멀티 스테이션 끝단 성형 기계는 구리 파이프 끝 부분에 폐쇄 용접을 형성하기 위한 사이클을 완료합니다.
파이프가 절단되고 구부러지는 가치 흐름을 상상해 보십시오.공장의 다른 영역에서는 링과 기타 기계 부품을 기계 가공한 다음 납땜을 위해 조립하거나 튜브 끝 부분에 장착하도록 보냅니다.이제 동일한 가치 흐름이 이번에 확정되었다고 상상해 보십시오.이 경우 끝 부분의 모양을 변경하면 파이프 끝의 직경이 증가하거나 감소할 뿐만 아니라 복잡한 홈부터 이전에 제자리에 납땜되었던 링을 복제하는 소용돌이 모양까지 다양한 다른 모양도 만들어집니다.
파이프 생산 분야에서는 최종 성형 기술이 점진적으로 발전했으며 생산 기술은 프로세스에 두 가지 수준의 자동화를 도입했습니다.첫째, 작업은 동일한 작업 영역 내에서 여러 단계의 정밀 단부 성형을 결합할 수 있습니다. 실제로는 하나의 완성된 설치입니다.둘째, 이 복잡한 끝단 성형은 절단 및 굽힘과 같은 다른 파이프 제조 공정과 통합되었습니다.
이러한 유형의 자동화된 최종 성형과 관련된 대부분의 응용 분야는 자동차 및 HVAC와 같은 산업에서 정밀 튜브(종종 구리, 알루미늄 또는 스테인리스강) 제조에 있습니다.여기에서 끝 부분을 성형하면 공기 또는 유체 흐름에 누출 방지 연결을 제공하도록 설계된 기계적 연결이 제거됩니다.이 튜브의 외부 직경은 일반적으로 1.5인치 이하입니다.
가장 진보된 자동화 셀 중 일부는 코일로 공급되는 작은 직경의 튜브로 시작됩니다.먼저 교정기를 통과한 후 길이에 맞게 절단됩니다.그런 다음 로봇이나 기계 장치는 최종 성형 및 굽힘을 위해 공작물을 운반합니다.나타나는 순서는 굽힘 부분과 최종 모양 자체 사이의 거리를 포함하여 응용 프로그램의 요구 사항에 따라 다릅니다.응용 분야에서 양쪽 끝이 최종적으로 형성된 파이프를 요구하는 경우 로봇은 단일 작업물을 끝에서 굽힘으로, 다시 끝에서 끝으로 이동할 수 있습니다.
일부 고품질 파이프 엔드 성형 시스템을 포함할 수 있는 생산 단계의 수는 이 셀 유형을 더욱 생산적으로 만듭니다.일부 시스템에서는 파이프가 8개의 엔드 포밍 스테이션을 통과합니다.그러한 플랜트를 설계하는 것은 현대적인 엔드 몰딩을 통해 달성할 수 있는 것이 무엇인지 이해하는 것부터 시작됩니다.
정밀 엔드 성형 도구에는 여러 유형이 있습니다.펀치 펀치는 파이프 끝을 형성하는 "단단한 도구"로, 파이프 끝을 원하는 직경으로 줄이거나 확장합니다.회전 도구는 파이프에서 모따기하거나 돌출되어 표면에 버가 없고 일관된 마감이 보장됩니다.다른 회전 도구는 롤링 프로세스를 수행하여 홈, 노치 및 기타 형상을 만듭니다(그림 1 참조).
끝단 성형 순서는 깨끗한 표면과 클램프와 파이프 끝 사이의 일관된 돌출 길이를 제공하는 모따기 작업으로 시작할 수 있습니다.그런 다음 펀칭 다이는 파이프를 확장 및 수축하여 압착 공정(그림 2 참조)을 수행하여 잉여 재료가 외경(OD) 주위에 링을 형성하게 합니다.형상에 따라 다른 스탬핑 펀치가 튜브의 외부 직경을 따라 바브를 삽입할 수 있습니다(이는 호스를 튜브에 고정하는 데 도움이 됩니다).회전 공구는 외경의 일부를 절단한 후 표면의 나사산을 절단하는 공구입니다.
사용되는 도구 및 절차의 정확한 순서는 응용 프로그램에 따라 다릅니다.엔드 포머의 작업 영역에 8개의 스테이션이 있으므로 순서가 상당히 광범위할 수 있습니다.예를 들어, 일련의 스트로크는 점차적으로 튜브 끝 부분에 능선을 형성하고, 한 스트로크는 튜브 끝을 확장하고, 두 번 더 스트로크하면 끝을 압축하여 능선을 형성합니다.대부분의 경우 3단계로 작업을 수행하면 더 높은 품질의 비드를 얻을 수 있으며, 다중 위치 엔드 성형 시스템을 통해 이러한 순차적 작업이 가능합니다.
엔드 쉐이핑 프로그램은 최적의 정확성과 반복성을 위해 작업 순서를 지정합니다.최신 전자식 엔드포머는 다이의 위치를 정밀하게 제어할 수 있습니다.그러나 모따기 및 나사 가공 외에도 대부분의 평면 가공 단계가 형성됩니다.금속의 형태는 재료의 종류와 품질에 따라 달라집니다.
비딩 프로세스를 다시 고려하십시오(그림 3 참조).판금의 닫힌 모서리와 마찬가지로 닫힌 모서리에는 끝을 형성할 때 틈이 없습니다.이렇게 하면 펀치가 정확한 지점에 구슬 모양을 만들 수 있습니다.실제로 펀치는 특정 모양의 구슬을 "뚫습니다".노출된 판금 가장자리와 유사한 열린 비드는 어떻습니까?비드 중앙의 틈은 일부 응용 분야에서 재현성 문제를 일으킬 수 있습니다. 적어도 닫힌 비드와 같은 모양인 경우에는 그렇습니다.다이 펀치는 개방형 비드를 형성할 수 있지만 파이프의 내부 직경(ID)에서 비드를 지지하는 것이 없기 때문에 하나의 비드가 다음 비드와 약간 다른 형상을 가질 수 있으며 이러한 공차의 차이는 허용될 수도 있고 허용되지 않을 수도 있습니다.
대부분의 경우 다중 스테이션 끝 프레임은 다른 접근 방식을 취할 수 있습니다.펀치 펀치는 먼저 파이프의 내경을 확장하여 재료에 물결 모양의 공백을 만듭니다.그런 다음 원하는 네거티브 비드 모양으로 설계된 3개의 롤러 끝단 성형 도구를 파이프의 외경 주위에 고정하고 비드를 굴립니다.
정밀 엔드포머는 비대칭 형태를 포함해 다양한 형태를 만들 수 있습니다.그러나 최종 성형에는 한계가 있으며, 대부분은 재료 성형과 관련이 있습니다.재료는 특정 비율의 변형만 견딜 수 있습니다.
펀치 표면의 열처리는 구조가 만들어지는 재료의 유형에 따라 다릅니다.설계와 표면 처리는 다양한 마찰 정도와 재료에 따라 달라지는 기타 최종 성형 매개변수를 고려합니다.스테인레스 스틸 파이프 끝단 가공용으로 설계된 펀치는 알루미늄 파이프 끝단 가공용으로 설계된 펀치와 특성이 다릅니다.
다양한 재료에는 다양한 유형의 윤활유가 필요합니다.스테인레스 스틸과 같은 단단한 재료의 경우 더 두꺼운 미네랄 오일을 사용할 수 있으며, 알루미늄이나 구리의 경우 무독성 오일을 사용할 수 있습니다.윤활 방법도 다양합니다.회전 절단 및 압연 공정에서는 일반적으로 오일 미스트를 사용하는 반면, 스탬핑에는 제트 또는 오일 미스트 윤활유를 사용할 수 있습니다.일부 펀치에서는 오일이 펀치에서 파이프 내경으로 직접 흐릅니다.
다중 위치 엔드 포머는 다양한 수준의 피어싱 및 조임력을 갖습니다.다른 조건이 동일하다면 더 강한 스테인레스 스틸은 부드러운 알루미늄보다 더 많은 클램핑 및 펀칭 힘이 필요합니다.
튜브 말단 형성을 자세히 살펴보면 클램프가 튜브를 제자리에 고정하기 전에 기계가 튜브를 어떻게 전진시키는지 확인할 수 있습니다.일정한 오버행, 즉 고정구 너머로 연장되는 금속 길이를 유지하는 것이 중요합니다.특정 지점으로 이동할 수 있는 직선 파이프의 경우 이 선반을 유지하는 것은 어렵지 않습니다.
미리 구부러진 파이프를 바라보면 상황이 달라집니다(그림 4 참조).굽힘 공정으로 인해 파이프가 약간 길어질 수 있으며 이로 인해 또 다른 치수 변수가 추가됩니다.이러한 설정에서 오비탈 절단 및 단면 도구는 파이프 끝을 절단하고 청소하여 파이프가 프로그래밍된 대로 정확히 있어야 할 위치에 있는지 확인합니다.
구부린 후 튜브를 얻는 이유는 무엇입니까?도구와 작업과 관련이 있습니다.대부분의 경우, 최종 템플릿은 굽힘 자체에 너무 가깝게 배치되어 굽힘 주기 동안 프레스 브레이크 도구가 들어올릴 직선 부분이 남아 있지 않습니다.이러한 경우 파이프를 구부려 끝단 성형으로 전달하는 것이 훨씬 쉽습니다. 여기서 파이프는 굽힘 반경에 해당하는 클램프에 고정됩니다.거기에서 엔드 셰이퍼는 여분의 재료를 잘라낸 다음 원하는 최종 모양 형상을 만듭니다(다시 말하지만 끝 부분의 굽힘에 매우 가깝습니다).
다른 경우에는 굽힘 전에 끝 부분의 모양을 지정하면 회전 드로잉 프로세스가 복잡해질 수 있습니다. 특히 끝 부분의 모양이 굽힘 도구를 방해하는 경우 더욱 그렇습니다.예를 들어, 굽힘을 위해 파이프를 클램핑하면 이전에 만든 끝 모양이 왜곡될 수 있습니다.최종 모양 형상을 손상시키지 않는 굽힘 설정을 만드는 것은 가치 있는 것보다 더 많은 문제를 야기합니다.이러한 경우, 굽힌 후 파이프 모양을 변경하는 것이 더 쉽고 저렴합니다.
최종 형성 셀에는 다른 많은 파이프 제조 공정이 포함될 수 있습니다(그림 5 참조).일부 시스템은 굽힘과 끝단 성형을 모두 사용하는데, 이는 두 공정이 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지를 고려하면 일반적인 조합입니다.일부 작업은 직선 파이프의 끝 부분을 성형하는 것으로 시작한 다음 회전 당김으로 굽힘을 진행하여 반경을 형성한 다음 끝 부분 성형 기계로 돌아가 파이프의 다른 끝을 가공합니다.
쌀.2. 이 엔드 롤은 다중 스테이션 에저에서 만들어지며, 펀칭 펀치는 내부 직경을 확장하고 다른 하나는 재료를 압축하여 비드를 형성합니다.
이 경우 시퀀스는 프로세스 변수를 제어합니다.예를 들어, 두 번째 단부 성형 작업은 굽힘 후에 발생하므로 단부 성형 기계의 레일 절단 및 단부 트리밍 작업은 일정한 오버행과 더 나은 단부 모양 품질을 제공합니다.재료가 균질할수록 최종 성형 공정의 재현성이 높아집니다.
끝 부분을 구부리고 모양을 만드는 등 자동화된 셀에 사용되는 프로세스 조합과 관계없이, 파이프를 비틀면서 시작하는 설정 등 파이프가 다양한 단계를 통과하는 방법은 응용 분야의 요구 사항에 따라 달라집니다.일부 시스템에서는 파이프가 롤에서 정렬 시스템을 통해 회전 벤더의 그립으로 직접 공급됩니다.이 클램프는 엔드 포밍 시스템이 제 위치로 이동하는 동안 파이프를 고정합니다.엔드 포밍 시스템이 사이클을 완료하자마자 회전 벤딩 머신이 시작됩니다.벤딩 후 공구는 완성된 공작물을 절단합니다.이 시스템은 엔드 포머의 특수 펀칭 다이와 왼손 및 오른손 로터리 벤더의 누적 도구를 사용하여 다양한 직경으로 작동하도록 설계할 수 있습니다.
그러나 굽힘 적용 시 파이프 내부 직경에 볼 스터드를 사용해야 하는 경우 굽힘 공정에 공급되는 파이프가 스풀에서 직접 나오므로 설정이 작동하지 않습니다.이 배열은 양쪽 끝에서 형상이 필요한 파이프에도 적합하지 않습니다.
이러한 경우 기계적 전달과 로봇 공학을 결합한 장치이면 충분할 수 있습니다.예를 들어, 파이프를 풀고 펴고 절단한 다음 로봇은 절단된 조각을 회전식 벤더에 배치합니다. 여기에 볼 맨드릴을 삽입하여 벤딩 중에 파이프 벽의 변형을 방지할 수 있습니다.거기에서 로봇은 구부러진 튜브를 엔드 셰이퍼로 이동할 수 있습니다.물론, 작업의 요구사항에 따라 작업 순서가 변경될 수 있습니다.
이러한 시스템은 대량 생산 또는 소규모 가공(예: 한 형상의 5개 부품, 다른 형상의 10개 부품, 다른 형상의 200개 부품)에 사용될 수 있습니다.기계의 설계는 작업 순서에 따라 달라질 수 있으며, 특히 고정 장치의 위치를 지정하고 다양한 공작물에 필요한 간격을 제공하는 경우에는 더욱 그렇습니다(그림 6 참조).예를 들어, 엘보우를 수용하는 엔드 프로파일의 장착 클립에는 엘보우를 항상 제자리에 고정할 수 있을 만큼 충분한 여유 공간이 있어야 합니다.
올바른 순서를 사용하면 병렬 작업이 가능합니다.예를 들어, 로봇은 파이프를 엔드 포머에 배치한 다음 엔드 포머가 순환할 때 로봇이 다른 튜브를 회전식 벤더에 공급할 수 있습니다.
새로 설치된 시스템의 경우 프로그래머는 작업 포트폴리오 템플릿을 설치합니다.최종 성형의 경우 여기에는 펀치 스트로크의 공급 속도, 펀치와 닙 사이의 중심 또는 압연 작업의 회전 수와 같은 세부 정보가 포함될 수 있습니다.그러나 이러한 템플릿이 마련되면 프로그래머가 순서를 조정하고 초기에 현재 애플리케이션에 맞게 매개변수를 설정하므로 프로그래밍이 빠르고 쉽습니다.
또한 이러한 시스템은 엔진 온도 및 기타 데이터를 측정하는 예측 유지 관리 도구는 물론 장비 모니터링(예: 특정 기간에 생산된 부품 수)을 사용하여 Industry 4.0 환경에 연결되도록 구성됩니다.
머지않아 엔드캐스팅은 더욱 유연해질 것입니다.다시 말하지만, 이 공정은 변형률 측면에서 제한됩니다.그러나 창의적인 엔지니어가 독특한 엔드 쉐이핑 장치를 개발하는 것을 막을 수 있는 것은 없습니다.일부 작업에서는 펀칭 다이가 파이프의 내경에 삽입되어 파이프가 클램프 자체 내의 공동으로 확장되도록 합니다.일부 도구는 45도 확장되는 끝 모양을 생성하여 비대칭 모양을 만듭니다.
이 모든 것의 기본은 다중 위치 엔드 셰이퍼의 기능입니다.작업이 "한 단계"로 수행될 수 있으면 최종 형성에 대한 다양한 가능성이 있습니다.
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텍사스의 금속 예술가이자 용접공인 Ray Ripple과 함께하는 2부작 시리즈 중 2부는 그녀의 이야기를 이어갑니다…
게시 시간: 2023년 1월 8일