Trouver le sweet spot de la production dans le travail des métaux avec les deux

Un petit système à deux rouleaux fait rouler un cylindre. Au lieu d'avoir un rouleau inférieur en uréthane, cette machine utilise un coin de pliage pour former des pièces à des diamètres spécifiques.

Le domaine du laminage de plaques met souvent l'accent sur les machines à trois et quatre rouleaux. Les variétés à double pincement permettent aux opérateurs d'éviter d'avoir à retirer la plaque pour le deuxième prépliage. Les machines à trois rouleaux à géométrie variable laminent des tôles épaisses à des diamètres serrés. Les machines à quatre rouleaux ouvrent des portes pour les géométries de formage complexes, la haute production et l'automatisation.

Mais qu'en est-il de l'humble machine à deux rouleaux ? Pour la bonne application, en particulier celles impliquant des tôles minces, ces machines peuvent former pièce après pièce en succession rapide. Cylindres roulants complets en un seul passage, ils fonctionnent en temps de cycle mesurés en secondes et non en minutes.

Dans une configuration conventionnelle à deux rouleaux, la feuille est alimentée entre un rouleau supérieur en acier et un rouleau inférieur en uréthane beaucoup plus grand. L'uréthane permet à la feuille de se conformer autour de l'outil supérieur. Le diamètre du rouleau supérieur dicte le rayon du cylindre qui peut être obtenu, et pour former un diamètre différent, il faut un mandrin différent - un tube qui glisse sur le rouleau supérieur. La résistance du rouleau en uréthane limite la capacité d'épaisseur de la machine. Lorsque le matériau atteint une certaine épaisseur, le rouleau en uréthane n'est tout simplement pas assez solide pour supporter le matériau et le plier contre le rouleau supérieur à un diamètre serré.

Tout cela rend la configuration à deux rouleaux particulièrement adaptée aux applications à grand volume impliquant des tôles minces. L'opérateur n'a pas besoin d'effectuer de précintrage ni de passer du temps à repositionner les rouleaux. Il n'est pas rare de voir de tels systèmes intégrés aux convoyeurs et à la robotique, alimentant la feuille et retirant les cylindres roulés du rouleau supérieur.

Le principal inconvénient du bicylindre est son outillage. Si les opérateurs doivent former un autre diamètre, ils doivent utiliser un mandrin différent sur le rouleau supérieur. Et si un autre rouleau ou mandrin n'est pas disponible, un développement d'outillage peut être nécessaire. Dites que vous avez un 4-in. rouleau supérieur mais que vous voulez rouler un 12-in.-dia. cylindre. L'atelier développe un mandrin de tube avec un diamètre extérieur qui, basé sur des tests, permettra à l'opérateur de rouler ce diamètre de 12 pouces. sur la machine à deux rouleaux. Et ce n'est pas toujours un processus simple. Le diamètre extérieur du mandrin doit être adapté à une épaisseur de matériau et à une limite d'élasticité spécifiques, en pinçant le matériau contre l'uréthane de la bonne manière pour produire le diamètre correct.

Par conséquent, ce mandrin de tube doit être usiné à un diamètre spécifique pour s'adapter à l'application. La limite d'élasticité entre également dans l'équation. Une configuration peut avoir un mandrin de tube pour 14-ga. acier doux et un mandrin de tube différent pour 14-ga. inoxydable, même si les deux matériaux sont laminés au même diamètre. Cela dit, un tel développement d'outillage peut en valoir la peine, en particulier pour les applications à volume élevé. Avec les bons outils, un système à deux rouleaux peut être le moyen le plus rapide de rouler de gros volumes de tôles fines.

Une avancée technologique récente adopte une approche différente de l'humble deux rouleaux. Au lieu de compter sur le rouleau supérieur (ou le mandrin entourant le rouleau supérieur) pour former un diamètre spécifique, la position d'un coin de pliage dicte le rayon dans la pièce. Le coin se trouve à côté du rouleau inférieur, du côté opposé à celui où la feuille est alimentée. Il n'y a pas non plus de rouleau d'uréthane. Les rouleaux supérieur et inférieur sont en acier et l'opérateur définit l'espace entre eux pour s'adapter à l'épaisseur du matériau.

Si un nouveau travail nécessite un autre rayon, l'opérateur n'a pas besoin d'un autre rouleau supérieur ou mandrin ; il peut simplement changer l'angle du coin pour le produire. La modification de l'angle de coin modifie l'angle dans lequel le matériau entre en contact avec lui pendant le cycle de laminage, ce qui entraîne à son tour le matériau à rouler à un diamètre différent.

L'ajout de la cale rapproche un peu plus le système à deux rouleaux de la flexibilité offerte par les systèmes à trois et quatre rouleaux. Il s'agit toujours principalement d'un système de laminage de feuilles, pas d'une machine à rouler les plaques. Mais parce que le système de coin utilise un rouleau inférieur en acier, la machine peut rouler un matériau plus épais et plus résistant à la traction, dans certains cas jusqu'à 3/16 po d'épaisseur d'acier doux.

Et il peut être affiné. Par exemple, supposons qu'une opération reçoive un nouveau lot de matériel d'un fournisseur différent. L'épaisseur et le rendement sont conformes aux spécifications, mais le léger changement par rapport au lot précédent modifie les caractéristiques de formage. Dans ce cas, l'opérateur peut modifier légèrement l'angle du coin pour s'adapter.

L'angle d'un coin de cintrage adjacent au rouleau inférieur peut être ajusté pour former différents diamètres de cylindre.

La physique derrière le roulement ne change pas dans n'importe quel système à deux rouleaux, qu'il s'agisse d'une configuration traditionnelle en uréthane ou d'une configuration utilisant un coin de flexion. Comme leurs cousins ​​à trois et quatre rouleaux, les systèmes à deux rouleaux utilisent des rouleaux bombés, chacun conçu pour des gammes d'épaisseurs et des matériaux spécifiques, afin d'atténuer les effets de la déflexion. Bien que le cintrage à deux rouleaux n'implique pas d'étape de précintrage, il laisse toujours une section plate étroite au bord.

Les effets de la gravité ne disparaissent pas non plus. Si un système à deux rouleaux forme une feuille particulièrement fine, elle s'affaissera sous son propre poids sans support aérien, même à des diamètres plus petits. (Remarque : les machines à deux rouleaux typiques ne laminent pas les cylindres minces à de très grands diamètres, simplement parce que ces pièces manquent d'intégrité structurelle. Dans les configurations typiques, les cylindres laminés à faible épaisseur d'un système à deux rouleaux sont suffisamment petits pour être retirés à la main.)

Les machines à deux rouleaux n'offrent pas non plus aux opérateurs le luxe d'incliner les rouleaux pour créer des cônes ou d'autres courbes à plusieurs rayons. Il est rare de voir une machine à deux rouleaux rouler un cône ; si c'est le cas, il utilise un rouleau supérieur conique pour accomplir l'exploit. Le rouleau supérieur conique agit comme un outil dédié conçu pour produire des cônes spécifiques.

Les systèmes à deux rouleaux s'appuient sur un API qui contrôle la synchronisation du cycle de laminage pour former différents diamètres de cylindre ainsi que l'ouverture de l'extrémité tombante pour retirer la pièce laminée. Les CNC entièrement équipées ne sont pas courantes sur les systèmes à deux rouleaux avec manutention manuelle des matériaux. Ils peuvent être ajoutés, bien sûr, mais pour la plupart, l'ajout d'une CNC est plus logique sur les systèmes dédiés au laminage d'une grande variété de formes complexes. (Bien sûr, les deux rouleaux intégrés à la robotique et à la mécanisation peuvent avoir une CNC qui communique avec l'automatisation de la manutention.)

La force des machines à trois et quatre rouleaux est leur flexibilité : c'est-à-dire la possibilité de manipuler la position des rouleaux pour chaque application. Certains offrent des capacités de configuration et de production rapides, comme les systèmes à quatre rouleaux avec une CNC, mais leur capacité à déplacer les rouleaux en position pour chaque application ouvre la porte à un large éventail de capacités.

La force d'une machine à deux rouleaux réside dans son temps de cycle rapide, en particulier une fois qu'elle est équipée pour exécuter une pièce spécifique. Sa simplicité le rend également prêt pour l'automatisation. Une feuille est introduite, la machine à deux rouleaux produit un cylindre, la chute descend et un manipulateur éjecte la pièce.

Dans le passé, des outils dédiés, tels que des mandrins dédiés à des diamètres de cylindre spécifiques, rendaient les systèmes à deux rouleaux trop rigides pour certaines applications. Le coin de flexion, cependant, change l'histoire. Les positions des cales doivent encore être établies pour chaque diamètre de cylindre, mais une fois qu'elles le sont, les opérateurs peuvent passer d'un diamètre à l'autre sans changer d'outil.

L'approche du coin de flexion introduit une multitude de possibilités techniques, mais la pertinence économique de cette possibilité dépend de la situation. Par exemple, une cale à entraînement servo ou hydraulique pourrait théoriquement être programmée pour produire un cylindre (mais toujours pas un cône) avec des rayons variables sur tout le profil. Cela peut fonctionner dans certaines circonstances, mais pour de nombreuses applications, il serait probablement plus logique d'investir dans un système à trois ou quatre rouleaux, qui peuvent tous deux plier un matériau plus épais à différents rayons, et même des cônes.

La technologie derrière le coin de cintrage sur un système à deux rouleaux pourrait permettre à un fabricant d'exécuter une grande variété de petits tirages - cinq d'un diamètre, six d'un autre diamètre, etc. Pourtant, une production aussi diversifiée pourrait ne pas tirer parti de la principale force du double rouleau : sa vitesse. Un atelier produisant une grande variété de petits tirages pourrait mieux investir dans un autre type de rouleau, comme une machine à quatre rouleaux avec une CNC. La décision finale dépend toujours des exigences de l'application, bien sûr, mais en général, le point idéal pour les systèmes à deux rouleaux reste dans les opérations qui laminent un nombre limité de pièces à volume élevé.

Comme toute technologie, les systèmes à deux rouleaux avec coins de flexion ne sont pas une panacée. Ils ne résolvent pas tous les problèmes auxquels une opération de laminage pourrait être confrontée. Mais ils ajoutent un niveau de flexibilité qui pourrait permettre à davantage d'opérations de bénéficier de la rapidité et de la simplicité du cintrage à deux rouleaux.