この作業を3段階に分けて行うことでより高品質なビーズが得られますが、この連続作業を可能にするのが多位置エンドフォーミングシステムです。
エンドシェーピングプログラムは、最適な精度と再現性を実現するために操作を順序付けします。最新の全電動エンドフォーマーは、金型の位置を正確に制御できます。ただし、面取りとねじ切り以外に、ほとんどの面加工ステップでは成形が行われます。金属がどのように形成されるかは、材料の種類と品質によって異なります。
ビーディングプロセスをもう一度考えてみましょう (図 3 を参照)。板金の閉じたエッジと同様に、閉じたエッジには端部を形成するときにギャップがありません。これにより、パンチで正確な位置にビーズを成形することができます。実際、パンチは特定の形状のビードを「貫通」します。露出した板金エッジに似た開いたビードについてはどうでしょうか?ビードの中央にあるギャップは、少なくとも閉じたビードと同じ形状の場合、一部のアプリケーションで再現性に問題が生じる可能性があります。ダイ パンチはオープン ビードを形成できますが、パイプの内径 (ID) からビードを支えるものが何もないため、あるビードの形状が次のビードとはわずかに異なる場合があり、この公差の違いは許容できる場合と許容できない場合があります。
ほとんどの場合、マルチステーションのエンド フレームは異なるアプローチを取ることができます。パンチパンチはまずパイプの内径を広げ、素材に波状のブランクを作成します。次に、所望のネガティブビード形状で設計された 3 つのローラーの端部成形ツールをパイプの外径の周りにクランプし、ビードを転がします。
精密エンドフォーマーは、非対称のものを含むさまざまな形状を作成できます。ただし、エンド成形には制限があり、そのほとんどは材料の成形に関連しています。材料は特定の割合の変形にしか耐えられません。
パンチ表面の熱処理は、構造を構成する材料の種類によって異なります。その設計と表面処理では、さまざまな程度の摩擦や、材料に依存するその他の最終成形パラメータが考慮されています。ステンレス鋼管の端部加工用のパンチは、アルミ管の端部加工用のパンチとは異なる特性を持っています。
材料が異なれば、必要な潤滑剤の種類も異なります。ステンレス鋼などのより硬い材料の場合は、より粘度の高い鉱油を使用でき、アルミニウムや銅の場合は、無毒のオイルを使用できます。潤滑方法も異なります。回転切断および圧延プロセスでは通常、オイルミストが使用されますが、スタンピングではジェットまたはオイルミスト潤滑剤が使用される場合があります。一部のパンチでは、オイルがパンチからパイプの内径に直接流れます。
マルチポジションエンドフォーマーは、さまざまなレベルのピアシング力とクランプ力を備えています。他の条件が同じであれば、より強いステンレス鋼は柔らかいアルミニウムよりも多くのクランプ力とパンチ力を必要とします。
チューブ端の形成を拡大して見ると、クランプでチューブを所定の位置に保持する前に、機械がチューブをどのように前進させるかがわかります。一定のオーバーハング、つまり治具を超えて伸びる金属の長さを維持することが重要です。特定のストップまで移動できる直管の場合、この出っ張りを維持するのは難しくありません。
あらかじめ曲げられたパイプに直面すると、状況は変わります (図 4 を参照)。曲げ加工によりパイプがわずかに長くなる可能性があり、これにより寸法がさらに変化します。これらの設定では、オービタル切断ツールとフェーシングツールがパイプの端を切断して洗浄し、パイプの端がプログラムどおりにあるべき位置に正確に配置されていることを確認します。
なぜ曲げるとチューブが得られるのかという疑問が生じます。それはツールと仕事に関係があります。多くの場合、最終テンプレートは曲げ自体の近くに配置されるため、曲げサイクル中にプレス ブレーキ ツールが拾える直線部分が残りません。このような場合、パイプを曲げて端部成形に通し、曲げ半径に対応するクランプで保持する方がはるかに簡単です。そこから、エンドシェイパーは余分な材料を切り取り、目的の最終形状ジオメトリを作成します (これも、端の曲がりに非常に近い)。
他の場合には、特に端部の形状が曲げツールと干渉する場合、曲げる前に端部を整形すると、回転絞りプロセスが複雑になる可能性があります。たとえば、パイプをクランプして曲げると、以前に作成した端の形状が歪む可能性があります。最終的な形状ジオメトリにダメージを与えないベンド設定を作成することは、価値がある以上に面倒になってしまいます。このような場合、パイプを曲げた後に形状を変更する方が簡単で安価です。
端部成形セルには、他の多くのパイプ製造プロセスが含まれる場合があります (図 5 を参照)。一部のシステムでは曲げと端部成形の両方を使用しますが、2 つのプロセスが密接に関連していることを考えると、これは一般的な組み合わせです。一部の作業では、真っ直ぐなパイプの端を形成することから始まり、回転引っ張りで曲げて半径を形成し、その後端形成機に戻ってパイプのもう一方の端を加工します。
米。2. これらのエンド ロールはマルチステーション エッジャーで作成され、パンチング パンチで内径を拡大し、別のパンチで材料を圧縮してビードを形成します。
この場合、シーケンスはプロセス変数を制御します。たとえば、2 番目の端部成形操作は曲げ後に行われるため、端部成形機でのレール切断および端部トリミング操作により、一定のオーバーハングとより優れた端部形状品質が得られます。材料が均一であればあるほど、最終成形プロセスの再現性が高くなります。
自動化されたセルで使用されるプロセスの組み合わせに関係なく、端の曲げと成形、またはパイプのねじりから始まるセットアップのいずれであっても、パイプがさまざまな段階をどのように通過するかは、アプリケーションの要件によって異なります。一部のシステムでは、パイプはロールから位置合わせシステムを介してロータリー ベンダーのグリップに直接供給されます。これらのクランプは、エンド フォーミング システムが所定の位置に移動する間、パイプを保持します。端部成形システムのサイクルが完了するとすぐに、ロータリーベンディングマシンが起動します。曲げ加工後、完成したワークピースを工具で切断します。このシステムは、エンドフォーマーに特別なパンチングダイを使用し、左手と右手のロータリーベンダーにスタックツールを使用して、さまざまな直径で動作するように設計できます。
ただし、曲げ加工でパイプの内径にボール スタッドを使用する必要がある場合、曲げプロセスに供給されるパイプはスプールから直接供給されるため、設定は機能しません。この配置は、両端に形状が必要なパイプにも適していません。
このような場合、機械式トランスミッションとロボット工学を組み合わせたデバイスで十分な場合があります。たとえば、パイプを巻き戻し、平らにし、切断すると、ロボットが切断片を回転ベンダーに配置します。そこで、曲げ中にパイプ壁の変形を防ぐためにボール マンドレルが挿入されます。そこから、ロボットは曲がったチューブをエンドシェイパーに移動できます。もちろん、ジョブの要件に応じて操作の順序が変更される場合があります。
このようなシステムは、大量生産や小規模処理、たとえば、ある形状の 5 つの部品、別の形状の 10 部品、および別の形状の 200 部品などに使用できます。機械の設計は、特に治具の位置決めやさまざまなワークピースに必要なクリアランスの提供に関して、一連の操作に応じて変化する可能性があります (図 6 を参照)。たとえば、エルボを受け入れる端部プロファイルの取り付けクリップには、エルボを常に所定の位置に保持するのに十分なクリアランスが必要です。
正しい順序で並列操作が可能になります。たとえば、ロボットはパイプをエンドフォーマーに配置し、エンドフォーマーが回転しているときに別のチューブをロータリー ベンダーに送り込むことができます。
新しくインストールされたシステムの場合、プログラマーは作業ポートフォリオ テンプレートをインストールします。端部成形の場合、これには、パンチストロークの送り速度、パンチとニップの間の中心、またはローリング操作の回転数などの詳細が含まれる場合があります。ただし、これらのテンプレートを配置すると、プログラマがシーケンスを調整し、現在のアプリケーションに合わせてパラメータを初期設定するだけで、プログラミングが迅速かつ簡単になります。
このようなシステムは、インダストリー 4.0 環境で、エンジン温度やその他のデータを測定する予知保全ツールや、機器の監視 (たとえば、一定期間に生産される部品の数) に接続するように構成されています。
今後、エンドキャスティングはさらに柔軟になるでしょう。繰り返しますが、このプロセスはひずみパーセントの点で制限されています。しかし、創造的なエンジニアが独自の端部成形デバイスを開発することを妨げるものはありません。一部の操作では、パンチングダイをパイプの内径に挿入し、パイプを強制的に拡張させてクランプ自体内の空洞内に入れます。一部のツールは、45 度拡張する端部形状を作成し、非対称な形状になります。
これらすべての基礎は、マルチポジション エンド シェーパーの機能です。操作を「ワンステップ」で実行できる場合、最終的な形成にはさまざまな可能性があります。
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テキサスのメタルアーティストであり溶接工でもあるレイ・リップルとの2部構成シリーズの第2部では、彼女の続きが続きます。
投稿時刻: 2023 年 1 月 8 日