Entender los frenos de prensa modernos

¿Te suena esto familiar? Un operador está trabajando con una prensa mecánica, que tiene un pistón que tiene que completar su ciclo completo y una velocidad de ciclo de carrera que no se puede ajustar, pero antes de que pueda comenzar, tiene que calcular el margen de curvatura adecuado y k factor para el trabajo.

Si eso te suena familiar, has estado alrededor presionando los frenos durante bastante tiempo, o tienes un buen conocimiento de cómo solía ocurrir la flexión en los talleres de fabricación. Probablemente también sepa que la flexión no se hace de esa manera en su mayor parte hoy.

Los modernos frenos de prensa son mucho más seguros y no requieren tanta intervención manual como sus predecesores. Son máquinas sofisticadas diseñadas para adaptarse al entorno de fabricación rápido de hoy. Echemos un vistazo a los diferentes elementos que separan el equipo moderno de hoy de las piezas de hierro más antiguas de ayer.

La unidad de prensa

Los frenos hidráulicos de la prensa no son necesariamente nuevos, y eso explica por qué realizan la mayor parte del trabajo de conformado en tiendas fabulosas.

Su funcionamiento es muy sencillo de entender. Estas prensas operan cilindros hidráulicos sincronizados en los bastidores C que mueven el ariete. Un control de flujo introduce aceite en los cilindros para mover los pistones, que controlan el movimiento del ariete. Es una forma barata de generar mucha fuerza.

En los viejos tiempos, se utilizaba un interruptor de límite para controlar el freno. Ahora se utilizan CNCs. Junto con las válvulas de control de flujo de alta precisión, los frenos de presión hidráulicos de hoy en día brindan un gran control y potencia de manera rentable.

La mayoría de estas válvulas hidráulicas están montadas directamente en los cilindros hidráulicos. Hace algunos años, los fabricantes tuvieron que lidiar con la rotura de tuberías y la caída de arietes. Los fabricantes de frenos de prensa resolvieron el problema eliminando o minimizando la tubería. Los frenos de la prensa hidráulica de hoy no deben confundirse con los de hace varios años.

Los frenos híbridos ahora están más disponibles que nunca. Con un accionamiento hidráulico, cuando gira la bomba en una dirección, está bombeando el pistón hacia abajo. Cuando gira la bomba en la otra dirección, está bombeando el ariete hacia arriba. El concepto híbrido simula un tornillo y una tuerca. Es una bomba bidireccional, y un servomotor controla el movimiento de ida y vuelta de la bomba. No tiene un droning de motor de CA trifásico durante todo el día, bombeando el ariete ocasionalmente. Ahora el motor está bombeando la rampa solo cuando el CNC solicita la fuerza.

¿Cuáles son las ventajas? Obtiene un tiempo de respuesta rápido, tuberías mínimas, buenas velocidades (2 a 500 pulgadas por minuto [IPM]) y alta eficiencia cuando se trata de rendimiento. Sin embargo, un freno híbrido no es un sistema barato.

Los frenos eléctricos de prensa han tenido un gran impacto en el mercado en los últimos años. Muchos fabricantes asocian "eléctrico" con los frenos de prensa de accionamiento directo. En estos dispositivos eléctricos, un sistema de husillo de bolas, que se basa en bolas de recirculación para aliviar la fricción en lugar de lubricantes, empuja a los pistones hacia abajo.

La tecnología de tornillo de rodillo ha surgido como una nueva tecnología que ayuda a aumentar la capacidad de carga de estos frenos eléctricos. Estos tipos de tornillo tienen múltiples rodillos helicoidales roscados que se encuentran alrededor de un eje roscado. Esta configuración convierte el movimiento giratorio de un motor en movimiento lineal para mover un pistón de freno de prensa. Estos tornillos de rodillo tienden a agregar más superficie de soporte de carga en el accionamiento de la prensa.

¿Cuáles son algunas de las ventajas? No son necesariamente las velocidades, sino el factor de aceleración. Normalmente, los frenos de presión pueden acelerar solo a una cierta velocidad. Con un freno eléctrico, puede aumentar mucho más el factor de aceleración sin tener que introducir burbujas de aire en el aceite, etc.

Algunos fabricantes están utilizando accionamientos dobles en el freno eléctrico; una unidad es para aproximación rápida y la otra unidad es para la flexión. Esto le permite ajustar sus husillos de bolas y husillos de rodillos para diferentes aplicaciones.

Debe mencionarse que hay otra manera de convertir una fuerza pequeña en una fuerza grande. Llamémoslo la unidad de bloqueo y abordaje. Frenos con correas es un ejemplo. También puede llamarse un accionamiento eléctrico de simple efecto.

Con este tipo de unidad, el ariete se mueve en una dirección, lo que tiene ciertas ventajas. Debido a que es un sistema direccional único, podría ser menos complicado y menos costoso. Y minimiza el tiempo de cambio en la parte inferior de la carrera porque acaba de liberar los servomotores y el pistón se invierte.

Muchas de estas unidades de correa o bloque y aparejo también distribuyen la carga de flexión en todo el ariete. Cada vez que una correa se alimenta sobre una polea, es como una reducción de 10 veces en la relación de transmisión. Esto puede crear grandes ventajas de rendimiento para los frenos eléctricos en comparación con los frenos hidráulicos.

El punto dulce de estos frenos eléctricos son los tonelajes más livianos. Si observa las máquinas convencionales en el mercado, verá un segmento de equipos en el rango de 100 toneladas o menos; Eso es bueno para las prensas eléctricas e híbridas. A 100 toneladas y más, un freno eléctrico de prensa requiere muchos kilovatios para generar la fuerza necesaria para hacer el trabajo. En ese momento, cualquier ahorro de energía que generó el freno eléctrico de la prensa en comparación con un freno hidráulico es insignificante. En pocas palabras, no se puede obtener energía para nada.

Entonces, ¿cómo transfiere la fuerza del accionamiento al freno de la prensa? Los tres conceptos son la unidad central, la unidad dual y la unidad distribuida.

La unidad central es más rentable. Es sencillo. Se limita básicamente a la flexión en el centro o cerca del centro. No tiene capacidades de compensación con el sistema de accionamiento central.

El sistema de accionamiento único proporciona alguna ventaja con la desviación de la máquina. Si el pistón empuja hacia abajo en el centro de la viga superior y la viga inferior se apoya en los marcos laterales, se obtiene un patrón de desviación en el centro de la curva.

Para un sistema de doble accionamiento, que es una tecnología convencional en el mundo actual de la fabricación de metal, cuando empiece a forzar el pistón hacia abajo, se debe compensar la desviación en el centro de la máquina. Los fabricantes de frenos de prensa abordan esta desviación de muchas maneras que podrían ser dignos de un artículo por sí solo.

La unidad distribuida es un híbrido entre el centro y la unidad dual en la que los cilindros de la unidad se mueven solo un poco desde el lado de la máquina. Esto crea una compensación de desviación paralela. Puede compensar un poco la flexión de la máquina donde coloca esas unidades.

Con la unidad distribuida, la carga se distribuye por todo el ariete. Prácticamente ninguna desviación en el ariete es el resultado.

Cama coronando

La coronación es la forma en que un freno de prensa compensa la desviación de la máquina.

La mayoría de las máquinas tienen algún tipo de dispositivo de desviación mecánica en las máquinas. Las cuñas y los cilindros hidráulicos se utilizan para compensar a medida que aumenta la carga.

En los sistemas de circuito cerrado, el centro del freno también está en realidad bajo CNC.

Configuración de la herramienta

El tiempo de configuración en la mayoría de los frenos de presión es igual al tiempo de cambio de la herramienta. Trabajando bajo la premisa de que un programa se realiza fuera de línea o que un trabajo se está ejecutando, una prensa de freno debería tener tiempo de inactividad solo cuando un operador está cambiando las herramientas para el próximo trabajo.

El medio más rentable para abordar el cambio rápido de herramientas es utilizar herramientas diseñadas para ser colocadas y retiradas del ariete fácilmente. Los tipos más comunes de herramientas que se ajustan a esta descripción son los botones o las herramientas de clic.

Un botón en la parte frontal del herramental evita que la herramienta se caiga del ariete. Un cilindro hidráulico no solo sujeta la herramienta sino que la asienta; La sujeción y el asiento de la herramienta se realizan simultáneamente. Una configuración de herramienta de alta precisión se puede hacer muy rápidamente.

Hay un límite de peso en ese clic. Cuando un segmento supera las 30 lbs., La herramienta debe estar cargada por un extremo. Muchos fabricantes compran segmentos más pequeños de la herramienta para mantenerse por debajo de las 30 lb. Límite, por lo que todas las herramientas pueden tener los clics.

Velocidad de flexión

La velocidad de doblado es el tema candente en la fabricación de círculos. Una prensa de prensa típica, tal vez una tecnología de 5 a 10 años, puede hacer alrededor de 600 curvas por hora si está funcionando a la máxima velocidad. Una prensa plegadora de alta dinámica, como un freno eléctrico, puede hacer hasta 900 curvas por hora. Esa es una mejora significativa.

Es importante tener en cuenta que la máquina está doblando solo una cierta cantidad de tiempo, sin embargo, digamos 20 por ciento del tiempo durante un turno.

Usando un tamaño de lote de 25 como ejemplo, está buscando cinco minutos para la configuración; Cinco segundos para recoger y colocar la pieza; cinco segundos para doblar; cinco segundos para reposicionar; Cinco segundos para doblar, hasta que la parte finalmente se ponga en la pila. El tiempo total de producción puede ser de 20 minutos, pero el tiempo de flexión es de solo seis minutos, que es aproximadamente el 30 por ciento del tiempo total.

Entonces, ¿cuál es la ventaja de la alta velocidad? Es con piezas pequeñas. Si tiene una máquina estándar y una máquina de alta velocidad trabajando con piezas pequeñas, la alta velocidad realmente tiene una gran ventaja.

Pero a medida que las piezas se hacen más grandes, podría tomar varios minutos girar y doblarlas. Una tienda fabulosa puede tener una máquina que es infinitamente rápida, pero el rendimiento se minimiza debido al tiempo adicional de manejo del material.

Optimización del movimiento

La optimización del trazo es el siguiente punto de discusión importante en la tecnología de doblado. Una prensa de prensa puede ir solo tan rápido antes de que empiece a perder precisión y calidad de rendimiento.

En algunos países europeos, la prensa no puede superar un cierto umbral por razones de seguridad. La solución es vivir con una velocidad fija y encontrar formas de optimizar esa velocidad y mejorar el número de curvas por hora.

Con el enfoque en la optimización de la carrera, verá frenos de prensa capaces de hasta 1,000 curvas por hora sin aumentar las velocidades de la máquina.