A lendkerekes és szervó prések: Kiválasztás, teljesítmény és a váz merevségének fontossága
A présgépek kiválasztása kulcsfontosságú döntés minden gyártóüzem számára. Gyakran előfordul, hogy a mérnöki csapat pusztán a névleges tonnatartalom vagy az energiaforrás alapján hoz döntést, anélkül, hogy figyelembe venné a gép dinamikus rendszereit és a valós gyártási igényeket. Ez a megközelítés súlyos, költséges félreillesztésekhez vezethet, amelyek jelentős termelési kiesést és szerszámkopást okoznak.
Képzeljük el, hogy egy profi sportolót kizárólag az izomszövetének biopsziája alapján választunk ki. Megerősítjük, hogy gyors, robbanékony rostjai vannak, és azonnal aláírunk vele egy hatalmas szerződést. De sosem ellenőrizzük a csontsűrűségét. Az energiaforrás a prés „izma”; a prés váza pedig a „csontváza”. Ha ezt a gyors izomtípusú mechanikus meghajtást egy hagyományos C‑keretes gépbe építjük be, amelynek nincs meg a merevsége az ütés elnyeléséhez, a váz elhajlik. Ezt nevezzük elhajlásnak. A prés kiválasztása nem címkékről szól. Arról szól, hogy egy dinamikus rendszert vásárolunk.
A lendkerekes mechanikus prések működése és korlátai
A mechanikus prések alapvető energiaforrása a lendkerék, amely mozgási energiát tárol. A hagyományos mechanikus excenter préseknél a lendkerék forgási sebesség függvényében alakul a nyomóerő, és ez az erő jellegzetes görbét mutat a löket során. A mechanikus hajtás egy forgó lendkerékre támaszkodik, amely excenterhez kapcsolódik. Úgy viselkedik, mint egy gyors rángású izom, erőteljes, gyors „izomrántást” ad le.
Fontos megérteni, hogy amikor egy 1,000 tonnás prést vásárolunk, nem 1,000 tonna erőt veszünk a teljes löketre. Olyan gépet veszünk, amely képes 1,000 tonnát leadni egy röpke pillanatra, az útja legalsó pontján. Menjünk fel 90 fokkal az alsó holtpont előttre - ahol a mélyhúzási művelet ténylegesen megkezdődik - és ugyanaz az 1,000 tonnás szörnyeteg már csak 500 tonnát tud biztonságosan kifejteni. A névleges tonnaérték csúcspont, nem egyenes vonal. Csúcstonnage: Az elméleti maximális erő, amely a löket egyetlen, igen lokalizált pontján (általában az alsó holtpont közelében) elérhető.
Amikor a mérnökök feltételezik, hogy a maximális tonna minden pontban azonos a hasznosítható erővel, olyan folyamatokat terveznek, amelyeket a gép fizikailailag képtelen végrehajtani. Egy szabványos 400 tonnás mechanikus prés a teljes 400 tonnát a löket egy nagyon meghatározott pontján adja le - jellemzően körülbelül egynegyed hüvelykkel az alsó holtpont fölött. Ha a csúszóblokkot akár néhány hüvelykkel magasabbra helyezzük, ott, ahol egy mélyhúzó művelet ténylegesen elkezdi megfogni a lemezt, ugyanez a prés már csupán nagyjából 200 tonnára képes.
Alkatrészek és szerszámok: Keeway Hurricane lendkerék csavar
A prés nem azért akad meg alsó holtpontnál, mert a pillanatnyi terhelés túl magas volt, hanem mert a lendkerékben tárolt mozgási energia még a löket befejezése előtt teljesen kimerült. A hagyományos mechanikus excenter préseknél a lökethossz fix, azaz nem változtatható, ezért a kisebb szerszámok esetében is indokolatlanul végig kell futnia a lökethossznak. A lendkerekes gépeken az energia nagy részét a lendkerék forgásának fenntartására kell fordítani, még akkor is, mikor éppen nem történik sajtolás.
Egy példa erre egy michigani másodlagos beszállító esete, amely négy hüvelyk mélyhúzást próbált végrehajtani egy 600 tonnás mechanikus présen. Mivel a húzás a löket felső szakaszában kezdődött, a gépnek az érintkezés pillanatában csak körülbelül 250 tonna hasznos kapacitása volt. A csúszóblokk nemcsak hogy elakadt; a krónikus energiahány miatt a kuplung minden ciklusban megcsúszott és túlmelegedett. Kevesebb mint egy hónap alatt tönkretettek egy $65,000 értékű kuplungot, majd három teljes hetet veszítettek a termelésből, miközben az alkatrészekre vártak. Amikor az üzemek figyelmen kívül hagyják ezt az erőgörbét, a pénzügyi vérzés azonnal megkezdődik.
Alternatívák: Hidraulikus és pneumatikus prések
A présgépek kiválasztásánál a mechanikus rendszereken túl más energiaforrásokkal is találkozhatunk, melyek eltérő alkalmazási területeken bizonyulnak hatékonynak.
Hidraulikus prések
A hidraulikus rendszerek lassan, kíméletlenül képesek erőt kifejteni a teljes löket során. Ha nyomás alá helyezünk egy 500 tonnás hidraulikus hengert, az pontosan 500 tonna erőt fejt ki az első, az ötödik és a tizedik hüvelyknél is. Nincs lendkerék, amit le lehetne meríteni, és nincs alsó holtpont, ami miatt aggódni kellene. Mivel a rendszert a folyadékdinamika - nem pedig a tárolt mozgási energia - irányítja, a hidraulikus prés lassú, állóképességi izomként viselkedik.
Azonban vannak korlátaik. Ha hidraulikus prést teszünk egy nagy sebességű kivágó feladatra, a gép szó szerint szétszakítja a saját hidraulikáját. Amikor a bélyeg átszakítja a lemezt, a tárolt nyomás pillanatnyi felszabadulása hatalmas hidraulikus ütést generál. Egy mechanikus prés váza könnyedén elnyeli ezt a lökést, de egy hidraulikus rendszerben a nyomáshullám közvetlenül visszajut a folyadékon keresztül, tömítéseket fúj ki, elrepeszti az elosztókat, és tönkreteszi a szelepeket.
Részletes útmutató a Robi 55 lendkerék eltávolításához
Pneumatikus prések
A pneumatikus prések a levegő összenyomhatóságát kihasználva kivételesen gyors, párnázott löketet biztosítanak könnyű szerelési, szegecselési és kis erőt igénylő lyukasztási feladatokhoz. Ezek a legköltséghatékonyabb energiaforrások, de az erőgörbéjük teljes mértékben a gyár levegőellátásától és a műhely folytonosan változó igényeitől függ. Ahogy az ellenállás nő, a levegő tovább sűrűsödik, ami miatt a prés szánja lelassul - a sebességcsökkenés mértéke a megmunkált anyag keménységétől és állandóságától függ.
A jövő technológiája: Szervó prések
A szervó prések jelentős áttörést hoztak a présgépek technológiájában, megoldást kínálva a hagyományos mechanikus és hidraulikus rendszerek korlátaira. A bonyolult húzási, formázási műveleteket hidraulikus présgéppel is el lehet végezni, de a szervó présgép sokkal gyorsabb és pontosabb. Mivel a mélyhúzási művelet alacsony löketszámot / sebességet igényel, ezért szükség van a szabadon programozható medve sebességre, amely a szervó présgép egyik nagy előnye.
A lendkerék és a kuplung helyettesítésével nagy nyomatékú szervómotorokkal, amelyek közvetlenül kapcsolódnak a hajtótengelyhez, a mérnökök végre képessé váltak arra, hogy pontosan programozzanak egy tetszőleges erőprofilt ahelyett, hogy rögzített görbét kellene elfogadniuk. Az ISGEC szervó présgépeivel beprogramozhatjuk a medve megközelítési, préselési és visszamenő sebességet is, ezáltal a munkafázist és az üresjáratot is a lehető leggyorsabban végezhetjük el. Ezzel szemben a hagyományos mechanikus excenter préseknél a lökethossz fix, azaz nem változtatható, ezért a kisebb szerszámok esetében is indokolatlanul végig kell futnia a lökethossznak.
A szervó technológiából adódóan nagyon költséghatékony és gyártáshatékony berendezés, hiszen a nagy, progresszív / több lépcsős szerszámoknál, bonyolult húzási, alakítási műveleteknél is garantált a pontos és kiemelt minőség. A programozható sebesség következtében redukálhatjuk a rezonanciát a szerszámban, melynek következtében csökken a szerszámkopás. Lehet hidraulikus és hagyományos excenter présgéppel is alakítani, formázni, húzni az anyagot, de a szervó présgéppel sokkal gyorsabb, költséghatékonyabb, pontosabb és jobb minőségben kapjuk meg a végterméket. Mivel a lendkerék helyett szervó motor dolgozik, így energiát kizárólag akkor használ, mikor dolgozunk vele.
Szervomotorok, hogyan működnek?
A szervó prések főbb előnyei
A szervó prések számos előnnyel rendelkeznek a hagyományos megoldásokkal szemben, amelyek növelik a termelékenységet és csökkentik a költségeket:
Lendkerék lehúzó vásárlási útmutató KTM
| Előny | Leírás |
|---|---|
| Melegnövelt termelékenység | A formázási műveletekhez szükséges alacsonyabb sebesség a munkafázisban, a szakadás elkerülése érdekében a prés sebességét csökkenteni lehet a fázis kritikus szakaszában, majd a préselési ciklus többi részén gyorsítani. A hagyományos lendkerekes présekkel összehasonlítva, ahol a teljes ciklus alatt a formázás sebességével folyik a ciklus, az elérhető termelékenység növekedés 50%-os is lehet. A prés lökethossza, mely szintén változtatható, minden szerszám esetén minimálisra csökkenthető. |
| Kisebb szerszámköltség | A teljesen szabadon programozható kontakt sebesség minimalizálható minden egyes szerszámra. A csökkentett kontakt sebesség következtében minimális rezgés ébred a szerszámban, melynek közvetlen hatásaként csökken a szerszámkopás és így a karbantartási költség. Hovatovább, a csökkentett sebesség kisebb zajhatással jár a préselési folyamatban. További hasznos előny a sajtolási beállítások további finomítási, beállítási lehetősége, meglévő szerszámok esetén is. |
| Kevesebb karbantartás | A szervó présekben nincs fék, hajtáskapcsolat és kevesebb a mechanikus komponens, mivel a présgép mozgásának rugalmassága a programozható szervomotorokból ered. |
| Teljes teljesítmény kis sebességeknél is | A szervó présgépek energetikája nem függ a lendkerék forgási sebességétől. Ez azt jelenti, hogy a szervó présgép akár percenkénti egy préselés esetén is képes a teljes nyomóerőt kifejteni. |
| Fokozott minőség | A precíz vezérlés és a programozható mozgásprofilok jobb minőségű, egyenletesebb termékek gyártását teszik lehetővé. |
| Kisebb energiafelhasználás | A szervó prések kevesebb energiát igényelnek a lendkerekes préseknél. Az energiaigény csúcsok nagyobbak a munkamenetek során, de a nagyobb energiafelhasználás csak a szán mozgása közben jelentkezik. |
Az ipar gyakran tekint a szervóprésre valamiféle technológiai csodaszerként, feltételezve, hogy a végtelen mozgásvezérlés valahogy megkerüli az energiát és tonnateljesítményt összekötő alapvető kompromisszumot. Ez nem így van. A szervóprés továbbra is az elektromos fizika törvényeinek van alávetve. Nagy tonnateljesítmény előállítása nagyon alacsony sebességnél - lendkerék által tárolt lendület nélkül - hatalmas, pillanatnyi áramlökéseket igényel az elektromos hálózatban. Ha a motorok nem rendelkeznek elegendő folyamatos nyomatékkal egy hosszú, nehéz húzáshoz, a hajtás túlmelegedési védelem miatt le fog állni, ahogy egy mechanikus prés is elakadna.
A présgép váza: Az „izom” és a „csontváz” kapcsolata
Az energiaforrás, amelyet választunk - mechanikus, hidraulikus, szervó vagy pneumatikus - nem pusztán egy sor az áramszámlánkon. Ez a gép szó szerinti izma, és minden izomtípus gyökeresen eltérő erőprofilt produkál. Azonban az izom önmagában kevés; a gép „csontváza” vagy váza elengedhetetlen a hatékony erőátvitelhez és a pontos működéshez. A gyenge váz egy hatalmas rugóként viselkedik, és a drága kinetikus vagy hidraulikus energiát rugalmas lehajlásba vezeti el. A váz határozza meg azt a végső plafont, ameddig az energiaforrás teljesítménye eljut.
Amikor a mérnökök hónapokig finomítják a szervoprofilokat és hidraulikus áramlási rátákat, hogy azok illeszkedjenek az alkatrész geometriájához, miközben figyelmen kívül hagyják a gépet összetartó acélszerkezetet, az hibákhoz vezet. A tonnateljesítmény megvan. Az erőgörbe optimalizált. De ha a váz a csúcsterhelés alatt kinyílik, az a tökéletesen programozott erő sosem jut el a lemezhez.
Az elhajlás problémája
A lehajlás a szerszámköltségvetések csendes gyilkosa. Amikor a gépváz akár csak néhány ezred hüvelyknyit is meghajlik, a kos elmozdul a középpontból. A bélyeg tovább nyom, de most már szögben hatol be a szerszámüregbe, leborotválja a szerszámfalat, sorját képez a munkadarabon, és gyorsan tönkreteszi a vágóélt. Egy ohiói Tier‑2 autóipari beszállító szerződést nyert egy nagy szilárdságú acélkonzol gyártására. A számítások szerint 400 tonna erőre volt szükségük, ezért vettek egy 400 tonnás C‑keretes prést. Papíron a párosítás tökéletes volt. A szerszám nem azért hibásodott meg, mert a présnek nem volt elegendő tonnája. Azért ment tönkre, mert a C‑keret geometriája lehetővé tette, hogy a csúszóblokk néhány ezred hüvelyknyit elhajoljon a nagy szilárdságú acél gyors, átütő nyírási lökése alatt.
C-váz vs. H-váz
Az ipar a C-vázas prést kedveli a széleskörű hozzáférhetősége miatt. Az anyag három oldalról adagolható, így ideális kézi műveletekhez, robotintegrációhoz és nehezen kezelhető alkatrészek mozgatásához. De a geometriája másképp mesél: szó szerint egy hatalmas acél „C”. Amikor a szán az anyaghoz ér, a fizika törvényei szerint a „C” nyitott oldala szétnyílni akar. Ezt a jelenséget szögelfordulásnak vagy oldalirányú elhajlásnak nevezik.
- C-váz (nyitott vázas) hozzáférhetőség: Optimalizálja a szerszám hozzáférését és az anyagadagolás rugalmasságát, de ezt a nyitottságot szögelfordulási elhajlással „fizeti meg” nagy terhelésnél.
- H-váz (zárt oldalfalú) merevség: Négy merev oszlop zárja közre a szerszámteret, jelentősen korlátozva a kezelő hozzáférését, miközben kivételes merevséget biztosít. A függőleges elhajlás egyenletesen oszlik el, így a bélyegző tökéletesen párhuzamos marad a szerszámmal - még a maximális névleges tonnateljesítménynél is.
Ha nagy pontosságú, szűk hézagú folyamatos szerszámokat futtatunk, a C‑váz szögelfordulása tönkre fogja tenni a bélyegzőket, függetlenül attól, milyen tökéletesen adja le a lendkerék az energiát. Ha a pontosság azon múlik, hogy az erő tökéletesen egyvonalban maradjon a löket során, akkor a merev váz és a pontos, CNC‑vezérelt működtetés fontosabb, mint a névleges tonnateljesítmény.
Speciális vázgeometriák
A mérnökök gyakran a hagyományos, egyenes oldalfalú vázakhoz nyúlnak, és figyelmen kívül hagyják azokat a geometriákat, amelyeket kifejezetten úgy terveztek, hogy befolyásolják a löket fizikai viselkedését. Vegyük például a csuklókaros prést. Ennek speciális mechanizmusa fizikailag lelassítja a kost a löket végén, miközben drámaian megsokszorozza a mechanikai erőkarhatást. Ez nem pusztán egy más típusú vázforma; ez egyfajta „mechanikai csalókód” az érmézéshez és a mély dombornyomáshoz.
Aztán ott vannak a négyoszlopos (feszítőrúdos) hidraulikus prések, amelyek lehetővé teszik a váz előfeszítését. A hatalmas feszítőrudak felmelegítésével, az anyák meghúzásával, majd lehűtésével az egész szerkezet nyomó igénybevétel alá kerül. A prés ciklusa során az alakító terhelésnek először ezt a tárolt előfeszítést kell legyőznie, mielőtt a váz egyáltalán nyúlni kezdene. Ezek nem holmi szűk körben használt, repüléstechnikai különlegességek. A merev váz úgy erősíti az energiaforrást, hogy gyakorlatilag az összes energia a munkadarab képlékeny alakváltozásába kerül.
A merevség mérése
A szerszámigények felmérése fegyelmet kíván. Egy teljesítménygörbét nem lehet önmagában értékelni. Össze kell hangolni a művelet funkcionális típusát - kivágás, húzás vagy átviteles formázás - azzal, ahogyan az adott teljesítményleadási profil kölcsönhatásba lép a váz nyúlásával terhelés alatt. Az ADH Machine Tool pontosan ebből, a teljes löketen átívelő erőszemléletből közelíti meg a présfék‑tervezést, amit folyamatos K+F és tesztelés támaszt alá. Az ADH Machine Tool részletes műszaki prospektusokat és specifikációs lapokat tesz közzé, amelyek a CNC prések tervezését a névtáblán szereplő tonnánál mélyebben bontják le, beleértve azt is, hogy a merevséget és a rendelkezésre álló energiát miként tervezik és tesztelik.
Képviselet Magyarországon: PressR Hungary és ISGEC
A PressR Hungary Kft. megállapodást írt alá arról, hogy a közel 60 éves présgépgyártási hagyományokkal rendelkező indiai eredetű ISGEC márka magyarországi képviselete lesz. Az ISGEC globálisan az egyik legnagyobb, legjelentősebb présgép gyártó vállalat. Az ISGEC Excenter, Szervo és Hidraulikus présgépei szervizképviselettel elérhetőek Magyarországon a PressR Hungary kínálatában.
A PressR Hungary kiemelte, hogy présgépeik mellé teljes körű szerviz és pótalkatrész támogatást, valamint műszaki tanácsadást biztosítanak. Az ISGEC hazai referenciái között olyan nagy múltú, jól ismert és óriási magyar autóipari beszállítók vannak, mint az Ajkai Elektronikai Zrt. és a Csepel Autó - Draspó Tempó. A jó referencia bizalmat és minőségi gépeket jelent.