Stufenbiegung steigert die Produktivität der Abkantpresse

Vor Jahren installierte ein Bediener möglicherweise einen einzelnen Stempel und Matrizensatz an einer Abkantpresse und bewahrt das Werkzeug für Tage, sogar Wochen auf. Es veranschaulicht die traditionelle Ansicht der Produktionseffizienz vom Feinsten.

Aber die schrumpfenden Auftragsgrößen und Lieferzeiten haben alles verändert. Ein Spezialhersteller muss jetzt möglicherweise 20 oder mehr verschiedene Aufträge an der Abkantpresse über eine Schicht ausführen, wobei viele, wenn nicht alle, unterschiedliche Werkzeuge erfordern - und die gesamte Umrüstzeit, die damit einhergeht. Verarbeiter können sich eine solche Ineffizienz in Zeit oder Arbeit selten leisten.

Das Biegen komplexer Teile schafft ebenso viele Herausforderungen. Bei mehreren Biegungen, für die verschiedene Werkzeugsätze erforderlich sind, erfordern komplexe Teile viel mehr Arbeit, Einrichtungs- und Abbauzeit.

Wie erzielen Hersteller eine höhere Effizienz, wenn sie komplexe Teile oder eine Reihe verschiedener Teile formen, für die mehrere Werkzeugeinstellungen erforderlich sind? In diesen Fällen wenden sich die Hersteller dem Bühnenbiegen zu, bei dem mehrere Werkzeugsätze (Stempel- und Matrizenkombinationen) nebeneinander über das Pressenbremsbett gestapelt werden.

Bediener können ein komplexes Teil auf einer Maschine in einem Setup fertigstellen. Sie können auch eine Anordnung verwenden, um eine Vielzahl von Teilen zu biegen - hier fünf Teile, drei Teile, danach ein Dutzend Teile - wobei jeweils eine Kombination der Werkzeuge auf einem einzigen Pressenbremsbett verwendet wird.

Diese Praxis ist in vielen Geschäften üblich, in denen erfahrene Abkantpressen regelmäßig verschiedene gestaffelte Werkzeugsituationen durchlaufen. Die Aufgabe ist jedoch nicht so einfach, wie es klingt. Dies geschieht nicht nur durch das Anordnen von Schneidwerkzeugen an der Abkantpresse. Ein gestuftes Setup muss es einem Bediener ermöglichen, ein Teil nach jeder Biegung zu entfernen, ohne das Teil zu beschädigen. Dann kommt der kritischste Faktor: Schließhöhe oder der Abstand zwischen dem Bremsbett und dem Stößel an der Unterseite eines Biegehubs für eine bestimmte Arbeit. Damit das stufenweise Biegen funktioniert, müssen alle Werkzeugsätze ihre vorgesehene Aufgabe auf derselben Schließhöhe erfüllen.

Wie können Techniker und Bediener von Pressenbremsen-Setups diese Setups so erstellen, dass sie die Biegung effizient und effektiv durchführen können? Sie haben mehrere Möglichkeiten.

Shimming: Eine gute Option

Angenommen, ein Bediener hat ein 90-Grad-Werkzeugset und dann ein weiteres 90-Grad-Werkzeugset mit einer anderen V-Öffnung nebeneinander. Dies setzt voraus, dass die Biegelinie kurz genug ist, um beide Werkzeugsätze gleichzeitig in die Bremse zu laden. Um den zweiten 90-Grad-Winkel in der größeren und tieferen V-Öffnung zu bilden, senkt sich die Stempelspitze etwas weiter ab. Dies führt zu einem tieferen Hub, der, wenn er nicht berücksichtigt wird, zu einer Kollision des ersten Werkzeugsatzes führen würde, wodurch sowohl die Werkzeuge als auch die Abkantpresse beschädigt werden und ein ernstes Sicherheitsrisiko für alle in der Nähe befindlichen Personen entstehen würde.

Um dies zu vermeiden, verwenden die Operatoren den ältesten Trick des Buches: Shimming. Insbesondere fügen sie mit der größeren und tieferen V-Öffnung eine provisorische Unterlegscheibe oder Steigleitung unter dem Werkzeugsatz ein, so dass sie mit dem ersten Werkzeugsatz eine gemeinsame Schließhöhe teilt. Dadurch kann der Bediener beide Toolsets gleichzeitig in einem Setup laden, das verhindert, dass das Tooling kollidiert.

Die Verwendung von Unterlegscheiben und Steigrohren scheint zwar recht einfach zu sein, kann jedoch recht komplex sein, was Zeit und beträchtliche Fähigkeiten des Bedieners erfordert. Darüber hinaus können für jedes Setup Shims oder Risers unterschiedlicher Größe erforderlich sein, da unterschiedliche Werkzeuge erforderlich sind, um die gemeinsame Schließhöhe zu erreichen. Dies bedeutet, dass für jedes Setup ein individuelles Shimming für jedes Teil erforderlich ist. Dies ist bei einigen Werkzeugtypen häufiger als bei anderen. Unabhängig davon kann es schlanke Praktiken verursachen und verursacht oft so viele Ausfallzeiten, dass die Teile in mehreren, einfacheren Konfigurationen schneller hergestellt werden können.

Eine bessere Option: Werkzeuge aus derselben Familie

Diese Art des Bühnenbiegens wird normalerweise als eine Lösung für die Mitte der Straße betrachtet und verwendet Werkzeuge derselben Stempelfamilie mit demselben Winkel und derselben V-Öffnung. Der Werkzeug- und Stempelwinkel in jedem Werkzeugsatz muss übereinstimmen. Zum Beispiel könnte ein Bühnenbild einen 90-Grad-Stempel mit zwei 90-Grad-Stempeln aufweisen.

Die Stempel müssen aus derselben theoretischen Schärfehöhenfamilie stammen. Solange die Bediener auf diese Weise mit dem Werkzeug übereinstimmen, können sie gestaffelte Biegungen ausführen. Wenn die Stempel aus derselben Höhenfamilie stammen, die Winkel jedoch nicht übereinstimmen oder wenn die V-Öffnung der Matrize geändert wird, werden die Matrizen nicht gleichzeitig auf den Boden gestellt.

Dies ist sicherlich effizienter als das Shimmen. Bei unterschiedlichen Teileläufen wird jedoch selten dieselbe V-Öffnung und der gleiche Stanzwinkel verwendet. Diese Anordnung bietet keine Flexibilität außerhalb einer einzelnen Werkzeugfamilie.

Die beste Option: Inszenierte Tools

Werkzeuge, die mit üblichen Schließhöhen konstruiert wurden, machen die Verwendung von Unterlegscheiben und Steigrohren überflüssig und bieten mehr Flexibilität als Werkzeugsätze mit den gleichen Werkzeug- und Stanzwinkeln. Die Konstruktion von gestuften Werkzeugen (auch als Werkzeuge mit allgemeiner Schließhöhe bekannt) ermöglicht das Einrichten mehrerer Stanz- und Matrizensätze in einer einzigen Abkantpresse. Mit abgestuften Werkzeugen kann ein einziges Setup eine Kombination aus Winkeln, Versätzen, Abflachwerkzeugen, sogar Schwanenhalsstempeln und Matrizen mit unterschiedlichen V-Öffnungen aufweisen. Nach dem Laden der Werkzeugsätze behandeln die Bediener den Teilrohling einmal und transportieren ihn in einer Reihenfolge von einem Werkzeugsatz zum nächsten.

Teilegeometrie und Werkzeugprofile

Bühnenbiegen kann zu schlankeren Praktiken führen, aber wie bei allen anderen Anwendungen muss ein Hersteller zunächst die Anwendungsvariablen berücksichtigen. Dies beinhaltet die Teilegeometrie. Wenn ein Teil so lang ist wie die Abkantpresse, verwendet ein Bediener nur einen Satz von Werkzeugen. In diesem Fall ist ein gestuftes Biegen offensichtlich nicht möglich. Die Teilegeometrie lässt nur mehrere Werkzeugeinstellungen zu.

Ein weiterer Faktor ist die Anzahl der verschiedenen Werkzeugprofile, die ein Job benötigt. Angenommen, ein Job erfordert viele Werkzeugprofile, für die normalerweise mehrere Werkzeugwechsel erforderlich wären. Wenn ein Hersteller ein Werkzeug inszeniert hat, wäre das Bühnenbiegen der naheliegende Weg. In einem Bühnenbiegeaufbau könnte ein Bediener alle Biegungen für ein Teil vornehmen, ohne das Werkzeug wechseln oder handhaben zu müssen.

Aber was ist, wenn ein Geschäft nicht über solche Werkzeuge verfügt? Wenn für einen Job zahlreiche Werkzeugprofile erforderlich sind, kann das Bühnenbiegen mit Shimming-Methoden der alten Schule dennoch wirtschaftlich sinnvoll sein. Es hängt von zahlreichen Faktoren ab, einschließlich der Teilemenge, der Auftragshäufigkeit, der Dauer des Shimmings, der Wiederholgenauigkeit des stufenweisen Aufbaus sowie der Umstellungszeit, die durch den gestaffelten Biegevorgang entfallen würde.

Außerhalb des Biegens

Eine Abkantpresse führt normalerweise Biegungen mit einem einzigen Werkzeugsatz in der Mitte des Bremsbetts durch, wo die Kräfte gleich sind und Biegungen wahr sind. Das Erstellen von Kurven in der Mitte der Bremse gibt den Bedienern den Vorteil ausbalancierter Kräfte.

Die Bühnenbiegung wirkt sich häufig auf Biegekräfte nicht nur auf die Mitte aus, sondern auch auf der linken und rechten Seite des Pressenbremsbetts, wenn sich der Bediener von einem Werkzeugsatz zum anderen bewegt. Daraus ergibt sich eine weitere Überlegung: Um eine gestaffelte Biegung durchzuführen, sollte eine Abkantpresse eine außermittige Biegung ermöglichen.

Im Allgemeinen können abwärts wirkende Abkantpressen ungleichmäßige Kräfte besser aufnehmen als wirkende Bremsen, da die nach unten wirkenden Systeme zum Ausgleich der Tonnage auf der linken oder rechten Seite der Maschine ausgestattet sind. Eine abwärts wirkende Abkantpresse hat Hydraulikzylinder links und rechts des Trägers. Über die Maschinensteuerung kompensieren diese normalerweise die Tonnage auf der linken oder rechten Seite der Maschine und ermöglichen ein außermittiges Biegen, ohne dass die Maschine heruntergefahren wird.

Aufwärts wirkende Abkantpressen weisen jedoch Mechanismen auf, die die Maschine abstellen, wenn zu viel Tonnage außerhalb der Mitte erfasst wird. Dies bedeutet nicht, dass das außermittige Biegen bei einer aufwärts wirkenden Bremse nicht möglich wäre, aber die Anwendung hätte Einschränkungen hinsichtlich der Biegungslänge und der Tonnage.

Stückzahl und Bestellhäufigkeit

Wenn mehr Teile häufiger hergestellt werden, bietet das Stufenbiegen eine höhere Effizienz. Davon können auch andere Mengen- und Häufigkeitsszenarien profitieren - beispielsweise ein bestimmter komplexer Auftrag, der in geringen Mengen bestellt, aber häufig produziert wird.

Es geht nur darum, die Zeit ohne Wertschöpfung zu untersuchen, einschließlich Ausfallzeiten durch lange Umrüstungen und übermäßiges Materialhandling. Weniger ist am besten.

Hinteranschlag Überlegungen

Moderne CNC-Abkantpressen verfügen über programmierbare Hinteranschläge. Sie bewegen sich sofort vom Werkzeugsatz zum Werkzeugsatz und messen genau eine Kurve nach der anderen. Der moderne mehrachsige Hinteranschlag macht das Biegen der Bühne flexibler als je zuvor.

Das Messen auf alten, Pre- oder Nicht-CNC-Maschinen ist eine andere Geschichte. Die R-Achse des Hinteranschlags, also die Auf- und Abbewegung der Hinteranschlagfinger, stellt die größte Herausforderung dar. Der Hinteranschlag muss auf der R-Achse positioniert sein, damit er auf verschiedenen Schulterhöhen der Matrize messen kann, wo der Bediener den Rohling über die Matrize legt, bevor der Biegezyklus eingeleitet wird.

Um den Hinteranschlag bei Nicht-CNC-Abkantpressen einzustellen, dreht der Bediener eine Handkurbel. Unabhängig davon dauert das Drehen einer Handkurbel normalerweise nicht viel Zeit. Und zum Glück für Pre-CNC-Abkantpressen ist die Einstellung des Hinteranschlags in der Regel minimal oder unnötig, solange die Schulterhöhe der Matrize ähnlich ist. Mit wenigen Ausnahmen unterstützen die meisten Pre-CNC-Abkantpressen das Stufenbiegen, wenn sich die Schulterhöhe der Matrize leicht ändert, solange der Hinteranschlag auf einen Mittelpunkt eingestellt ist.

Fertig in einem

Mit dem Fortschritt der Biegetechnologie, um die Anforderungen der flexiblen Fertigung mit kurzen Durchlaufzeiten zu erfüllen, ist das Stufenbiegen sogar noch durchdringender geworden. Die Offline-Biegeprogrammierung und die 3-D-Simulation können einem Programmierer genau zeigen, wie ein Teil von einem Werkzeugsatz zum anderen geformt wird. Wenn ein zuvor gebildeter Flansch mit einem benachbarten Werkzeug kollidiert, sieht der Programmierer dies, bevor der Auftrag die Abkantpresse erreicht.

Die moderne Steuerung der Bremse zeigt eine 3D-Simulation, die den Bediener durch die Biegeabfolge führt. Einige Abkantpressen verfügen über Fußpedale, die zu der nächsten Biegung fahren, und andere haben LEDs direkt über dem Werkzeug, die genau angeben, wohin der Bediener für die nächste Biegung gehen soll.

Selbst bei älteren Maschinen kann das gestaffelte Werkzeug viel Zeit und Geld sparen. Während das Shimmen in der alten Schule nach wie vor üblich und effektiv ist, haben die Verarbeiter andere Möglichkeiten der Bühnenbiegung. Eine Lösung besteht in der Verwendung von Stempeln gleicher Höhe und gleichem Winkel mit demselben Stempel. Eine andere Lösung ist die Bereitstellung von Werkzeugen.

Letztendlich geht es darum, Zeit zu sparen, indem Materialumschlags- und Umrüstzeiten ohne Wertschöpfung vermieden werden - die klassischen Abfälle. Mit Werkzeugen mit geschlossener Höhe können Fertigungsbetriebe sowohl mit amerikanischen als auch mit europäischen Abkantpressen und mehreren Werkzeugstilen gebogen werden, um jede für einen Auftrag erforderliche Biegung auszuführen. Vereinfacht gesagt ermöglicht das Bühnenbiegen einem Verarbeiter, es in einem zu erledigen.