Das Verständnis der Achsenpositionen von Rohrbiegemaschinen kann bei der Lösung von Problemen hilfreich sein

Oct 18, 2023

Fred Hou von Universal Tool and Engineering bestätigt die Schlittenposition (Y-Achse), indem er von der Fläche der Druckmatrize bis zur Fläche der Spannzange misst.

Eine der häufigsten Bedenken, die wir von unseren Ziehbiegekunden hören, ist, dass die geraden Längen ihrer Teile nicht einheitlich sind. Dies wird fast immer durch eine schlechte Werkzeugeinstellung oder übermäßigen Werkzeugverschleiß verursacht.

Werkzeug, das auf dem Teil verrutscht, kann zu kurzen oder ungleichmäßigen Beinlängen bei Teilen führen, die ansonsten perfekt aussehen. Zu starkes Verrutschen führt zu Qualitätsmängeln in der Biegung, wie z. B. Falten, übermäßiger Wandverdünnung und Bruch.

Woher wissen Sie also, ob Schwankungen der Schenkellänge durch inkonsistente Maschinenpositionen oder durch Rohrschlupf in den Biegewerkzeugen verursacht werden? Wenn Sie wissen, wie die Achsen von CNC-Rohrbiegemaschinen gemessen und eingestellt werden, können Sie möglicherweise feststellen, ob Teileinkonsistenzen durch die Werkzeugeinstellung oder möglicherweise durch Werkzeugverschleiß verursacht werden, wodurch das Rohr durch die Werkzeuge rutschen kann.

Bei einem Teil, das auf einer rotierenden Zugrohrbiegemaschine geformt wird, ist die Biegung ein Kreissegment. Geht man von einem runden Rohr aus, wird der Radius des Kreises vom Mittelpunkt bis zu einem Punkt im Raum genau in der Mitte des Rohrs gemessen. Stellen Sie sich vor dem Biegen, während das Rohr noch gerade ist, eine Schnur vor, die in der Mitte des Rohrs im Raum schwebt und über ihre gesamte Länge eine gerade Linie bildet. Wenn das Rohr in die Biegematrize eingesetzt wird, entspricht diese Mittellinie theoretisch dem Radius des Kreises am Biegepunkt oder der Tangente der Biegematrize.

Während jeder Kreis unendlich viele Tangenten hat, definiert nur eine Tangente den Biegepunkt. Beim Rohrbiegen ist diese gerade Linie vom Mittelpunkt des Kreises, die senkrecht zur Mittellinie des geraden Rohrverlaufs verläuft, die Tangente.

Wenn Sie die Länge dieser Tangente vom Mittelpunkt des Kreises zur Mittellinie des Rohrs messen, erhalten Sie den theoretischen Radius des beim Biegen gebildeten Teilkreises, den Mittellinienradius (CLR). Diese Tangente ist der Messpunkt für Linearachsen, die sich bei den meisten Rohrbiegemaschinen in die gleiche Richtung wie das gerade Rohr bewegen. Die Position des Schlittens, des Dorns und der Hilfspositionen der Druckmatrize werden alle durch diese Tangente bestimmt, und die Länge der Druckmatrize, der Klemmlänge und der Abstreiferlänge werden anhand dieser Linie gemessen. Diese Bewegungen sollen in der Y-Ebene stattfinden.

Eine Maschine, die das Rohr auf verschiedenen Werkzeugstapeln biegen kann, muss in der Lage sein, das Rohr horizontal von der Biegematrize zu bewegen. Diese horizontale Bewegung wird als X-Ebene bezeichnet und von einer anderen Tangente aus gemessen – einer Linie, die am Mittelpunkt des Kreises beginnt und parallel zum Rohr verläuft. Bei einer Maschine mit Servospanner und Druckbacken wird deren Abstand von dieser Tangente gemessen.

Abhängig von der Maschinenkonstruktion kann das Rohr in der horizontalen (oder X-)Ebene bewegt werden, indem entweder der gesamte Biegekopf oder der Schlitten bewegt wird. Wenn sich der Schlitten in der X-Ebene bewegt, muss sich die Dornbaugruppe gleichzeitig in der X-Ebene bewegen, um ein Festklemmen der Dornstange zu verhindern. Die horizontale Position des Dorns wird von derselben Tangente aus gemessen, die parallel zum Rohr zur Mitte der Dornstange verläuft, die der gleiche theoretische Mittelpunkt des Rohrs sein sollte.

Bei einer Maschine, die den Biegekopf verschiebt, bleiben die Schlitten- und Dornbaugruppe (und damit das Rohr) stationär und die Y-Tangente bewegt sich. Die Messpunkte bleiben jedoch gleich.

Außerdem muss bei einer Maschine, die ein Rohr auf verschiedenen Stapeln biegen kann, das Rohr auch vertikal bewegt werden. Diese Bewegung soll in der Z-Ebene stattfinden. Der Messpunkt für die vertikale Bewegung ist der tiefste Punkt des unteren Biegewerkzeugs zur Rohrmitte, der als Mittellinienhöhe (CLH) bezeichnet wird. Ähnlich wie bei der Bewegung in der X-Ebene kann entweder der gesamte Biegekopf vertikal verschoben werden oder die Schlitten- und Dornbaugruppen können gleichzeitig verschoben werden. Bei einigen Maschinen kann es auch sein, dass die Druckmatrize und die Klemmmatrize vertikal verschoben werden. Ihre vertikale Position wird ebenfalls von derselben Ebene aus gemessen, die am untersten Teil der unteren Biegematrize entsteht.

Fred Hou bestätigt die horizontale Position des Schlittens (X-Achse), indem er von der Biegematrize bis zum Rohr misst, während das Rohr in der Spannzange gehalten wird.

Nebenbei bemerkt ist es gängige Praxis, Adapterplatten herstellen zu lassen, damit Biegewerkzeuge, die für eine Maschine einer Marke entwickelt wurden, auf einer Maschine einer anderen Marke verwendet werden können. Wenn dies geschieht, hat sich der CLH des angepassten Werkzeugs effektiv geändert und die Maschine muss entsprechend eingerichtet werden. Beispielsweise haben Werkzeuge, die für eine Eaton Leonard VB300 ausgelegt sind, einen CLH von 2,0 Zoll. Wenn eine Adapterplatte hergestellt wird, damit dieses Werkzeug auf eine SOCO SB80 passt, muss beim Einrichten der Maschine die Dicke der Platte zum CLH addiert werden . Wenn die Platte 0,75 Zoll dick ist, beträgt die neue CLH des Werkzeugs 2,75 Zoll.

Aber zu verstehen, was gemessen wird, ist nur die halbe Miete. Wie misst man es eigentlich? Wir haben festgestellt, dass der Mittelpunkt des Kreises der Punkt ist, von dem aus sowohl die horizontale (X) als auch die lineare (Y) Achse gemessen werden, und dass die Oberseite der Biegeformplatte (Unterseite der Biegeform) die Ebene für die Messung der vertikalen Achsen bildet , also nennen wir diese „Null“. Stellen Sie sich eine Ebene vor, die sich auf Höhe der Oberseite der Biegeformplatte in alle Richtungen erstreckt. Vertikale Messungen werden von dieser Ebene aus durchgeführt. In der Regel verläuft in der Mitte einer Biegematrize ein Stift – typischerweise eine große Schraube, die die Biegematrize nach unten zieht –, sodass Sie vielleicht hören, dass ein Techniker von der „Mitte des Pfostens“ aus die Messung ausführt. Dies bedeutet lediglich, dass man von der Mitte des Kreises aus misst, der durch Biegen entsteht.

Null ist die Mitte des Beitrags. Einige Hersteller verwenden den am weitesten von der Mitte des Biegepfostens entfernten Punkt als Nullposition. Die Kenntnis des vom Hersteller verwendeten Messpunkts ist für die Bestimmung der genauen Achsposition von entscheidender Bedeutung.

Die meisten Achsen einer Maschine können sich nicht wirklich auf den Nullpunkt bewegen, da sie mit Werkzeugen auf der Maschine abstürzen würden. Außerdem ist es nicht ganz einfach, den tatsächlichen Mittelpunkt eines Kreises zu finden, von dem aus man messen kann.

Glücklicherweise bieten Biegewerkzeuge einen hervorragenden Bezugspunkt für Messungen. Biegematrizen werden mit sehr engen Toleranzen konstruiert und hergestellt. Sobald sie an der Maschine montiert sind, bieten die CLR- und CLH-Werte der Biegematrizen eine präzise Messreferenz zur Bestimmung der horizontalen Position des Schlittens.

Wenn ein Rohr in der Spannzange eingespannt ist und es horizontal und vertikal verschoben wird, bis das Rohr vollständig in der Biegematrize sitzt, sollten die angezeigten Werte dieser Achsen mit den CLR- und CLH-Werten der Biegematrize übereinstimmen. Achten Sie bei der Überprüfung dieser Positionen darauf, ein kurzes Rohr zu verwenden und den Schlitten so weit wie möglich nach vorne zu bringen, um Messfehler zu minimieren. Die Klemmen- und Druckmatrizenpositionen können vom CLR bis zu ihren Montageflächen (Polstern) gemessen werden.

Um die Position des Schlittens zu messen, messen Sie die Tangente. ist normalerweise auf der Biegematrize zur Stirnfläche der Spannzangen markiert. Theoretisch sollte sich die Fläche des Druckstempels bei vollständiger Rückkehr auf der Tangente schließen, sodass dies ein einfacherer Bezugspunkt sein kann.

Die meisten Hersteller legen fest, dass eine Achsenbewegung in ihrer Normalrichtung vom Nullpunkt der Pfostenmitte weg positiv ist. Der angezeigte Abstand wird größer:

Aus diesem Grund wird eine Achse, die über den Nullpunkt hinausfahren kann, als negative Zahl angezeigt. Einige Maschinen sind so konzipiert, dass sich der Wagen über den Nullpunkt hinaus bewegen kann, um das Be- und Entladen zu erleichtern. Die Position vor dem Nullpunkt wird als negative Zahl angezeigt. Wenn sich bei einer Maschine mit Servodorn die Nase des Dorns am Tangentenpunkt befindet, ist sie auf Null. Wenn der Dorn zurückgezogen wird, erhöht sich die angezeigte Zahl. Wenn die Nase über den Tangentenpunkt hinaus bewegt wird, was sehr häufig vorkommt, zeigt das Display einen negativen Wert an.

Aber was passiert, wenn der Biegearm nicht auf dem perfekten Nullpunkt ist? Die scheinbare Tangente, die auf der Biegematrize markiert ist, ist dann nicht mehr die Tangente, die am Biegepunkt beginnt, und die linearen Messungen, die von der markierten Linie aus vorgenommen werden, sind nicht mehr genau.

Fred Hou von Universal Tool and Engineering bestätigt die Schlittenposition (Y-Achse), indem er von der Fläche der Druckmatrize bis zur Fläche der Spannzange misst.

Stellen Sie daher vor der Messung linearer Achsen sicher, dass sich der Biegearm auf dem wahren Nullpunkt befindet. Im Nullpunkt sind die Fläche des Druckstempels und die Rückseite des Klemmstempels parallel zueinander. Um festzustellen, ob sie parallel sind, nehmen Sie zwei Messungen zwischen diesen Stempeln in unterschiedlichen Abständen von der Mitte des Pfostens vor. Wenn sie gleich sind, liegt der Biegearm bei Null. Wenn der am weitesten vom Pfosten entfernte Messwert kleiner ist als der am nächsten am Pfosten gemessene Messwert, liegt der Biegearm hinter Null und auf dem Display sollte eine negative Zahl angezeigt werden. Wenn der am weitesten vom Pfosten entfernte Messwert größer ist als der am nächsten am Pfosten gemessene Messwert, befindet sich der Biegearm vor Null und die Anzeige sollte eine positive Zahl anzeigen.

Kehren wir zur ursprünglichen Frage nach ungenauen oder sich ändernden Beinlängen an gebogenen Teilen zurück.

Wir kennen die Position des Wagens beim Beladen und können die richtige Position des Wagens an der Stelle bestimmen, an der die erste Kurve beginnen soll. Aufgrund der unterschiedlichen Dehnung beim Biegen kann sich die Schlittenposition von einem Biegeteil zum nächsten ändern. Die Länge zwischen den Biegungen – der Tangentenpunkt vom Ende einer Biegung zum Tangentenpunkt am Anfang der nächsten Biegung – sollte jedoch konstant bleiben.

Um die Genauigkeit und Konsistenz des Schlittens zu testen, messen Sie den Schlitten tangential an der programmierten Lastposition. Wenn dies korrekt ist, machen Sie eine Markierung auf einer festen Oberfläche des Maschinenbetts gegenüber einer beweglichen Oberfläche an der Vorderseite des Schlittens – zeichnen Sie beispielsweise mit einem Marker die Oberfläche eines der Linearlager auf der Lagerschiene nach. Lassen Sie dann den Schlitten zu seinem ersten Biegepunkt fahren und zeichnen Sie eine Markierung auf einer festen Oberfläche des Maschinenbetts an einer beweglichen Oberfläche auf der Rückseite des Schlittens an.

Sobald Sie die Markierungen vorgenommen haben, lassen Sie die Maschine etwa 10 bis 15 Mal von der Last zur ersten Biegung fahren und variieren Sie die Geschwindigkeit des Schlittens. Wenn die Maschine dauerhaft die von Ihnen erstellten Markierungen erreicht, werden die Probleme mit der Längenkonsistenz wahrscheinlich durch die Werkzeugeinstellung oder den Werkzeugverschleiß verursacht.

Wenn es nicht immer die gewünschten Ergebnisse liefert, können Sie die Ursache für die inkonsistente Länge herausfinden, indem Sie ein paar Fragen stellen:

Wenn es eine kleine Bewegung gibt, können Sie den Test so modifizieren, dass an der Vorder- und Rückseite der Schlittenbewegung Messuhren statt nur einer Anreißlinie verwendet werden. Wenn die Messuhren zeigen, dass sich der Schlitten innerhalb der vom Hersteller der Biegemaschine angegebenen Servoachsentoleranz befindet, sind keine weiteren Tests erforderlich.