CNC ベンディングマシンはどのように動作するのですか?コンポーネント、手順、精度の説明

車両の 1 本の燃料ラインは、チューブの 400 mm 以内に 3 つの曲がりを設けることができます。 2 番目の曲がりが目標から 0.5 度外れて着地すると、ラインはポートと接触しなくなり、組み立てが停止します。それはまさに、Cノースカロライナ州 曲げ機が解決するために存在する問題です。どのように動作するかについて簡単に説明すると、マシンはプログラムされたパーツ ファイルを調整されたサーボ モーションに変換します。チューブを正確な長さに供給し、正確な方向に回転させ、正確な角度に曲げると同時に、エンコーダーがすべての軸位置をリアルタイムでコントローラーに報告し、制御システムがスプリングバックを自動的に補正します。コマンド、動作、測定の閉ループが、1 万回の曲げ回数が 1 回目の曲げ回数に匹敵する理由です。

動作原理: 閉ループ制御下で調整された 3 つの軸

チューブのすべての曲がりは、3 つの数値によって完全に定義されます。つまり、チューブが曲がりの間を移動する距離、曲がりの間のチューブの回転、および曲がり角度自体です。機械製造者はこれらの軸に Y、B、C というラベルを付けます。パート プログラムは単にこれらの値を順番に並べたリストです。コントローラーはそのリストをサーボ モーターの動作コマンドに変換し、モーターはキャリッジ、コレット、ベンド アームを駆動し、各軸のエンコーダーが実際の位置を毎秒数千回報告します。実際の位置が目標位置からずれた場合、コントローラは同じ周期内でそれを補正します。

この閉ループは、Cノースカロライナ州 を ノースカロライナ州 および手作業から分離するものです。 NC マシンは機械的な停止によって設定された位置に到達しますが、手動の曲げはオペレーターの目とレバーの感覚に依存します。 CNC マシンが独自に測定、比較、調整を行うため、バッチ全体にわたって精度が維持されます。以下の説明は、私たちが最もよく知っている機器群であるチューブ＆パイプに使用される回転絞り法に従っています。板金用の CNC プレス ブレーキは、異なるツールに同じ制御ロジックを適用します。

作業を行うコアコンポーネント

コントローラーとサーボドライブ

コントローラはパート プログラムを一連の曲げレコードとして保存し、それぞれの保持距離、回転、角度、速度データを保存します。そこからはドライブが引き継ぎます。フルサーボマシンでは、サーボモーターとボールネジが曲げ軸自体を含むすべての軸の位置を決めるため、動作はスムーズで、測定可能で、再現可能です。油圧機械は依然として曲げ力を与えるためにポンプとシリンダーを使用していますが、エンコーダーはあらゆる最新の設計における位置フィードバックを処理します。完全なサーボ設計は、より速く反応し、よりクリーンに動作し、より厳密な繰り返し精度を保持するため、精密なチューブ作業を支配します。

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曲げを形作るツールセット

5 つのツールが物理的な作業を行います。曲げダイは曲げ半径を設定し、チューブにその形状を与えます。クランプダイはチューブを曲げダイに対して掴み、2 つが一緒に回転します。圧力ダイは曲がりの外側に沿って動き、まっすぐな脚をサポートします。チューブの内側では、曲げ部分にしわが寄ったり崩れたりしないようにマンドレルがボアをサポートし、ワイパー ダイが接線点に位置して内側半径に形成されるしわを防ぎます。曲げの品質が決まるのは工具の選択であり、マルチスタックダイのセットアップにより、手動で工具を交換することなく、1 つの部品で複数の半径を設定できます。

位置決めと測定

キャリッジ上の測定エンコーダはチューブがどのくらい送られたかを正確に追跡し、ロータリーエンコーダはチューブの回転を記録し、角度エンコーダは曲がり自体を追跡します。より高い仕様のマシンでは、曲げ後の角度測定が追加され、指令された角度と達成された角度の間の最後のギャップが埋められます。

曲げサイクルのステップバイステップ

すべての部分で、マシンは同じシーケンスを実行します。

1. パーツをプログラムします。オペレータは、増分距離、回転、角度などの曲げデータを入力またはインポートします。コントローラーは、何かが動く前にプログラムの衝突をチェックします。
2. 荷重をかけてクランプします。チューブはマンドレル上をスライドし、キャリッジ コレット内の後部ストップにクランプされます。
3. 餌。キャリッジは、プログラムされた距離だけチューブを前方に押します。
4. 回転させます。コレットはプログラムされた方向にチューブを回転させ、次の曲げが正しい平面に到達するようにします。
5. 曲げる。クランプダイがチューブを曲げダイまで掴み、加圧ダイが前進し、マンドレルとワイパーダイが壁を支えながら、ベンドダイがプログラムされた角度で回転します。
6. リリースとインデックス。ダイが開き、キャリッジが次の曲げ位置に移動し、部品が完成するまでこのシーケンスが繰り返されます。

ステップ 3 ～ 6 は連続して実行されるため、1 回の処理で 6 つの曲げと 3 つの回転を含むパーツが得られます。 2 つの曲げヘッドを備えた機械が長いチューブの両端から同時に作業し、複数の平面に曲げがある 3D 部品が溶接アセンブリではなく単一のコンポーネントとして製造されます。より広範な用語を 1 か所にまとめておきたい場合は、次のガイドを参照してください。 CNC曲げとは何ですか プロセスをより高いレベルでカバーします。

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スプリングバック: なぜ機械は意図的に過剰に曲げられるのか

金属は弾性があります。曲げダイがチューブを解放すると、材料は元の形状に向かって跳ね返ります。材料、壁の厚さ、曲げ半径に応じて、通常は 1 ～ 5 度戻ります。 CNC 曲げ機は、オーバーベンドによってこれに答えます。コントローラーは、スプリングバック後にパーツがターゲットに着地するように、わずかに大きな角度を指令します。最新のシステムはさらに一歩進んでいます。角度測定システムが完成した曲げをチェックし、その結果をコントローラーにフィードバックすると、機械はオペレーターの入力なしに部品ごとに補正を調整します。

上のグラフは、適度な半径で曲げられた一般的なチューブ材料の一般的なスプリングバック値を示しています。銅などの柔らかい材料は回復が遅くなりますが、高強度低合金鋼は 5 度以上跳ね返る可能性があります。特定の機械の正確な値は、半径と直径の比、壁係数、工具の状態にも依存するため、これらの数値は固定定数ではなく計画値として扱ってください。最も重要なのは、制御システムがその数値をどのように扱うかです。 CNC マシンは各部品の補正値を保存し、それを自動的に適用し、測定結果から補正します。この閉じた補正ループにより、機械は生産工程全体にわたって 0.5 度のウィンドウを保持することができます。

油圧式、サーボ電気式、またはハイブリッド: ドライブの選択

どちらの駆動コンセプトも、曲げ力をどのように加えるかという同じ質問に答えますが、適した作業は異なります。油圧機械は非常に高い力を供給するため、肉厚で直径の大きなチューブのデフォルトの選択肢となっています。サーボ電気機械はすべての軸にモーターを搭載しており、サイクル速度、エネルギー使用量、クリーンさの点で優れています。ハイブリッドは油圧曲げ軸とサーボ位置決めを組み合わせたもので、ミッドレンジ機器の一般的な妥協案です。

数字が示すもの: 精度と能力

CNC 制御が実際に何を購入するかを確認する最も明確な方法は、3 つの制御世代を並べて見ることです。

棒グラフは、3 つの制御世代にわたる一般的な曲げ角度の許容差を比較しており、小さいほど優れています。手動曲げはオペレーターのスキルとセットアップの品質に依存するため、約 2 度の許容誤差が現実的な製造上の期待値となります。 NC マシンは機械的な停止とより一貫した位置決めを追加し、その数値を約 0.5 度まで下げます。サーボ軸とスプリングバック補償を備えた CNC マシンは、通常、繰り返し作業で 0.2 度以上の値を維持します。いくつかの曲げがある部品では、小さな角度誤差が重なり、0.5 度から 0.2 度の間のギャップが下流のフィットと仕上げに直接現れます。工具の状態や材料のバッチも影響するため、これらは保証値ではなく典型的な生産値です。

レーダー チャートは、0 から 10 までの例示的な評価を使用して、6 つの実用的な次元にわたって同じ 3 つの制御タイプをスコア付けします。CNC 曲げは、精度、再現性、複雑な形状能力、およびオペレーターのスキルからの独立性をリードしており、これはまさにミッション クリティカルな部品に求められるものです。手作業は依然として、非常に単純な部品、短期間の稼働、および 1 回限りの修理でその役割を果たしており、エネルギー使用量と低投資が有利になります。 NC はその中間に位置し、資本予算が厳しい場合に単純な繰り返し曲げを行う場合には依然として賢明な選択肢です。正しい答えは、単一のスコアではなく、部品の組み合わせ、バッチ サイズ、許容差の要求によって決まります。チャートをスクリーニング ツールとして使用し、自分のチューブを試しに曲げて決定を確認します。

スループット: 製造現場で何が変わるのか

縦棒グラフは、8 時間シフトでの 3 曲げ鋼管部品の標準的な生産量を比較しています。オペレーターが一つ一つ設定、確認、調整を行うため、手作業での生産部品数は約120点にも及びます。 NC マシンは角度設定の作業を省略し、出力を約 350 個の部品に引き上げます。自動供給機能を備えた CNC マシンはサイクルをさらに短縮し、はるかに少ない監視で動作し、同じウィンドウ内で約 700 個の部品に到達します。実際の結果は、チューブの長さ、曲げの数、壁の厚さ、機械周囲のローディング自動化のレベルによって異なります。このグラフをキャパシティ プランニングの桁として扱い、それを独自のサイクル タイム調査で確認してください。

機械と部品のマッチング

CNC 曲げ機の指定は、パンフレットではなく部品から始まります。曲げる必要があるチューブの最大直径と壁の厚さ、最もきつい半径、部品ごとの曲げと回転の数を修正します。厚肉で大径の作業には頑丈なフレームと強力な曲げ軸が必要ですが、薄肉の精密作業にはマンドレル ツールと完全なサーボ軸が必要です。マルチスタックダイと素早い切り替えによる多品種生産の利点と、安定した大量部品の供給自動化に加え、上流と下流の切断、面取り、端部成形との統合が正当化されます。バイヤーがスキップしがちな調達詳細の 1 つは、サプライヤーに出荷前に機械をどのように検証するかを尋ねることです。工場および現場での受け入れテスト、重要部品の社内機械加工、および 90 日から 120 日などの予測可能な納期は、どの仕様書よりもお客様が受け取る機械についてより多くのことを物語ります。

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では、CNC ベンディングマシンはどのように動作するのでしょうか?パーツ プログラムを読み取り、サーボ精度で 3 つの調整された軸を駆動し、一致する一連のダイ間でチューブを成形し、スプリングバックを克服するために独自の結果を測定します。コマンド、動作、測定のループによって、ある長さのチューブが再現可能な精密コンポーネントに変わります。独自の部品の装置を評価している場合は、チューブの仕様とバッチサイズを当社に送ってください。 見積もりを依頼する そのため、当社のエンジニアはお客様の作業に適切な構成を適合させることができます。