Máy chấn gấp kim loại là xương sống của ngành công nghiệp gia công kim loại hiện đại, cho phép biến đổi các tấm kim loại phẳng thành các hình dạng và cấu trúc phức tạp. Từ các bộ phận ô tô đến các thiết bị gia dụng, tính linh hoạt của những chiếc máy này là vô song. Nhưng chính xác thì chúng hoạt động kỳ diệu như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về hoạt động bên trong của máy uốn tấm kim loại và khám phá cơ chế đằng sau độ chính xác và hiệu quả của chúng.
Tấm kim loại bị uốn cong khi nó bị ép giữa hai dụng cụ bằng máy ép thủy lực: dụng cụ phía trên (được gọi là đục) và dụng cụ phía dưới (được gọi là khuôn). Máy ép thủy lực điều khiển chuyển động của đục hoặc khuôn và cung cấp lực ép bằng cách sử dụng các xi lanh thủy lực hoặc động cơ servo điện. Góc uốn chủ yếu được xác định bởi độ sâu thâm nhập của đục bên trong khuôn.
Lực tối đa do máy ép thủy lực cung cấp xác định độ dài uốn tối đa cho sự kết hợp của độ dày của tấm kim loại, bán kính uốn và góc uốn. Lực cần thiết để uốn tấm kim loại tăng theo chiều dài uốn, góc uốn ngoài và độ dày của tấm kim loại, và giảm khi bán kính uốn tăng. Máy ép thủy lực của Hydram có nhiều khả năng khác nhau và có thể uốn tối đa 4 mét và lực tối đa 250 tấn.
Các thành phần có độ phức tạp khác nhau, từ các bộ phận chỉ uốn cong một lần, đến các bộ phận uốn cong nhiều lần với nhiều chiều dài mặt bích. Máy ép thủy lực hiện đại được trang bị các chốt chặn có thể điều chỉnh, được điều khiển bởi động cơ servo, các thành phần được cung cấp bằng tay hoặc bộ điều khiển rô bốt. Chốt chặn càng gần dụng cụ thì mặt bích tạo ra càng ngắn và ngược lại.
Trên các bộ phận phức tạp, các điểm dừng sau mỗi lần uốn cong sẽ điều chỉnh theo khoảng cách tương ứng cần thiết cho lần uốn tiếp theo. Chuyển động của các điểm dừng và dụng cụ ép phanh được đồng bộ hóa bởi bộ điều khiển CNC. Các chương trình CNC có thể được tạo trực tuyến trên giao diện người dùng máy hoặc bằng gói phần mềm lập trình ngoại tuyến (hoặc CAD/CAM).
Có nhiều loại dụng cụ ép thủy lực phù hợp với các nhiệm vụ uốn tấm kim loại khác nhau. Các đặc điểm của dụng cụ trên và dưới thay đổi tùy theo yêu cầu của thành phần tấm kim loại. Một số ví dụ uốn được minh họa bên dưới:
Kim loại dày hơn thường được xử lý với bán kính uốn lớn hơn và điều này có thể đạt được bằng cách tăng bán kính dụng cụ trên cùng và khoảng cách giữa lỗ khuôn – hay chiều rộng chữ V.
+ Dụng cụ uốn kim loại tấm kim loại dày
Các thành phần đòi hỏi góc uốn cong sắc nét đòi hỏi dụng cụ "uốn cong quá mức". Cả dụng cụ trên và dưới trong trường hợp này đều có góc nhọn hơn.
+ Dụng cụ uốn cong kim loại tấm trên góc nhọn
Các thành phần có nhiều hơn một lần uốn cong thường yêu cầu dụng cụ trên cùng đặc biệt để cung cấp khoảng hở cho các mặt bích hiện có. Nếu không có khoảng hở này, thành phần sẽ va chạm với dụng cụ trước khi hoàn tất thao tác uốn cong tiếp theo. Loại dụng cụ này thường được gọi là cổ ngỗng.
+ Dụng cụ uốn tấm kim loại có khoảng cách hẹp
Để cung cấp khoảng hở trong những trường hợp cực đoan, dụng cụ trên cùng có thể được treo từ thanh máy ép phanh bằng kẹp đã sửa đổi. Các kẹp mở rộng này cung cấp khoảng hở lớn hơn nhiều cho các mặt bích lớn, miễn là máy uốn kim loại có chiều dài hành trình đủ để chứa chiều cao tổng thể của dụng cụ.
Khi thiết kế các thành phần kim loại tấm có nếp gấp hoặc uốn cong, cần phải tạo ra một mẫu phẳng hoặc phát triển phôi của bộ phận. Phôi này sau đó được cắt bằng laser hoặc đột CNC trước khi đến máy ép phanh để gấp. Khi tạo phôi, điều quan trọng là thiết kế phải tính đến bán kính uốn cong được tạo thành bởi dụng cụ ép phanh. Bán kính uốn cong có tác dụng làm giảm kích thước phôi đã phát triển. Bán kính càng lớn, phôi càng nhỏ, như thể hiện trong ví dụ dưới đây:
Bán kính uốn thay đổi tùy theo độ dày vật liệu và dụng cụ dùng để uốn vật liệu. Do đó, điều quan trọng là nhà thiết kế phải biết dụng cụ nào sẽ được sử dụng để uốn vật liệu và đánh giá tốt tác động của dụng cụ này lên bán kính uốn. Tương tự như vậy, để đảm bảo độ chính xác của thành phần uốn, người vận hành máy uốn kim loại cần biết bán kính mà bộ phận được thiết kế để có thể lựa chọn dụng cụ chính xác.
1. Thiết lập: Người vận hành chọn dụng cụ thích hợp và nhập thông số uốn vào hệ thống điều khiển CNC.
2. Chuẩn bị vật liệu: Tấm kim loại được đưa vào máy và căn chỉnh với thước đo phía sau.
3. Uốn cong: Các xi lanh thủy lực tác dụng lực vào đầu đột, ép đầu đột vào khuôn và uốn cong tấm kim loại theo góc mong muốn.
4. Bù độ nảy ngược: Một số vật liệu có hiện tượng nảy ngược, nghĩa là chúng trở về hình dạng ban đầu sau khi uốn. Các hệ thống CNC tiên tiến có thể bù độ nảy ngược để đạt được góc uốn chính xác.
5. Dỡ hàng: Sau khi quá trình uốn hoàn tất, chi tiết hoàn thiện sẽ được lấy ra khỏi máy để tiếp tục gia công hoặc lắp ráp.
Châng gấp tấm kim loại là quá trình sản xuất mà hầu hết các vỏ bọc, hộp điện, giá đỡ và linh kiện được tạo thành thông qua việc sử dụng một loại máy được gọi là máy ép phanh CNC. ( Máy uốn tấm cũng có thể được sử dụng, mặc dù hoạt động của chúng nằm ngoài phạm vi của tính năng này.)
Bài viết liên quan:
Máy chấn gấp kim loại tấm hoạt động như thế nào?
Tấm kim loại bị uốn cong khi nó bị ép giữa hai dụng cụ bằng máy ép thủy lực: dụng cụ phía trên (được gọi là đục) và dụng cụ phía dưới (được gọi là khuôn). Máy ép thủy lực điều khiển chuyển động của đục hoặc khuôn và cung cấp lực ép bằng cách sử dụng các xi lanh thủy lực hoặc động cơ servo điện. Góc uốn chủ yếu được xác định bởi độ sâu thâm nhập của đục bên trong khuôn.
Khả năng của máy chấn gấp kim loại tấm
Lực tối đa do máy ép thủy lực cung cấp xác định độ dài uốn tối đa cho sự kết hợp của độ dày của tấm kim loại, bán kính uốn và góc uốn. Lực cần thiết để uốn tấm kim loại tăng theo chiều dài uốn, góc uốn ngoài và độ dày của tấm kim loại, và giảm khi bán kính uốn tăng. Máy ép thủy lực của Hydram có nhiều khả năng khác nhau và có thể uốn tối đa 4 mét và lực tối đa 250 tấn.
Thiết kế và độ phức tạp của bộ phận kim loại tấm
Các thành phần có độ phức tạp khác nhau, từ các bộ phận chỉ uốn cong một lần, đến các bộ phận uốn cong nhiều lần với nhiều chiều dài mặt bích. Máy ép thủy lực hiện đại được trang bị các chốt chặn có thể điều chỉnh, được điều khiển bởi động cơ servo, các thành phần được cung cấp bằng tay hoặc bộ điều khiển rô bốt. Chốt chặn càng gần dụng cụ thì mặt bích tạo ra càng ngắn và ngược lại.
Trên các bộ phận phức tạp, các điểm dừng sau mỗi lần uốn cong sẽ điều chỉnh theo khoảng cách tương ứng cần thiết cho lần uốn tiếp theo. Chuyển động của các điểm dừng và dụng cụ ép phanh được đồng bộ hóa bởi bộ điều khiển CNC. Các chương trình CNC có thể được tạo trực tuyến trên giao diện người dùng máy hoặc bằng gói phần mềm lập trình ngoại tuyến (hoặc CAD/CAM).
- Dụng cụ ép phanh
Có nhiều loại dụng cụ ép thủy lực phù hợp với các nhiệm vụ uốn tấm kim loại khác nhau. Các đặc điểm của dụng cụ trên và dưới thay đổi tùy theo yêu cầu của thành phần tấm kim loại. Một số ví dụ uốn được minh họa bên dưới:
Kim loại dày hơn thường được xử lý với bán kính uốn lớn hơn và điều này có thể đạt được bằng cách tăng bán kính dụng cụ trên cùng và khoảng cách giữa lỗ khuôn – hay chiều rộng chữ V.
+ Dụng cụ uốn kim loại tấm kim loại dày
Các thành phần đòi hỏi góc uốn cong sắc nét đòi hỏi dụng cụ "uốn cong quá mức". Cả dụng cụ trên và dưới trong trường hợp này đều có góc nhọn hơn.
+ Dụng cụ uốn cong kim loại tấm trên góc nhọn
Các thành phần có nhiều hơn một lần uốn cong thường yêu cầu dụng cụ trên cùng đặc biệt để cung cấp khoảng hở cho các mặt bích hiện có. Nếu không có khoảng hở này, thành phần sẽ va chạm với dụng cụ trước khi hoàn tất thao tác uốn cong tiếp theo. Loại dụng cụ này thường được gọi là cổ ngỗng.
+ Dụng cụ uốn tấm kim loại có khoảng cách hẹp
Để cung cấp khoảng hở trong những trường hợp cực đoan, dụng cụ trên cùng có thể được treo từ thanh máy ép phanh bằng kẹp đã sửa đổi. Các kẹp mở rộng này cung cấp khoảng hở lớn hơn nhiều cho các mặt bích lớn, miễn là máy uốn kim loại có chiều dài hành trình đủ để chứa chiều cao tổng thể của dụng cụ.
Khi thiết kế các thành phần kim loại tấm có nếp gấp hoặc uốn cong, cần phải tạo ra một mẫu phẳng hoặc phát triển phôi của bộ phận. Phôi này sau đó được cắt bằng laser hoặc đột CNC trước khi đến máy ép phanh để gấp. Khi tạo phôi, điều quan trọng là thiết kế phải tính đến bán kính uốn cong được tạo thành bởi dụng cụ ép phanh. Bán kính uốn cong có tác dụng làm giảm kích thước phôi đã phát triển. Bán kính càng lớn, phôi càng nhỏ, như thể hiện trong ví dụ dưới đây:
Bán kính uốn thay đổi tùy theo độ dày vật liệu và dụng cụ dùng để uốn vật liệu. Do đó, điều quan trọng là nhà thiết kế phải biết dụng cụ nào sẽ được sử dụng để uốn vật liệu và đánh giá tốt tác động của dụng cụ này lên bán kính uốn. Tương tự như vậy, để đảm bảo độ chính xác của thành phần uốn, người vận hành máy uốn kim loại cần biết bán kính mà bộ phận được thiết kế để có thể lựa chọn dụng cụ chính xác.
- Quá trình uốn
1. Thiết lập: Người vận hành chọn dụng cụ thích hợp và nhập thông số uốn vào hệ thống điều khiển CNC.
2. Chuẩn bị vật liệu: Tấm kim loại được đưa vào máy và căn chỉnh với thước đo phía sau.
3. Uốn cong: Các xi lanh thủy lực tác dụng lực vào đầu đột, ép đầu đột vào khuôn và uốn cong tấm kim loại theo góc mong muốn.
4. Bù độ nảy ngược: Một số vật liệu có hiện tượng nảy ngược, nghĩa là chúng trở về hình dạng ban đầu sau khi uốn. Các hệ thống CNC tiên tiến có thể bù độ nảy ngược để đạt được góc uốn chính xác.
5. Dỡ hàng: Sau khi quá trình uốn hoàn tất, chi tiết hoàn thiện sẽ được lấy ra khỏi máy để tiếp tục gia công hoặc lắp ráp.
Lời kết
Châng gấp tấm kim loại là quá trình sản xuất mà hầu hết các vỏ bọc, hộp điện, giá đỡ và linh kiện được tạo thành thông qua việc sử dụng một loại máy được gọi là máy ép phanh CNC. ( Máy uốn tấm cũng có thể được sử dụng, mặc dù hoạt động của chúng nằm ngoài phạm vi của tính năng này.)
Bài viết liên quan: