Rationalisez le pliage des tôles fortes sur la presse plieuse

Jan 21, 2024

Rendre le pliage de plaques lourdes plus efficace ne se limite pas à déplacer efficacement le matériau vers et depuis la presse plieuse. Le positionnement, la mesure et le réglage de la pièce affectent également la stabilité et la répétabilité du pliage.

Pour les fabricants de métaux lourds utilisant des presses plieuses à fort tonnage, le rapport entre le temps de manipulation des matériaux et le temps de formage est étonnamment élevé. Rendre le pliage de plaques lourdes plus efficace ne se limite pas à déplacer efficacement le matériau vers et depuis la presse plieuse. Le positionnement, la mesure et le réglage de la pièce affectent également la stabilité et la répétabilité du pliage.

C'est la réalité pour un nombre croissant d'ateliers qui se tournent vers les presses plieuses de 400 tonnes ou plus pour plier de plus grandes longueurs d'aciers à haute résistance à la traction à la recherche de composants structurels plus légers et d'une fabrication à moindre coût par pièce. Heureusement, une liste croissante d'accessoires de machines et de dispositifs d'automatisation peut alléger la charge.

Dans de nombreuses applications critiques, la distorsion des matériaux est l'ennemi numéro 1 en matière de qualité des pièces. Moins il y a de distorsion, meilleure est la qualité du virage. Une façon de minimiser la distorsion est de mieux supporter votre matériel.

Pour maintenir la pièce sur une trajectoire régulière pendant le pliage, essayez d'utiliser des supports de tôle. Placés devant (et parfois derrière) la presse plieuse, ces dispositifs renforcent la tôle lors du pliage. Le bras de support est entièrement en contact avec le matériau, empêchant l'affaissement du matériau (en particulier dans les tôles plus minces). Les suiveurs robustes peuvent supporter de grandes pièces pesant jusqu'à plusieurs milliers de livres, selon la marque et le modèle du système. Les supports peuvent comprendre un suiveur de feuille à l'avant et à l'arrière de la machine et un suiveur fixe ou mobile au milieu de la machine.

L'opérateur fait glisser les supports en position et les active via le contrôleur de la machine. Les supports de feuilles suivent un processus synchronisé, connaissant exactement l'angle qu'ils doivent suivre et la vitesse de la machine. Ils peuvent supporter la largeur totale de la pièce à l'aide de deux moteurs internes : un axe se déplace verticalement et un autre tourne ou pivote.

Sur les presses plieuses extra-larges, jusqu'à quatre supports de feuilles sur l'axe T ne sont pas rares. Le nombre d'axes T dépend de la longueur de la machine et de la longueur, de la largeur et du poids de la pièce. La presse plieuse de 3 000 tonnes enFigure 1 utilise trois dispositifs de support de matériel robustes réglables à l'avant et à l'arrière sur la longueur de la machine. Ensemble, ils servent de support de table pour la manipulation des assiettes.

Les suiveurs de feuille peuvent fonctionner en combinaison avec le système de pliage adaptatif d'une presse plieuse. La plupart des fabricants de presses plieuses proposent les deux accessoires, mais souvent les appareils fonctionnent indépendamment l'un de l'autre. Le processus de pliage le plus efficace utilise les deux accessoires de concert pour obtenir une précision reproductible.

La manipulation aisée de la pièce est extrêmement importante. Plus il est facile de déplacer la pièce, plus vous avez l'assurance d'avoir correctement mesuré, ce qui se traduit par une meilleure précision de pliage.

Le cintrage de grandes plaques nécessite un meilleur support du matériau à l'avant et à l'arrière de la machine. En fait, il est logique d'avoir un support de matériau à l'arrière de la machine, car il est plus facile et beaucoup moins laborieux de pousser le matériau contre une butée que de le tirer. C'est aussi une question de sécurité pour l'opérateur. Il est préférable que la plaque s'éloigne de l'opérateur, en poussant plutôt qu'en tirant le matériau. De plus en plus, les presses plieuses à fort tonnage ont des jauges de poussoir à l'avant et à l'arrière de la machine ainsi que des extracteurs pour pousser les pièces à l'extérieur de la machine vers une ligne de transport.

Une fois que le matériau est positionné sur la presse plieuse, la mesure, le pliage et le contrôle en cours de processus prennent toute l'histoire. Pour produire des plis droits, les presses plieuses à fort tonnage et à lit long nécessitent un système de bombage, qui aide à maintenir l'angle de pli constant sur toute la longueur de la pièce. Plus le lit est long, plus la déviation de la machine est importante. Et plus le tonnage de la machine est élevé, plus le besoin de compensation de déviation est important.

FIGURE 1Trois suiveurs robustes sont conçus pour supporter les matériaux lourds pendant le formage

La déflexion du lit et du vérin sous charge de flexion est inhérente au processus de pliage, quelle que soit la taille ou le tonnage de la presse plieuse. Une telle déviation peut provoquer un angle de courbure incohérent sur la longueur de la pièce, variant du centre aux extrémités. Cette distorsion peut généralement être compensée automatiquement avec un seul lit de couronnement CNC symétrique (axe V), une caractéristique intégrée de nombreuses presses plieuses à fort tonnage.

La dynamique change, cependant, lors du pliage de pièces très longues où des erreurs de pliage dues à la variation du matériau peuvent être observées, en particulier dans les profils de pièces non symétriques. Pour ces applications, des systèmes de bombage intelligents (voirFigure 2) traitent des variations d'épaisseur du matériau et des propriétés du matériau telles que l'écrouissage, qui peuvent influencer le résultat de l'angle de pliage ainsi que la cohérence de l'angle de pliage sur la longueur de la pièce.

Dans ces systèmes, la CNC calcule le bombement et compense automatiquement la déviation en déplaçant une unité de coin. Au-dessus des cales se trouvent des segments de réglage transversaux, tous activés individuellement par un servo-actionneur hydraulique dédié. Chaque actionneur reçoit une commande de la CNC en fonction de la compensation souhaitée.

Le système calcule l'exigence de compensation en fonction de l'épaisseur de tôle, des variations d'épaisseur de tôle, des variations de matériau, de l'usure de l'outil et d'autres facteurs identifiés par le système de pliage adaptatif. La commande affiche graphiquement la position de chaque segment et calcule le bombement nécessaire en fonction de la valeur d'angle obtenue par le système de cintrage adaptatif.

De nos jours la grande majorité des presses plieuses, peu importe le tonnage, sont vendues avec un système de pliage adaptatif. Un système de surveillance d'angle en cours de processus adapte la position du vérin en temps réel pour obtenir un cintrage précis. Cela élimine les tests manuels de pliage et les corrections. Les rebuts sont réduits, tout comme l'implication de l'opérateur. Un véritable système de mesure d'angle en temps réel, qui ne devrait pas augmenter de manière significative le temps de cycle, fournit une rétroaction à la commande de la machine pour le positionnement du vérin afin de produire un cintrage précis sans compensation secondaire.

Certaines applications utilisent une combinaison de bombage intelligent, de flexion adaptative et de suiveurs de matériaux. De tels systèmes peuvent être conçus pour compenser des variations significatives de matériaux, manipulant même des matériaux à haute résistance à la traction ou ceux avec des valeurs de retour élastique élevées de 30 ou 40 degrés. Des cales individuelles sont positionnées pour fournir un ajustement local à certains intervalles sur la longueur du lit. Les suiveurs maintiennent le matériau en position et le système de cintrage adaptatif mesure et s'ajuste pour créer un cintrage précis et reproductible.

La distorsion se produit également lors de la rotation, de la rotation, du levage et du positionnement du matériau.

Avoir plus de points de référence de mesure lors du pliage de pièces plus grandes ou plus longues permet de résoudre les problèmes liés à la déformation ou à la distorsion du matériau. Le système hydraulique et le couronnement fournissent l'angle de courbure correct, tandis que la butée arrière garantit que la taille correcte est produite. De plus en plus, les presses plieuses de fort tonnage sont équipées d'une butée arrière modulaire (voirfigure 3), souvent en configuration 6 ou 9 axes avec des repères de mesure tous les 2,5 à 3,5 mètres.

L'un des avantages d'une butée arrière modulaire est qu'elle offre une troisième butée. Lorsque le matériau est poussé contre deux butées (les doigts extérieurs), il est difficile, voire impossible, pour l'opérateur de voir la déformation du matériau telle que la courbure. L'utilisation de trois arrêts aide l'opérateur à repérer facilement la distorsion. L'ajout d'un vérin hydraulique à l'avant de la machine pour pousser le matériau contre l'antidériveur et l'antidériveur central empêche la distorsion et aide à former un angle droit et précis.

La manutention des matériaux sur les grandes presses plieuses pose un risque évident pour la sécurité, tout comme la configuration et le changement d'outillage. Et, bien sûr, l'amélioration du chargement et du déchargement des gros outils lourds peut grandement améliorer le rendement.

FIGURE 2Les systèmes de bombage intelligents calculent le bombage requis et compensent automatiquement la déviation.

Ici, un système appelé entrepôt d'outillage peut aider. Ce n'est pas un entrepôt littéral mais plutôt une unité de logement d'outillage qui se connecte à la presse plieuse. Cela vaut la peine d'être considéré pour les fabricants qui utilisent une variété de rayons de poinçon et d'ouvertures de matrice en V ainsi qu'une variété de segments d'outils étroits. Plus il y a d'outillage disponible, plus ces opérations peuvent être flexibles.

Au lieu de changer les outils de manière traditionnelle, les opérateurs font simplement glisser les poinçons et les matrices de l'entrepôt à la machine ou vice versa. À l'aide d'un seul doigt, ils peuvent faire glisser de lourds outils sectionnés dans et hors de la machine. La longueur maximale de chaque outil dépend de la conception de l'entrepôt.

Figure 4 montre un système d'entrepôt d'outillage dans lequel les poinçons et les matrices sont transférés vers et depuis la machine à l'aide d'unités à rouleaux. Le système stocke les outils en rangées de 60 po de long et peut contenir jusqu'à 11 rangées de poinçons et jusqu'à cinq ou six rangées de matrices, selon la largeur des matrices.

L'entrepôt peut également être contrôlé par la CNC (voirFigure 5 ). En fait, certains systèmes d'entrepôt d'outillage CNC peuvent être conçus pour s'asseoir entre deux presses plieuses afin qu'ils puissent alimenter les poinçons et les matrices aux deux machines.

Un autre exemple d'"outillage en mouvement" est la matrice CNC V, qui peut être particulièrement utile lors de la formation de pièces longues (voirFigure 6 ). Conçue pour les applications lourdes, la matrice CNC V permet un réglage facile de l'ouverture. Avec les matrices CNC V fonctionnant en combinaison avec le système de bombage intelligent du frein, la commande identifie les points faibles du matériau et compense pour assurer la précision du pliage.

Les dispositifs d'extraction peuvent aider. Par exemple, la configuration dansFigure 7 utilise un système d'extraction pour retirer de la machine les composants de forme longue. Pendant que le système travaille pour extraire la pièce, l'opérateur positionne le pont roulant pour livrer la plaque suivante à la presse plieuse.

Certaines applications utilisent des systèmes de manutention tiers. L'un de ces systèmes a été conçu avec des manipulateurs de pièces à usage intensif qui se soulèvent à l'aide d'air comprimé. Conçu pour fonctionner avec une gamme de produits industriels, le manipulateur équilibre la charge puis soulève, déplace, saisit, tourne, tourne, suit et positionne la pièce. Actionnés manuellement, ces systèmes simples, qui peuvent être intégrés dans la presse elle-même, offrent un moyen efficace de charger le matériau d'une palette au frein.

Pour les fabricants de pièces lourdes fabriquant un produit dédié, l'objectif est de conserver la plus grande efficacité du flux de processus. Cela nécessite un niveau d'automatisation plus élevé.

Un fabricant de grues hydrauliques (voirFigure 8 ), chacun en acier à haute résistance, destiné à manipuler, positionner et former des bras de grue avec une grande précision à moindre coût. À cette fin, l'entreprise a investi dans un système de formage complet et hautement automatisé.

Un robot transporte le flan découpé au laser d'une unité de stockage d'entrepôt à l'avant d'une presse plieuse de 1 000 tonnes avec une longueur de pliage de plus de 20 pieds. Le système automatisé plie la plaque à un temps de cycle moyen de 5 minutes. Une fois formée, la pièce est automatiquement extraite du côté de la presse plieuse et est transportée par un robot vers un système de numérisation 3D pour un contrôle de qualité, puis vers une station de soudage robotisée pour le traitement final.

FIGURE 3Les butées arrière modulaires offrent une troisième butée, qui peut aider les opérateurs à repérer la déformation de la pièce.

La presse plieuse utilise un système de pliage adaptatif avancé. Ses modules multiaxes positionnent la pièce et mesurent l'angle. Les informations numériques sont transmises à la CNC, qui effectue automatiquement les ajustements nécessaires à la position de la pièce et du vérin pour produire le profil correct. Les variations ne s'accumulent pas mais sont plutôt compensées dans les étapes de pliage suivantes.

Le système de pliage adaptatif s'ajuste en temps réel et manipule automatiquement la pièce via des modules de positionnement. Cette opération clé en main contraste fortement avec le processus précédent du fabricant, qui nécessitait l'utilisation de gabarits, de lignes de pliage tracées et la manipulation manuelle de la pièce à l'aide d'un pont roulant et d'accessoires de levage. Le nouveau système a amélioré la précision des pièces de 50 %.

La création d'un processus de formage plus stable et reproductible pour les tôles fortes nécessite une approche globale. Les dispositifs de manutention de matériaux utilisés avant et après le formage, le bombage intelligent, la mesure et le contrôle d'angle en cours de processus, la contre-mesure innovante et d'autres accessoires, appliqués individuellement ou ensemble, modifient la trajectoire de flexion du risque de créer des rebuts extrêmement coûteux à l'assurance de la précision de la première pièce-bonne-pièce.

Bien que ces accessoires nécessitent des investissements conséquents, le retour sur investissement est immédiat et significatif : meilleur contrôle des processus, productivité accrue et sécurité améliorée.