Prensa plegadora versus rollo de placa

Este cilindro de paredes gruesas se formó sin sección plana, utilizando una predobladora seguida de una prensa plegadora de alto tonelaje.

Lo primero es lo primero: ¿Qué quiere que logre su operación de conformado? ¿Quieres formar una gama de piezas? ¿Quieres alta producción? ¿Quieres que un buen operador sea capaz de producir buenas piezas? Ver el diagrama enFigura 1. Digamos que solo puede elegir dos: ¿Cuál es más importante? Las prensas plegadoras se inclinan más hacia una gama de productos (el círculo superior de la figura), mientras que los rodillos de placa se inclinan más hacia una alta producción. Si tiene un buen operador, ambos pueden hacer piezas precisas.

Supongamos que tiene un gran radio de barrido que abarca el ancho de la pieza de trabajo. ¿Qué inversión es mejor para el trabajo, un rollo de placa o una prensa plegadora? Depende de la geometría de la pieza y del grado y espesor del material, por supuesto. El volumen de piezas y el presupuesto también entran en juego. Piense en sus capacidades actuales: ¿Qué proceso aumentará su fuerza competitiva?

Tomar la decisión correcta requiere saber exactamente lo que pueden lograr los rodillos de placas y las prensas plegadoras. Las prensas plegadoras pueden hacer más que dobleces de 90 grados, y los rodillos de placa pueden hacer más que rodillos de cilindros todo el día.

Las variables abundan y puede ser difícil saber por dónde empezar. Sin embargo, un buen punto de partida es saber exactamente cómo cada máquina forma un gran radio en la pieza de trabajo y los controles, las herramientas y las configuraciones de rodillos que lo hacen posible (verFigura 2).

Cualquier proyecto de conformado debe comenzar con las propiedades del material, incluido el rendimiento y la resistencia a la tracción, el radio que se forma y la longitud de la pieza. Cuanto mayor sea la resistencia a la tracción y más estrecho el radio, más presión necesitará para formar. Más presión generalmente significa más desviación, lo que a su vez cambiará los requisitos de su máquina.

Además, no se olvide de las variaciones de las propiedades del material, incluido el grosor mínimo y máximo de una hoja o placa, así como las variaciones en el rendimiento del material y la resistencia a la tracción. Todos estos tienen un efecto en una parte formada. Ya sea que estén formando en una prensa plegadora o en un rodillo de placa, los operadores de máquinas conocen los dolores de cabeza que surgen cuando un nuevo lote de material toca el piso y descubren que está en el extremo opuesto del rango de espesor especificado.

La variación de las propiedades del material genera desafíos en cualquier operación de formación de metales, pero realmente puede pasar a la vanguardia en radios grandes. Esto tiene que ver con cómo se forma ese gran radio y los efectos de la recuperación elástica. A excepción de ciertas configuraciones de acuñación o fondo de prensa plegadora, la formación de radios grandes puede amplificar los efectos de la recuperación elástica y otras variables del proceso que cambian con las características del material. Cuanto más consistente sea su material, incluido su grosor y resistencia, más consistente será la formación.

Ya sea que esté formando en la prensa plegadora o en el rodillo de placa, el objetivo es mantener una línea de presión paralela dondequiera que la herramienta o el rodillo entren en contacto con la pieza de trabajo. Desafortunadamente, la física trabaja en contra de este ideal, lo que resulta en una desviación. Tanto las prensas plegadoras como los rodillos de placa tienen métodos de coronación que tienen en cuenta la desviación de la máquina. Cuando la máquina se desvía, la presión de formación que ejerce no es constante de un extremo a otro de la máquina.

Tanto las prensas plegadoras como los rodillos de placa son más rígidos en sus marcos laterales y menos rígidos en el medio. Si una máquina no tuviera un método de coronación, la pieza de trabajo obligaría a que se arquee el centro del área de doblado.

La coronación contrarresta este efecto. En las prensas plegadoras esto ocurre usando dispositivos como cuñas colocadas estratégicamente debajo de la cama de la prensa plegadora que cambian la precorona antes de la carga durante el ciclo de formación. Otros sistemas de coronación utilizan sistemas hidráulicos (verfigura 3).

FIGURA 1Cuando decida lo que quiere que logre su operación de formado, piense en estos tres factores.

En los rollos de chapa, el coronamiento está en los rollos (verFigura 4 ). Un rollo coronado tiene un diámetro que es un poco más grande en el medio, y ese "bulto" sutil contrarresta la desviación.

Debido a que la coronación está integrada en los mismos rodillos, los rodillos de placa están diseñados para una coronación óptima para un rango de espesor específico, generalmente alrededor del 75 % de la capacidad nominal de la máquina. Así que una máquina con 1-in. la capacidad de laminación nominal tiene una coronación óptima para 0,75 pulg. placa, pero podría tener una coronación excesiva (es decir, una protuberancia demasiado grande en el medio del rollo) para material de 0,25 pulgadas de espesor. El abombamiento excesivo aprieta demasiado la pieza de trabajo en el medio y puede producir una forma de reloj de arena. Por el contrario, una coronación insuficiente puede provocar un abombamiento, en el que el diámetro del cilindro es mayor en el centro que en los extremos. El mismo efecto puede formar piezas radiales con forma de canoa, abombadas en el centro y más apretadas en los extremos.

Para corregir esto, ciertas prensas plegadoras y rodillos de placa ahora ofrecen sistemas de coronación dinámica que utilizan sensores para detectar la presión y aplicar la compensación necesaria. Para las prensas plegadoras, esto implica mover las cuñas o mecanismos similares debajo de la cama en la cantidad justa en el lugar correcto. En los rodillos de placas, los sistemas de coronación dinámica permiten el ajuste manual o automático de la presión del rodillo (verFigura 5).

Tanto las prensas plegadoras como los rodillos de placas pueden trabajar con material cosméticamente crítico. En el ámbito de la prensa plegadora, los punzones y matrices de uretano, así como la cinta de uretano, pueden ayudar a que una prensa plegadora cree dobleces sin daños. Y en el mundo del laminado de placas, los rodillos de placas se pueden pedir con rodillos pulidos y rectificados con precisión que son fáciles de limpiar y no acumulan cascarilla de laminación con tanta frecuencia como los rodillos convencionales.

Por supuesto, el plegado sin daños requiere los procedimientos correctos y un manejo cuidadoso de las herramientas. Los rodillos rectificados con precisión están endurecidos, pero aún pueden dañarse, por lo que los operadores deben estar atentos a lo que envían a través de los rodillos, especialmente cuando laminan piezas estrechas, donde la máquina concentra toda su presión en un área muy pequeña.

El mundo de la prensa plegadora trata con longitudes mínimas de brida; una máquina con herramientas convencionales no puede formar todo el camino hasta el borde del material. La longitud mínima de la brida generalmente se determina como un porcentaje de la abertura del troquel. Esencialmente, la placa debe poder asentarse de forma segura en el troquel durante todo el ciclo de formación. Dicho esto, el doblado incremental (más sobre esto más adelante) a menudo usa troqueles agudos con aberturas de troquel angostas, por lo que los requisitos mínimos de brida generalmente no son un problema. Además, los conjuntos de herramientas especiales, como las matrices de uretano flexible con topes incorporados para medir o rotar las matrices de "ala", pueden permitirle formar un radio casi o incluso hasta el borde en un solo golpe.

En algunos casos, las placas primero se doblan en una máquina separada llamada predobladora, que forma los bordes del material prácticamente sin superficie plana, antes de llevarlas a la prensa plegadora para un doblado incremental. Es una tecnología con una larga historia en la industria de tuberías de paredes gruesas que ahora se está extendiendo a otros sectores. Este tipo de formación, a veces llamado nariz, se puede realizar con la máquina y las herramientas correctas (verFiguras 6y7).

En el laminado de placas, tiene la sección plana sin doblar en los bordes delantero y trasero. Por lo general, apenas se nota, especialmente en láminas de metal y placas laminadas de gran diámetro. Pero están ahí y son inevitables, porque los rodillos de presión necesitan un lugar para sostener el material.

Una operación llamada predoblado minimiza las secciones planas en los bordes delantero y trasero de la placa. En una configuración típica, el operador realiza el predoblado en el borde delantero y trasero, por lo general dejando una superficie plana sin doblar de 1,5 a 2,5 veces el grosor del material, según la aplicación y el material (verFigura 8).

Para el laminado de cilindros de dimensiones críticas, una operación podría optar por laminar el cilindro, soldar la costura longitudinal, pulirla y luego volver a laminar para eliminar la parte plana sin doblar. Pero en la mayoría de los casos, esa pequeña sección plana sin doblar permanece.

FIGURA 2 Tanto la prensa plegadora como la plegadora de rodillos pueden formar curvas de gran radio. Cuál es mejor depende de los requisitos de la aplicación y de la variedad y el volumen de trabajos del taller de fabricación.

La soldadura plantea otro problema: las fuentes de energía de soldadura pueden causar daños eléctricos extremos en el sistema de control de un rollo de placa cercano. Asegúrese de que la tierra de soldadura esté en la pieza, no en la máquina. Si el daño eléctrico es incluso una posibilidad, podría tener sentido invertir en un sistema electrónico blindado mejorado, que protege la electrónica del rodillo de la placa.

Las prensas plegadoras son omnipresentes por una razón: son extraordinariamente versátiles y hay una amplia gama de máquinas disponibles. Por supuesto, pueden doblar una variedad de ángulos, ya sean abiertos, agudos o de 90 grados. Pero también pueden formar piezas de gran radio y, con las herramientas adecuadas, incluso cilindros y otras formas complejas.

Algunas aplicaciones requieren herramientas especiales para crear curvas de radio grande. Para aplicaciones de calibre más delgado, un punzón de media luna redondo o ancho combinado con un troquel de uretano flexible puede literalmente "envolver" una lámina de metal alrededor de la forma del punzón, creando un gran radio de barrido con solo unos pocos golpes.

Pero un freno también puede formar cilindros y radios anchos a través de la flexión de aire convencional, donde el material se coloca contra el tope trasero y un punzón de radio desciende a un dado en V. Pero en lugar de descender mucho en el espacio del troquel para doblar el trabajo a un ángulo específico, el punzón simplemente "golpea" el material ligeramente en la abertura del troquel. Después de cada trazo, el material avanza, luego se golpea en incrementos, razón por la cual a veces se le llama flexión incremental, hasta que se logra la curva deseada.

El plegado incremental comienza conociendo el ángulo de plegado y la longitud del arco de todo el plegado, desde un punto tangente al otro. Luego, el operador determina cuántos pasos, o golpes, quiere en toda la curva. Cuantos más golpes tenga, más estrecho será el tono (el espacio entre los golpes) y más suave será la forma curva resultante.

Dicho esto, los pasos estrechos en una curva incremental amplifican los errores. Si una curva incremental de 90 grados tiene 45 pasos cada 2 grados, y si cada una de esas curvas está un poco desviada, lo que comienza como un pequeño error puede convertirse en un gran defecto. Esta es una de las razones por las que las variables de proceso consistentes (herramientas, repetibilidad de la máquina, grosor del material y más) son tan importantes.

La selección del troquel es completamente diferente del doblado por aire convencional, donde el radio se forma como un porcentaje de la abertura del troquel y la profundidad de penetración del punzón determina el ángulo de doblado. El golpe generalmente ocurre sobre un dado agudo que tiene el doble del ancho del paso, aunque la selección del dado puede variar según la aplicación. Independientemente, cuanto más ancho sea su paso, más grande será la abertura del troquel y más "cortada" se vuelve la curva incremental, con líneas de curva distintas evidentes en el radio exterior.

Ese tono se establece en el programa, que mueve el tope trasero. En muchas aplicaciones, los operadores empujan la placa contra el tope trasero, que a su vez empuja la placa hacia adelante con cada golpe. Dicho esto, un operador de prensa plegadora puede usar una variedad de estrategias de medición para golpear cilindros de medio o cuarto, así como varias formas complejas, todas fácilmente moldeables en una prensa plegadora con una garganta profunda (es decir, el espacio detrás de la herramienta) .

A diferencia de los rodillos de placas, las prensas plegadoras con las herramientas, el tonelaje y la longitud de la cama adecuados pueden formar materiales extremadamente gruesos y delgados y una increíble variedad de formas, incluso cilindros. De hecho, muchos frenos pueden formar cilindros de diámetro pequeño completamente sin necesidad de herramientas especiales. Se golpea un cilindro a casi 360 grados, lo que deja suficiente espacio para que el punzón haga el golpe final. Si la prensa plegadora tiene suficiente altura abierta para adaptarse al diámetro del cilindro, el ariete levanta el punzón para que el operador pueda retirar la pieza de trabajo, que luego puede pasar a un accesorio que empuja los extremos del cilindro para unirlos antes de soldar la costura longitudinal final.

Por supuesto, esto solo funciona para cilindros de cierto diámetro y grosor. Según la aplicación, es posible que las obstrucciones del marco y las herramientas no permitan que una prensa plegadora forme un cilindro completo de 360 ​​grados. En estos casos, es posible que sea necesario formar piezas en secciones individuales y soldarlas juntas.

Las prensas plegadoras con las herramientas y las configuraciones de calibre adecuadas pueden incluso formar conos y secciones cónicas. Ver un freno en acción doblando una sección cónica o un cilindro ejemplifica tanto su principal fortaleza como su principal debilidad. Su principal punto fuerte es, de nuevo, su flexibilidad. Un freno es la navaja suiza de la formación. Puede formar una sección cónica seguida de otra parte que requiere algunas curvas de 90 grados, seguida de un panel con una pestaña de borde angosto. Luego puede topar curvas incrementales en el borde de una placa, incluso entre dos pestañas rectas u otras características formadas, algo que sería imposible de hacer con un rollo de placa. Para proporcionar espacio libre durante la secuencia de doblado para formar varias geometrías de piezas, un freno puede tener herramientas segmentadas a lo largo de la cama. Ese es otro beneficio que el rolado de placas no puede proporcionar.

FIGURA 3Una prensa plegadora con coronamiento de precarga inadecuado puede producir piezas con un arco.

El hecho de que un freno pueda formar una sección de cono ejemplifica su flexibilidad, pero su baja velocidad al hacerlo revela su debilidad. Incluso una curva incremental aparentemente simple puede ser lenta y extremadamente compleja. La mayoría de los dispositivos automáticos de medición y compensación de ángulos (láseres de medición de dimensiones y otros sensores diseñados para trabajar con doblado de aire convencional) no pueden detectar problemas en los "ángulos" muy leves creados con cada golpe incremental que hace el punzón en el material. Y no importa cuán estrecho sea el paso, el freno no puede rodar; todavía necesita golpear la pieza de trabajo, dejando líneas de doblez en ella. El herramental correcto puede hacer que estas líneas sean extremadamente sutiles, a veces casi invisibles en la superficie exterior de la curva, pero aún están allí.

Dicho todo esto, ciertos entornos de producción hacen un buen uso de las capacidades de flexión incremental de un freno. Por ejemplo, ciertas prensas plegadoras especializadas (máquinas tándem grandes con sistemas especiales de carga, herramientas y calibre) pueden formar cilindro tras cilindro tras cilindro de manera extraordinariamente eficiente. Pero todo el sistema está diseñado en torno a un producto o familia de productos. Los programas están establecidos, los materiales son consistentes; los calibres frontal, posterior e incluso lateral mantienen la pieza de trabajo estable; y todos estos elementos trabajan juntos para crear un proceso eficiente y repetible (verFigura 9).

Por supuesto, esta no es la norma en el taller típico o en el fabricante de alta mezcla de productos. Si un freno forma sección de cilindro grande tras sección de cilindro grande, atando la grúa puente para manipular la pieza, luego permanece inactivo mientras el operador dedica tiempo a preparar el siguiente lote de trabajos (que, por supuesto, son completamente diferentes), el proceso podría valer la pena examinarlo. Podría ser un cuello de botella grave. Y si es así, el rollo de placa correcto podría ayudar.

Decidir entre una roladora de placa y una plegadora no es una elección binaria, principalmente debido a los diversos tipos de máquinas disponibles, incluida la roladora de placa. Las máquinas laminadoras de placas tienen diferentes números de rollos y configuraciones de rollos, y cada uno manipula esos rollos de diferentes maneras. Algunas de las máquinas laminadoras de placas más comunes son:

Tres rollos, doble pellizco inicial. Estos rollos de placa económicos tienden a ser fáciles de operar (verFigura 10 ). Los rodillos laterales están ubicados en los lados izquierdo y derecho de un rodillo superior fijo, en el mismo eje. El rodillo lateral en el extremo más alejado del punto de alimentación inicial funciona como un tope trasero que ayuda a cuadrar la placa, por lo que el operador no necesita un asistente para operar la máquina.

Las máquinas de plegado inicial doble hacen que el predoblado sea rápido al formar cilindros. En una máquina de plegado inicial único, solo el rodillo lejano puede realizar el pellizco inicial para el predoblado, lo que significa que el operador necesita predoblar un extremo de la pieza de trabajo y luego quitar, rotar y ajustar la placa para que el mismo rodillo pueda funcionar. la segunda prebenda al borde opuesto.

En una máquina de doble pellizco inicial, ambos rodillos inferiores se mueven hacia el rodillo superior fijo de tal manera que realizan el pellizco inicial para el predoblado. El operador simplemente carga la placa una vez. El rodillo inferior lejano realiza el primer predoblado, después de lo cual el operador alimenta el material para que el rodillo inferior cercano pueda realizar el segundo predoblado en el borde opuesto. Entonces puede comenzar a rodar el cilindro. Los rodillos laterales de la máquina también pueden inclinarse para permitir el rodamiento del cono.

Máquinas de cuatro rollos. Estos producen las curvas más precisas y rápidas. Sostienen de forma segura la placa entre los rodillos inferior y superior, mientras que los rodillos laterales se mueven verticalmente para crear el doblez previsto (verFigura 11 ). Permiten un predoblado rápido (nuevamente, no es necesario quitar el material para el segundo predoblado) y la alimentación de la placa puede realizarse en cualquier lado. Cada rollo tiene un eje independiente, lo que mejora la precisión y elimina la necesidad de un asistente del operador.

El enrollado del cono es relativamente simple, con los rodillos laterales inclinados para establecer el ángulo del cono. El rodillo inferior también se puede inclinar para impulsar el extremo principal del cono.

Tres rodillos, geometría variable. Estas máquinas pueden laminar la más amplia gama de espesores y tipos de materiales en relación con el tamaño del rollo superior. Son adecuados para el plegado de chapa gruesa y media. Los rodillos inferiores se mueven horizontalmente y el rodillo superior se mueve verticalmente (verFigura 12), lo que resulta en una acción de formación que sería reconocible para cualquier persona familiarizada con la operación de la prensa plegadora.

FIGURA 4 Los rodillos de placa están coronados para un rango específico de material y radios de curvatura. La configuración en la parte superior tiene una coronación excesiva (efecto de reloj de arena), la del medio tiene una coronación insuficiente (barreling) y la parte inferior tiene una coronación óptima.

Su acción de formación similar a la de una prensa plegadora es lo que hace que estas máquinas de geometría variable sean tan flexibles. Piense en los rodillos inferiores como un dado en V variable en una prensa plegadora. Separar más los rodillos inferiores (una V más ancha) reduce el tonelaje de formado y permite que la máquina forme chapa gruesa. Mover los rollos más juntos (una V angosta) permite que la máquina lamine placa delgada a diámetros pequeños. Los rodillos superiores y laterales también pueden inclinarse para simplificar el doblado del cono.

Algunos rodillos de placas vienen con características que ayudan a cerrar la brecha entre las prensas plegadoras y los rodillos de placas. Por ejemplo, el sistema enFigura 13 tiene una viga superior, que se asemeja a un ariete de prensa plegadora, diseñada para soportar el rodillo superior y aplicar la presión de rodillo necesaria para lograr ciertos radios que, de otro modo, requerirían rodillos mucho más grandes. Es capaz de producir piezas a alta velocidad que, de otro modo, tendrían que ser golpeadas en una prensa plegadora.

Al igual que una prensa plegadora, un rollo de placa puede amarrar una grúa puente. Para liberar la grúa, algunos rodillos vienen con soportes laterales y superiores CNC o NC, que soportan un cilindro y evitan que se deforme por su propio peso durante el rodamiento. Los rodillos de placas se pueden integrar con mesas de carga motorizadas, transportadores de alimentación y expulsores de piezas, todo lo cual puede aumentar la eficiencia y, lo que es más importante, garantizar la seguridad del operador.

La eficiencia y la seguridad son el quid de la cuestión, y la eficiencia en particular depende de la combinación de productos del fabricante. Considere nuevamente la parte con el radio de barrido grande. La prensa plegadora, siendo la máquina flexible que es, muy probablemente podría producir la pieza, pero ¿podría hacerlo de manera eficiente? De lo contrario, y si la pieza se ajusta al grosor y la capacidad de producción de radios de un rollo, el rollo de placa podría ser la mejor opción.

Por supuesto, todo esto depende del nivel de capacidad de la tienda y la carga actual. Administrar cualquier operación de fabricación es un poco como el ajedrez. Afortunadamente, si un taller tiene la prensa plegadora y el rodillo de placa correctos para su mezcla de productos, ambas máquinas pueden estar entre las piezas más efectivas en el tablero de ajedrez.

Kyle Jorgenson es director ejecutivo de Revolution Machine Tools.

Pero también hay otra opción menos conocida: la máquina dobladora de rodillos de prensa, un híbrido entre la prensa plegadora y el rodillo de placas. La máquina puede tener seis rodillos, tres en la parte superior y tres en la parte inferior, que funcionan en conjunto para formar un radio o radios deseados.

En esencia, estas máquinas híbridas combinan la estabilidad y la fuerza del ariete de la prensa dobladora con las capacidades de rodadura del rodillo de placa. Ayudan a formar piezas que tienen paredes más gruesas, diámetros más ajustados y son más largas de lo que sería capaz de hacer un rollo de placa estándar.