Figura 1. Na dobra CNC, comumente conhecida como dobra de painel, o metal é fixado no lugar e as lâminas de dobra superior e inferior formam flanges positivos e negativos.
Uma oficina típica de chapa metálica pode ter uma combinação de sistemas de dobra. É claro que as dobradeiras são as mais comuns, mas algumas lojas também estão investindo em outros sistemas de conformação, como dobra e dobramento de painéis. Todos estes sistemas facilitam a formação de diversas peças sem a utilização de ferramentas especializadas.
A conformação de chapas metálicas na produção em massa também está se desenvolvendo. Essas fábricas não precisam mais depender de ferramentas específicas para cada produto. Eles agora possuem uma linha modular para cada necessidade de conformação, combinando dobramento de painéis com uma variedade de formatos automatizados, desde conformação de cantos até prensagem e dobramento de rolos. Quase todos esses módulos utilizam pequenas ferramentas específicas do produto para realizar suas operações.
As modernas linhas automáticas de dobra de chapa metálica usam o conceito geral de “dobra”. Isso ocorre porque eles oferecem diferentes tipos de dobra além do que é comumente chamado de dobra de painel, também conhecido como dobra CNC.
A dobra CNC (ver figuras 1 e 2) continua sendo um dos processos mais comuns em linhas de produção automatizadas, principalmente devido à sua flexibilidade. Os painéis são colocados no lugar usando um braço robótico (com “pernas” características que seguram e movem os painéis) ou uma esteira transportadora especial. Os transportadores tendem a funcionar bem se as folhas tiverem sido previamente cortadas com furos, dificultando a movimentação do robô.
Dois dedos se projetam da parte inferior para centralizar a peça antes de dobrar. Depois disso, a folha fica sob o grampo, que abaixa e fixa a peça no lugar. Uma lâmina que se curva de baixo se move para cima, criando uma curva positiva, e uma lâmina que se curva de cima cria uma curva negativa.
Pense no dobrador como um grande “C” com lâminas superior e inferior em ambas as extremidades. O comprimento máximo da prateleira é determinado pelo pescoço atrás da lâmina curva ou pela parte de trás do “C”.
Este processo aumenta a velocidade de flexão. Um flange típico, positivo ou negativo, pode ser formado em meio segundo. O movimento da lâmina curva é infinitamente variável, permitindo criar muitas formas, das simples às incrivelmente complexas. Também permite que o programa CNC altere o raio externo da dobra, alterando a posição exata da placa dobrada. Quanto mais próxima a pastilha estiver da ferramenta de fixação, menor será o raio externo da peça, cerca de duas vezes a espessura do material.
Este controle variável também proporciona flexibilidade quando se trata de sequências de dobra. Em alguns casos, se a dobra final de um lado for negativa (para baixo), a lâmina de dobra pode ser removida e o mecanismo transportador levanta a peça de trabalho e a transporta a jusante.
A dobra tradicional de painéis tem desvantagens, especialmente quando se trata de trabalhos esteticamente importantes. As lâminas curvas tendem a se mover de tal forma que a ponta da lâmina não permanece no mesmo lugar durante o ciclo de dobramento. Em vez disso, ela tende a se arrastar levemente, da mesma forma que a folha é arrastada ao longo do raio do ombro durante o ciclo de dobra de uma prensa dobradeira (embora na dobra do painel, a resistência só ocorre quando a lâmina de dobra e a peça ponto a ponto entram em contato a superfície externa).
Insira uma curva rotacional, semelhante à dobra em uma máquina separada (veja a fig. 3). Durante este processo, a viga de flexão é girada de modo que a ferramenta permaneça em contato constante com um ponto na superfície externa da peça. A maioria dos sistemas modernos de dobra giratória automatizada podem ser projetados de modo que a viga giratória possa dobrar para cima e para baixo conforme exigido pela aplicação. Ou seja, eles podem ser girados para cima para formar o flange positivo, reposicionados para girar em torno do novo eixo e depois dobrados o flange negativo (e vice-versa).
Figura 2. Em vez de um braço robótico convencional, esta célula de dobra de painel utiliza uma correia transportadora especial para manipular a peça de trabalho.
Algumas operações de dobra rotacional, conhecidas como dobra rotacional dupla, usam duas vigas para criar formas especiais, como formas Z, que incluem dobras alternadas positivas e negativas. Os sistemas de feixe único podem dobrar essas formas usando rotação, mas o acesso a todas as linhas de dobra requer virar a folha. O sistema de dobra com pivô de feixe duplo permite o acesso a todas as linhas de dobra em uma dobra em Z sem virar a chapa.
A flexão rotacional tem suas limitações. Se geometrias muito complexas forem necessárias para uma aplicação automatizada, a dobra CNC com movimento infinitamente ajustável das lâminas de dobra é a melhor escolha.
O problema da torção de rotação também ocorre quando a última torção é negativa. Embora as lâminas de dobra na dobra CNC possam se mover para trás e para os lados, as vigas de dobra giratória não podem se mover dessa maneira. A curva negativa final exige que alguém a empurre fisicamente. Embora isto seja possível em sistemas que requerem intervenção humana, muitas vezes é impraticável em linhas de dobra totalmente automatizadas.
As linhas automatizadas não se limitam à dobra e dobra de painéis – as chamadas opções de “dobra horizontal”, onde a chapa permanece plana e as prateleiras são dobradas para cima ou para baixo. Outros processos de moldagem ampliam as possibilidades. Isso inclui operações especializadas que combinam frenagem de prensas e dobramento de rolos. Este processo foi inventado para a fabricação de produtos como caixas de persianas (ver figuras 4 e 5).
Imagine que uma peça está sendo transportada para uma estação de dobra. Os dedos deslizam a peça lateralmente sobre a mesa da escova e entre o punção superior e a matriz inferior. Tal como acontece com outros processos de dobra automatizados, a peça de trabalho é centralizada e o controlador sabe onde está a linha de dobra, portanto não há necessidade de um backgauge atrás da matriz.
Para realizar uma dobra com uma dobradeira, o punção é abaixado na matriz, a dobra é feita e os dedos avançam a folha para a próxima linha de dobra, assim como um operador faria na frente da dobradeira. A operação também pode realizar dobramento por impacto (também conhecido como dobra escalonada) ao longo do raio, assim como em uma dobradeira convencional.
É claro que, assim como uma prensa dobradeira, dobrar uma borda em uma linha de produção automatizada deixa um rastro da linha de dobra. Para curvas com raios grandes, usar apenas colisão pode aumentar o tempo de ciclo.
É aqui que o recurso de dobra de rolo entra em ação. Quando o punção e a matriz estão em determinadas posições, a ferramenta se transforma efetivamente em um dobrador de tubo de três rolos. A ponta do punção superior é o “rolo” superior e as abas da matriz em V inferior são os dois rolos inferiores. Os dedos da máquina empurram a folha, criando um raio. Depois de dobrar e rolar, o punção superior se move para cima e para fora do caminho, deixando espaço para os dedos empurrarem a peça moldada para frente, fora da faixa de trabalho.
Curvas em sistemas automatizados podem criar rapidamente curvas grandes e largas. Mas para algumas aplicações existe uma maneira mais rápida. Isso é chamado de raio variável flexível. Este é um processo proprietário desenvolvido originalmente para componentes de alumínio na indústria de iluminação (ver Figura 6).
Para se ter uma ideia do processo, pense no que acontece com a fita quando você a desliza entre a lâmina da tesoura e o polegar. Ele torce. A mesma ideia básica se aplica às curvas de raio variável, basta um toque leve e suave da ferramenta e o raio é formado de forma muito controlada.
Figura 3. Ao dobrar ou dobrar com rotação, a viga de dobra é girada de modo que a ferramenta permaneça em contato com um local na superfície externa da chapa.
Imagine uma peça fina fixada no lugar com o material a ser moldado totalmente apoiado por baixo. A ferramenta de dobra é abaixada, pressionada contra o material e avançada em direção à pinça que segura a peça. O movimento da ferramenta cria tensão e faz com que o metal “torça” atrás dela em um determinado raio. A força da ferramenta que atua sobre o metal determina a quantidade de tensão induzida e o raio resultante. Com este movimento, o sistema de curvatura de raio variável pode criar curvaturas de raio grande muito rapidamente. E como uma única ferramenta pode criar qualquer raio (novamente, a forma é determinada pela pressão que a ferramenta aplica, não pela forma), o processo não requer ferramentas especiais para dobrar o produto.
Moldar cantos em chapa metálica apresenta um desafio único. Invenção de um processo automatizado para o mercado de painéis de fachadas (revestimentos). Este processo elimina a necessidade de soldagem e produz bordas lindamente curvas, o que é importante para requisitos cosméticos elevados, como fachadas (ver fig. 7).
Você começa com uma forma vazia que é recortada para que a quantidade desejada de material possa ser colocada em cada canto. Um módulo de dobra especializado cria uma combinação de cantos vivos e raios suaves em flanges adjacentes, criando uma expansão “pré-dobra” para posterior formação de canto. Finalmente, uma ferramenta de cantos (integrada na mesma ou em outra estação de trabalho) cria os cantos.
Uma vez instalada uma linha de produção automatizada, ela não se tornará um monumento imóvel. É como construir com peças de Lego. Os sites podem ser adicionados, reorganizados e redesenhados. Suponha que uma peça em uma montagem anteriormente necessitasse de soldagem secundária em um canto. Para melhorar a capacidade de fabricação e reduzir custos, os engenheiros abandonaram as soldas e redesenharam as peças com juntas rebitadas. Neste caso, uma estação de rebitagem automática pode ser adicionada à linha de dobra. E como a linha é modular, não precisa ser totalmente desmontada. É como adicionar outra peça de LEGO a um todo maior.
Tudo isso torna a automação menos arriscada. Imagine uma linha de produção projetada para produzir dezenas de peças diferentes em sequência. Se esta linha utilizar ferramentas específicas do produto e a linha de produtos mudar, os custos com ferramentas podem ser muito elevados, dada a complexidade da linha.
Mas com ferramentas flexíveis, os novos produtos podem simplesmente exigir que as empresas reorganizem as peças de Lego. Adicione alguns blocos aqui, reorganize outros ali e você poderá executar novamente. Claro que não é tão fácil, mas reconfigurar a linha de produção também não é uma tarefa difícil.
Lego é uma metáfora adequada para linhas autoflex em geral, sejam elas lidando com lotes ou conjuntos. Eles alcançam níveis de desempenho de fundição na linha de produção com ferramentas específicas do produto, mas sem quaisquer ferramentas específicas do produto.
Fábricas inteiras estão voltadas para a produção em massa e transformá-las em produção completa não é fácil. Reprogramar uma fábrica inteira pode exigir paradas prolongadas, o que é caro para uma fábrica que produz centenas de milhares ou até milhões de unidades por ano.
No entanto, para algumas operações de dobra de chapas metálicas em grande escala, especialmente para novas fábricas que utilizam a nova ardósia, tornou-se possível formar grandes volumes com base em kits. Para a aplicação certa, as recompensas podem ser enormes. Na verdade, um fabricante europeu reduziu os prazos de entrega de 12 semanas para um dia.
Isto não quer dizer que a conversão de lote em kit não faça sentido nas fábricas existentes. Afinal, reduzir os prazos de entrega de semanas para horas proporcionará um enorme retorno do investimento. Mas para muitas empresas, o custo inicial pode ser demasiado elevado para dar este passo. No entanto, para linhas novas ou completamente novas, a produção baseada em kits faz sentido do ponto de vista económico.
Arroz. 4 Neste módulo combinado de dobradeira e perfiladeira, a folha pode ser colocada e dobrada entre o punção e a matriz. No modo de laminação, o punção e a matriz são posicionados de modo que o material possa ser empurrado para formar um raio.
Ao projetar uma linha de produção de alto volume baseada em kits, considere cuidadosamente o método de alimentação. As linhas de dobra podem ser projetadas para aceitar material diretamente das bobinas. O material será desenrolado, achatado, cortado no comprimento certo e passado por um módulo de estampagem e depois por vários módulos de formação projetados especificamente para um único produto ou família de produtos.
Tudo isso parece muito eficiente – e é para processamento em lote. No entanto, muitas vezes é impraticável converter uma linha de dobra de rolos para produção de kits. A formação sequencial de um conjunto diferente de peças provavelmente exigirá materiais de diferentes graus e espessuras, exigindo a troca de carretéis. Isso pode resultar em tempo de inatividade de até 10 minutos – um tempo curto para produção de lotes altos/baixos, mas muito tempo para uma linha de dobra de alta velocidade.
Uma ideia semelhante se aplica aos empilhadores tradicionais, onde um mecanismo de sucção coleta peças individuais e as alimenta na linha de estampagem e conformação. Eles geralmente têm espaço apenas para um tamanho de peça ou talvez para várias peças de geometrias diferentes.
Para a maioria dos fios flexíveis baseados em kit, um sistema de prateleiras é mais adequado. A torre de rack pode armazenar dezenas de peças de tamanhos diferentes, que podem ser alimentadas na linha de produção, uma por uma, conforme necessário.
A produção automatizada baseada em kits também requer processos confiáveis, especialmente quando se trata de moldagem. Qualquer pessoa que já trabalhou na área de dobra de chapas sabe que as propriedades das chapas são diferentes. A espessura, bem como a resistência à tração e a dureza podem variar de lote para lote, o que altera as características de moldagem.
Este não é um grande problema com o agrupamento automático de linhas de dobra. Os produtos e suas linhas de produção associadas geralmente são projetados para permitir variações nos materiais, portanto, todo o lote deve estar dentro das especificações. Mas, novamente, às vezes o material muda a tal ponto que a linha não consegue compensar. Nestes casos, se você estiver cortando e modelando 100 peças e algumas peças estiverem fora das especificações, você pode simplesmente executar novamente cinco peças e em poucos minutos terá 100 peças para a próxima operação.
Em uma linha de dobra automatizada baseada em kit, cada peça deve estar perfeita. Para maximizar a produtividade, estas linhas de produção baseadas em kits operam de forma altamente organizada. Se uma linha de produção for projetada para funcionar em sequência, digamos, sete seções diferentes, então a automação funcionará nessa sequência, do início ao fim da linha. Se a Parte 7 estiver ruim, você não poderá simplesmente executar a Parte 7 novamente porque a automação não está programada para lidar com essa única parte. Em vez disso, você precisa parar a linha e recomeçar com a peça número 1.
Para evitar isso, a linha de dobra automatizada utiliza medição de ângulo a laser em tempo real que verifica rapidamente cada ângulo de dobra, permitindo que a máquina corrija inconsistências.
Esta verificação de qualidade é crítica para garantir que a linha de produção suporte o processo baseado em kit. À medida que o processo melhora, uma linha de produção baseada em kit pode economizar muito tempo, reduzindo os prazos de entrega de meses e semanas para horas ou dias.
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Horário da postagem: 18 de maio de 2023