Presse plieuse par rapport au rouleau de plaque

Ce cylindre à paroi épaisse a été formé sans section plate, à l'aide d'une précintreuse suivie d'une presse plieuse de fort tonnage.

Tout d'abord : que voulez-vous que votre opération de formage accomplisse ? Vous souhaitez constituer une gamme de pièces ? Voulez-vous une production élevée? Voulez-vous qu'un bon opérateur puisse produire de bonnes pièces ? Voir le schéma enFigure 1. Disons que vous ne pouvez en choisir que deux : lequel est le plus important ? Les presses plieuses penchent davantage vers une gamme de produits (le cercle supérieur de la figure), tandis que les rouleaux de plaques penchent davantage vers une production élevée. Si vous avez un bon opérateur, les deux peuvent fabriquer des pièces précises.

Supposons que vous ayez un grand rayon de balayage couvrant la largeur de la pièce. Quel investissement est le meilleur pour le travail, un rouleau de plaque ou une presse plieuse ? Cela dépend de la géométrie de la pièce et de la qualité et de l'épaisseur du matériau, bien sûr. Le volume et le budget des pièces entrent également en jeu. Pensez à vos capacités actuelles : quel processus augmentera votre force concurrentielle ?

Faire le bon choix nécessite de savoir exactement ce que les rouleaux de plaque et les presses plieuses peuvent accomplir. Les presses plieuses peuvent faire plus que de simples virages à 90 degrés, et les rouleaux de plaque peuvent faire plus que rouler les cylindres toute la journée.

Les variables abondent et il peut être difficile de savoir par où commencer. Un bon point de départ, cependant, est de savoir exactement comment chaque machine forme un grand rayon dans la pièce et les commandes, outils et configurations de rouleaux qui rendent tout cela possible (voirFigure 2).

Tout projet de formage doit commencer par les propriétés du matériau, y compris la limite d'élasticité et la résistance à la traction, le rayon formé et la longueur de la pièce. Plus la résistance à la traction est élevée et plus le rayon est serré, plus vous avez besoin de pression pour former. Plus de pression signifie généralement plus de déflexion, ce qui à son tour modifiera les exigences de votre machine.

N'oubliez pas non plus les variations des propriétés des matériaux, y compris l'épaisseur minimale et maximale d'une feuille ou d'une plaque, ainsi que les variations de rendement du matériau et de résistance à la traction. Tous ces éléments ont un effet sur une pièce formée. Qu'ils forment sur une presse plieuse ou un rouleau à plaque, les opérateurs de machines connaissent les maux de tête qui surviennent lorsqu'un nouveau lot de matériau touche le sol et qu'ils trouvent qu'il se trouve à l'extrémité opposée de la plage d'épaisseur spécifiée.

La variation des propriétés des matériaux suscite des défis dans toute opération de formage des métaux, mais elle peut vraiment passer au premier plan sur les grands rayons. Cela a à voir avec la façon dont ce grand rayon est formé et les effets du retour élastique. À l'exception de certaines configurations de fond ou de frappe de presse plieuse, la formation de grands rayons peut amplifier les effets du retour élastique et d'autres variables de processus qui changent avec les caractéristiques du matériau. Plus votre matériau est cohérent, y compris son épaisseur et sa résistance, plus le formage sera cohérent.

Que vous formiez sur la presse plieuse ou le rouleau de plaque, l'objectif est de maintenir une ligne de pression parallèle partout où l'outil ou le rouleau entre en contact avec la pièce. Malheureusement, la physique va à l'encontre de cet idéal, ce qui entraîne une déviation. Les presses plieuses et les rouleaux de plaque ont des méthodes de bombage qui tiennent compte de la déviation de la machine. Lorsque la machine dévie, la pression de formage qu'elle exerce n'est pas constante d'un bout à l'autre de la machine.

Les presses plieuses et les rouleaux de plaque sont les plus rigides au niveau de leurs cadres latéraux et les moins rigides au milieu. Si une machine n'avait pas de méthode de bombage, la pièce forcerait le milieu de la zone de pliage à s'incliner.

Le couronnement neutralise cet effet. Dans les presses plieuses, cela se produit à l'aide de dispositifs tels que des cales stratégiquement placées sous le lit de la presse plieuse qui changent la précouronne avant la charge pendant le cycle de formage. D'autres systèmes de bombage utilisent l'hydraulique (voirfigure 3).

FIGURE 1Lorsque vous décidez de ce que vous voulez que votre opération de formage accomplisse, pensez à ces trois facteurs.

Dans les rouleaux de plaques, le couronnement est dans les rouleaux (voirFigure 4 ). Un rouleau couronné a un diamètre légèrement plus grand au milieu, et ce "renflement" subtil compense la déviation.

Étant donné que le bombage est intégré aux rouleaux eux-mêmes, les rouleaux de plaque sont conçus pour un bombage optimal pour une plage d'épaisseur spécifique, généralement environ 75 % de la capacité nominale de la machine. Donc, une machine avec 1-in. la capacité de roulement nominale a un couronnement optimal pour 0,75 po. plaque, mais peut avoir un bombement excessif (c'est-à-dire un renflement trop important au milieu du rouleau) pour un matériau de 0,25 pouce d'épaisseur. Un bombement excessif comprime la pièce trop fort au milieu et peut produire une forme de sablier. A l'inverse, un bombage insuffisant peut conduire à un barillet, où le diamètre du cylindre est plus grand au milieu qu'aux extrémités. Le même effet peut former des pièces arrondies en forme de canoë, bombées au centre et plus serrées aux extrémités.

Pour corriger cela, certaines presses plieuses et rouleuses proposent désormais des systèmes de bombage dynamiques qui utilisent des capteurs pour détecter la pression et appliquer la compensation nécessaire. Pour les presses plieuses, cela implique de déplacer les coins ou des mécanismes similaires sous le lit juste la bonne quantité au bon endroit. Sur les rouleaux de plaques, les systèmes de bombage dynamique permettent un réglage manuel ou automatique de la pression des rouleaux (voirFigure 5).

Les presses plieuses et les rouleaux de plaque peuvent fonctionner avec des matériaux esthétiquement critiques. Dans le domaine des presses plieuses, les poinçons et matrices en uréthane ainsi que le ruban en uréthane peuvent aider une presse plieuse à créer des plis sans marques. Et dans le monde du laminage de plaques, les rouleaux de plaques peuvent être commandés avec des rouleaux polis et rectifiés avec précision qui sont simples à nettoyer et ne collectent pas de calamine aussi fréquemment que les rouleaux conventionnels.

Bien sûr, un pliage sans marques nécessite les bonnes procédures et une manipulation soigneuse des outils. Les rouleaux rectifiés avec précision sont durcis, mais ils peuvent toujours être endommagés. Les opérateurs doivent donc être conscients de ce qu'ils envoient à travers les rouleaux, en particulier lors du laminage de pièces étroites, où la machine concentre toute sa pression sur une très petite surface.

Le monde des presses plieuses traite des longueurs de bride minimales ; une machine avec un outillage conventionnel ne peut pas former jusqu'au bord du matériau. La longueur minimale de la bride est généralement déterminée en pourcentage de l'ouverture de la matrice. Essentiellement, la plaque doit pouvoir reposer solidement sur la matrice tout au long du cycle de formage. Cela dit, le pliage incrémental (plus sur cela plus tard) utilise souvent des matrices aiguës avec des ouvertures de matrice étroites, donc les exigences minimales de bride ne sont généralement pas un problème. De plus, des ensembles d'outils spéciaux, comme des matrices flexibles en uréthane avec butées intégrées pour mesurer ou faire pivoter des matrices « à ailettes », peuvent vous permettre de former un rayon presque ou même jusqu'au bord en un seul coup.

Dans certains cas, les plaques sont d'abord pliées sur une machine séparée appelée précintreuse, qui forme les bords du matériau avec pratiquement aucun plat, avant d'être amenées à la presse plieuse pour un cintrage incrémentiel. Il s'agit d'une technologie avec une longue histoire dans l'industrie des tuyaux à paroi épaisse qui se répand maintenant dans d'autres secteurs. Ce type de formage, parfois appelé nez, peut être réalisé avec la machine et l'outillage appropriés (voirChiffres 6et7).

Dans le laminage de plaques, vous avez la section plate non pliée aux bords d'attaque et de fuite. Il est généralement à peine perceptible, en particulier dans les tôles et les tôles laminées à un grand diamètre. Mais ils sont là, et ils sont inévitables, car les rouleaux pinceurs ont besoin d'un endroit pour tenir le matériau.

Une opération appelée prépliage minimise les méplats sur les bords d'attaque et de fuite de la plaque. Dans une configuration typique, l'opérateur effectue le prépliage sur les bords d'attaque et de fuite, laissant généralement un plat non plié de 1,5 à 2,5 fois l'épaisseur du matériau, selon l'application et le matériau (voirFigure 8).

Pour le laminage de cylindres de dimension critique, une opération peut choisir de rouler le cylindre, de souder le joint longitudinal, de le meuler, puis de le relaminer pour éliminer le plat non plié. Mais dans la plupart des cas, cette petite section plate non pliée reste.

FIGURE 2 La presse plieuse et le cintrage par rouleaux peuvent former des coudes à grand rayon. Ce qui est le mieux dépend des exigences de l'application et de la variété et du volume des travaux d'un atelier de fabrication.

Le soudage soulève un autre problème : les sources d'alimentation de soudage peuvent causer des dommages électriques extrêmes au système de contrôle d'un rouleau de plaque à proximité. Assurez-vous que la masse de soudure se trouve sur la pièce et non sur la machine. Si des dommages électriques sont même une possibilité, il peut être judicieux d'investir dans un système électronique blindé amélioré, qui protège l'électronique du rouleau de plaque.

Les presses plieuses sont omniprésentes pour une raison : elles sont extraordinairement polyvalentes et une large gamme de machines est disponible. Ils peuvent bien sûr plier une variété d'angles, qu'ils soient ouverts, aigus ou à 90 degrés. Mais ils peuvent également former des pièces à grand rayon et, avec l'outillage approprié, même des cylindres et autres formes complexes.

Certaines applications nécessitent des outils spéciaux pour créer des coudes à grand rayon. Pour les applications de calibre plus fin, un poinçon rond ou large en demi-lune associé à une matrice en uréthane flexible peut littéralement "enrouler" la tôle autour de la forme du poinçon, créant un grand rayon de balayage en quelques coups seulement.

Mais un frein peut également former de larges rayons et des cylindres par cintrage à l'air conventionnel, où le matériau est positionné contre la butée arrière et un poinçon à rayon descend vers une matrice en V. Mais au lieu de descendre loin dans l'espace de la matrice pour plier le travail à un angle spécifique, le poinçon "cogne" simplement légèrement le matériau dans l'ouverture de la matrice. Après chaque trait, le matériau est avancé, puis heurté par incréments - c'est pourquoi on l'appelle parfois flexion incrémentielle - jusqu'à ce que la courbe souhaitée soit atteinte.

Le cintrage incrémentiel commence par connaître l'angle de cintrage et la longueur de l'arc de tout le cintrage, d'un point tangent à l'autre. Ensuite, l'opérateur détermine le nombre de pas, ou coups, qu'il veut sur l'ensemble du virage. Plus il a de coups, plus la hauteur (l'espace entre les coups) est étroite et plus la forme incurvée résultante sera lisse.

Cela dit, des pas étroits dans une courbure incrémentale amplifient les erreurs. Si un virage incrémentiel à 90 degrés comporte 45 pas tous les 2 degrés, et si chacun de ces virages est un peu décalé, ce qui commence comme une petite erreur peut faire boule de neige en un défaut majeur. C'est l'une des raisons pour lesquelles les variables de processus cohérentes (outillage, répétabilité de la machine, épaisseur du matériau, etc.) sont si importantes.

La sélection des matrices est entièrement différente du pliage à l'air conventionnel, où le rayon forme un pourcentage de l'ouverture de la matrice et la profondeur de pénétration du poinçon détermine l'angle de pliage. Le cognement se produit généralement sur une matrice aiguë qui est le double de la largeur du pas, bien que la sélection de la matrice puisse varier en fonction de l'application. Quoi qu'il en soit, plus votre pas est large, plus l'ouverture de la matrice est grande et plus la courbure incrémentielle devient "hachée", avec des lignes de courbure distinctes évidentes sur le rayon extérieur.

Ce pas est défini dans le programme, qui déplace la butée arrière. Dans de nombreuses applications, les opérateurs poussent la plaque contre la butée arrière, qui à son tour pousse la plaque vers l'avant à chaque choc. Cela dit, un opérateur de presse plieuse peut utiliser un éventail de stratégies de jaugeage pour heurter des demi- ou des quarts de cylindre ainsi que diverses formes complexes, toutes facilement formables sur une presse plieuse à gorge profonde (c'est-à-dire l'espace derrière l'outillage).

Contrairement aux rouleaux de plaque, les presses plieuses avec l'outillage, le tonnage et la longueur de lit appropriés peuvent former des matériaux extrêmement épais et minces et une incroyable variété de formes, même des cylindres. En fait, de nombreux freins peuvent former des cylindres de petit diamètre sans aucun outil spécial requis. Un cylindre est heurté à près de 360 ​​degrés, laissant suffisamment d'espace pour que le poinçon fasse la bosse finale. Si la presse plieuse a une hauteur d'ouverture suffisante pour s'adapter au diamètre du cylindre, le vérin soulève le poinçon afin que l'opérateur puisse retirer la pièce, qui peut ensuite passer à un dispositif qui pousse les extrémités du cylindre ensemble avant que le joint longitudinal final ne soit soudé.

Bien sûr, cela ne fonctionne que pour des cylindres d'un certain diamètre et d'une certaine épaisseur. Selon l'application, l'outillage et les obstructions du cadre peuvent ne pas permettre à une presse plieuse de former un cylindre complet à 360 degrés. Dans ces cas, les pièces peuvent devoir être formées en sections individuelles et soudées ensemble.

Les presses plieuses avec les bonnes configurations d'outillage et de jaugeage peuvent même former des cônes et des sections coniques. Voir un frein en action plier une section conique ou un cylindre illustre à la fois sa principale force et sa principale faiblesse. Sa principale force est, encore une fois, sa flexibilité. Un frein est le couteau suisse du formage. Il peut former une section conique suivie d'une autre partie qui nécessite quelques coudes à 90 degrés, suivie d'un panneau avec une bride de bord étroite. Il peut alors heurter des courbures incrémentielles sur le bord d'une plaque, même entre deux brides droites ou d'autres éléments formés, ce qui serait impossible à faire pour un rouleau de plaque. Pour fournir un dégagement pendant la séquence de pliage pour former diverses géométries de pièces, un frein peut avoir des outils segmentés à travers le banc. C'est un autre avantage que le laminage de plaques ne peut pas fournir.

FIGURE 3Une presse plieuse avec un bombage de précharge inapproprié peut produire des pièces avec un arc.

Le fait qu'un frein puisse former une section conique illustre sa flexibilité, mais sa vitesse lente en le faisant révèle sa faiblesse. Même un virage incrémentiel apparemment simple peut être lent et extrêmement complexe. La plupart des dispositifs automatiques de mesure et de compensation d'angle - lasers de mesure de dimension et autres capteurs conçus pour fonctionner avec le pliage à l'air conventionnel - ne peuvent pas détecter les problèmes dans les "angles" toujours aussi légers créés à chaque bosse incrémentielle que le poinçon fait dans le matériau. Et peu importe l'étroitesse du pas, le frein ne peut pas rouler; il doit encore cogner la pièce, laissant des lignes de pliage dessus. Le bon outillage peut rendre ces lignes extrêmement subtiles, parfois presque invisibles sur la surface extérieure du pli, mais elles sont toujours là.

Cela dit, certains environnements de production font bon usage des capacités de flexion incrémentielle d'un frein. Par exemple, certaines presses plieuses spécialisées - de grandes machines tandem avec des systèmes de chargement, d'outillage et de jaugeage spéciaux - peuvent former cylindre après cylindre après cylindre avec une efficacité extraordinaire. Mais tout le système est conçu autour d'un produit ou d'une famille de produits. Les programmes sont établis, les matériaux sont cohérents ; le calage avant, arrière et même latéral maintient la pièce à usiner stable ; et tous ces éléments fonctionnent ensemble pour créer un processus efficace et reproductible (voirFigure 9).

Bien sûr, ce n'est pas la norme dans un atelier de travail typique ou un fabricant à haute gamme de produits. Si un frein forme une grande section de cylindre après une grande section de cylindre, attachant le pont roulant pour manipuler la pièce, puis reste inactif pendant que l'opérateur passe du temps à configurer le prochain lot de travaux (qui, bien sûr, sont entièrement différents), le processus peut valoir la peine d'être examiné. Cela pourrait être un sérieux goulot d'étranglement. Et si c'est le cas, le bon rouleau de plaque pourrait peut-être vous aider.

Décider entre un rouleau de plaque et une presse plieuse n'est pas un choix binaire, principalement en raison des différents types de machines disponibles, y compris le laminage de plaque. Les laminoirs à plaques ont différents nombres de rouleaux et de configurations de rouleaux, et chacun manipule ces rouleaux de différentes manières. Certaines des machines à rouler les plaques les plus courantes sont :

Trois rouleaux, double pincement initial. Ces rouleaux de plaque économiques ont tendance à être simples à utiliser (voirFigure 10 ). Les rouleaux latéraux sont situés sur les côtés gauche et droit d'un rouleau supérieur fixe, sur le même axe. Le rouleau latéral à l'extrémité du point d'alimentation initial fonctionne comme une butée arrière qui aide à équerrer la plaque, de sorte que l'opérateur n'a pas besoin d'un assistant pour faire fonctionner la machine.

Les machines à double pincement initial permettent un travail rapide de précintrage lors de la formation de cylindres. Dans une machine à pincement initial unique, seul le rouleau éloigné peut effectuer le pincement initial pour le prépliage, ce qui signifie que l'opérateur doit préplier une extrémité de la pièce, puis retirer, faire pivoter et ajuster la plaque afin que le même rouleau puisse effectuer le deuxième prépliage sur le bord opposé.

Dans une machine à double pincement initial, les deux rouleaux inférieurs se déplacent vers le rouleau supérieur fixe de manière à effectuer le pincement initial pour le prépliage. L'opérateur charge simplement la plaque une fois. Le rouleau inférieur le plus éloigné effectue le premier prépliage, après quoi l'opérateur fait passer le matériau afin que le rouleau inférieur le plus proche puisse effectuer le deuxième prépliage sur le bord opposé. Ensuite, le laminage du cylindre peut commencer. Les rouleaux latéraux de la machine peuvent également s'incliner pour permettre le roulement du cône.

Machines à quatre rouleaux. Ceux-ci produisent les virages les plus précis et les plus rapides. Ils maintiennent solidement la plaque entre les rouleaux inférieur et supérieur tandis que les rouleaux latéraux se déplacent verticalement pour créer la courbure souhaitée (voirFigure 11 ). Ils permettent un précintrage rapide - encore une fois, pas besoin de retirer le matériau pour le deuxième précintrage - et l'alimentation des plaques peut avoir lieu de chaque côté. Chaque rouleau a un axe indépendant, ce qui améliore la précision et élimine le besoin d'un assistant de l'opérateur.

Le roulement du cône est relativement simple, les rouleaux latéraux s'inclinant afin d'établir l'angle du cône. Le rouleau inférieur peut également être incliné pour entraîner l'extrémité principale du cône.

À trois rouleaux, à géométrie variable. Ces machines peuvent rouler la plus large gamme d'épaisseurs et de types de matériaux en fonction de la taille du rouleau supérieur. Ils conviennent à la fois au pliage de plaques épaisses et moyennes. Les rouleaux inférieurs se déplacent horizontalement et le rouleau supérieur se déplace verticalement (voirFigure 12), résultant en une action de formage qui serait reconnaissable à toute personne familiarisée avec le fonctionnement de la presse plieuse.

FIGURE 4 Les rouleaux de plaque sont bombés pour une gamme spécifique de matériaux et de rayons de courbure. La configuration sur le dessus a un bombage excessif (effet sablier), le milieu a un bombage insuffisant (barillet) et le bas a un bombage optimal.

Leur action de formage semblable à celle d'une presse plieuse est ce qui rend ces machines à géométrie variable si flexibles. Considérez les rouleaux inférieurs comme une matrice en V variable sur une presse plieuse. L'éloignement des rouleaux inférieurs (un V plus large) réduit le tonnage de formage et permet à la machine de former des tôles épaisses. Le rapprochement des rouleaux (un V étroit) permet à la machine de laminer des tôles minces à de petits diamètres. Les rouleaux supérieurs et latéraux peuvent également s'incliner pour simplifier le cintrage du cône.

Certains rouleaux de plaques sont dotés de fonctionnalités qui aident à combler l'écart entre les presses plieuses et les rouleaux de plaques. Par exemple, le système deFigure 13 a une poutre supérieure, ressemblant à un vérin de presse plieuse, conçue pour supporter le rouleau supérieur et appliquer la pression de rouleau nécessaire pour atteindre certains rayons qui nécessiteraient autrement des rouleaux beaucoup plus grands. Il est capable de produire des pièces à grande vitesse qui, autrement, auraient besoin d'être heurtées sur une presse plieuse.

Comme une presse plieuse, un rouleau de plaque peut attacher un pont roulant. Pour libérer la grue, certains rouleaux sont livrés avec des supports latéraux et aériens CNC ou NC, qui supportent un cylindre et l'empêchent de se déformer et de s'affaisser sous son propre poids pendant le roulement. Les rouleaux de plaques peuvent être intégrés à des tables de chargement motorisées, des convoyeurs d'alimentation et des éjecteurs de pièces, qui peuvent tous augmenter l'efficacité et, surtout, assurer la sécurité de l'opérateur.

L'efficacité et la sécurité sont au cœur du problème, et l'efficacité en particulier dépend de la gamme de produits d'un fabricant. Considérez à nouveau la partie avec le grand rayon de balayage. La presse plieuse - étant la machine flexible qu'elle est - pourrait très probablement produire la pièce, mais pourrait-elle le faire efficacement ? Si ce n'est pas le cas, et si la pièce correspond à l'épaisseur et à la capacité de production de rayon d'un rouleau, le rouleau de plaque pourrait être le meilleur choix.

Bien sûr, tout cela dépend du niveau de capacité et de la charge actuelle d'un magasin. Gérer une opération de fabrication, c'est un peu comme jouer aux échecs. Heureusement, si un magasin dispose de la presse plieuse et du rouleau de plaques adaptés à sa gamme de produits, les deux machines peuvent figurer parmi les pièces les plus efficaces de l'échiquier.

Kyle Jorgenson est PDG de Revolution Machine Tools.

Mais il y a aussi une autre option moins connue : la presse plieuse, un hybride entre la presse plieuse et le rouleau de plaque. La machine peut avoir six rouleaux, trois en haut et trois en bas, qui fonctionnent de concert pour former un rayon ou des rayons souhaités.

Essentiellement, ces machines hybrides combinent la stabilité et la résistance du vérin de la presse plieuse avec les capacités de roulement du rouleau de plaque. Ils aident à former des pièces qui ont des parois plus épaisses, des diamètres plus serrés et sont plus longues qu'un rouleau de plaque standard ne serait capable de le faire.