Was ist CNC-Biegen? Funktionsweise des programmierten Rohrbiegens und des Metallbiegens mit der Abkantpresse

Ein 42-mm-Auspuffrohr aus Edelstahl mit fünf Biegungen, zwei davon in unterschiedlichen Ebenen, ist nicht das gleiche Problem wie eine 90-Grad-Halterung, die an einer Abkantpresse gefaltet wird. Beide Tätigkeiten werden oft als CNC-Biegen beschrieben, aber die Maschinen, die Werkzeuge und die Programmierung dahinter sind unterschiedlich. Gemeinsam ist ihnen, dass jeder Winkel, jede Entfernung und jede Drehung aus einem gespeicherten Programm stammt und nicht von einem Bediener, der die Festanschläge von Hand dreht.

Die kurze Antwort lautet: Beim CNC-Biegen handelt es sich um einen Metallumformprozess, bei dem ein numerisches Computersteuerungssystem die Maschinenachsen antreibt, das Werkstück vorschiebt und Biegewinkel auf Werte aus einem Teileprogramm einstellt. Bei einer Abkantpresse bedeutet das die Stößeltiefe, die Position des Hinteranschlags und manchmal auch die Balligkeit. Bei einer Rohrbiegemaschine bedeutet dies Schlittenvorschub, Spannzangendrehung und Biegearmwinkel, die von Servomotoren bewegt werden, die dieselbe Position tausende Male mit demselben Ergebnis wiederholen können.

CNC-Biegen im Klartext

CNC steht für Computer Numerical Control und der Begriff beschreibt, wie die Maschine angetrieben wird und nicht, was sie tut. Ein älterer NC-Bieger wird von Hand eingestellt, mit mechanischen Anschlägen für die Vorschublänge, einer festen Drehung an der Spannzange und einem über eine Schraube oder ein Zifferblatt einstellbaren Biegewinkel. Eine CNC-Biegemaschine speichert die gleichen Informationen wie ein Programm: Achspositionen, Biegereihenfolge, Kompensationswerte und Werkzeugdaten.

Wenn das Programm ausgeführt wird, sendet die Steuerung einen Positionsbefehl an jede Servoachse, liest die Rückmeldung vom Encoder und korrigiert die Bewegung, bis die befohlene und die tatsächliche Position übereinstimmen. Dieser geschlossene Kreislauf ist der Grund, warum eine CNC-Maschine einen Winkel über eine Reihe von Tausenden von Teilen halten kann und warum ein Auftrag, der vor zwei Jahren ausgeführt wurde, wieder auf die Maschine übertragen und aus derselben Datei produziert werden kann.

Die Anzahl der Achsen ist das praktische Maß dafür, was eine Maschine leisten kann. Ein Rohrbieger mit nur einem Steuerkopf programmiert normalerweise den Vorschub des Wagens, die Ebene der Biegedrehung und den Biegewinkel. Wenn Sie weitere Werkzeugstapel oder einen zweiten Biegekopf hinzufügen, kann die Maschine in einem Arbeitsgang Teile mit mehreren Ebenen und mehreren Radien herstellen, wodurch der Fehler beim erneuten Einspannen beseitigt wird, der auftritt, wenn ein Teil zwischen den Arbeitsgängen bewegt wird.

Blechbiegen und Rohrbiegen sind zwei verschiedene Arbeiten

Suchergebnisse vermischen beides, und das führt zu echten Spezifikationsfehlern. Beim Abkantbiegen wird ein flaches Blech über einen Stempel und eine Matrize geformt, und das Material wird über seine gesamte Breite gebogen. Beim Rohrbiegen mit rotierendem Zug wird ein Rohr um eine Biegematrize gezogen, während ein Dorn die Innenseite der Wand stützt. Die Fehlerarten, die Werkzeuge und die Toleranztreiber sind nicht gleich, daher ist eine Anfrage, die nur besagt, dass CNC-Biegen ist, oft zu vage, um genaue Angaben zu machen.

Wenn es sich bei dem Teil um eine flache Platte mit Flanschen handelt, kaufen Sie eine Abkantpresse. Wenn es sich um ein Rohr handelt, das Flüssigkeit, Gas oder ein Kabel transportieren muss, kaufen Sie einen Rohrbieger, und der Außendurchmesser, die Wandstärke und der Mittellinienradius entscheiden über die Werkzeugausstattung.

Wie ein CNC-Biegezyklus tatsächlich abläuft

1. Das Teil wird in 3D oder als Biegetabelle definiert: Außendurchmesser, Wandstärke, Material, jeder Biegewinkel, jeder Mittellinienradius und der gerade Abstand zwischen Biegungen.
2. Das Biegeprogramm wird entweder offline am Modell oder an der Steuerung erstellt. In dieser Phase werden Rückfederungskompensation, Biegeabzug und eine Kollisionsprüfung angewendet.
3. Das Werkzeug ist vorbereitet. Die Biegematrize, die Klemmmatrize, die Druckmatrize und der Dorn sind auf die Rohrgröße abgestimmt, und an den Stellen, an denen die Wand dünn ist, wird eine Abstreifmatrize hinzugefügt.
4. Ein erster Artikel wird gebogen und vermessen. Vorschublänge, Drehung und Winkelversätze werden getrimmt, bis das Teil mit der Zeichnung übereinstimmt.
5. Produktionsläufe. Die Maschine wiederholt die gespeicherten Positionen und der Bediener prüft in festgelegten Abständen ein Muster, anstatt jedes Teil anzupassen.
6. Die Teile werden zum nächsten Arbeitsgang weitergeleitet, bei dem es sich um das Formen der Enden, das Anfasen, das Entgraten oder die Montage handeln kann.

Das Werkzeug, das über die Teilequalität entscheidet

Zwei Maschinen desselben Herstellers können aufgrund der Werkzeugausstattung sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern. Die wichtigsten Elemente sind:

• Dorn. Es stützt die Innenseite des Rohrs durch die Biegung und kontrolliert die Ovalität. Ein Steckdorn eignet sich für großzügige Radien an dicken Wänden, während ein Kugeldorn normalerweise für Arbeiten mit dünnen Wänden und engen Radien benötigt wird.
• Biegestempel. Es legt den Mittellinienradius und die Nutform fest und begrenzt in der Praxis auch den maximal verfügbaren Biegewinkel bei diesem Radius.
• Spannmatrize. Es klemmt das Rohr gegen die Biegematrize und verhindert, dass das Material beim Biegen nach hinten rutscht.
• Druckdüse. Es folgt dem Rohr und kontrolliert die Außenwand und macht oft den Unterschied zwischen einer sauberen und einer mit Flecken bedeckten Oberfläche aus.
• Wischermatrize. Es unterstützt die Innenseite der Biegung dort, wo Falten beginnen, was bei Kombinationen aus dünnen Wänden und kleinen Radien am wichtigsten ist.
• Schmierung. Es verringert den Luftwiderstand und die Hitze und verlängert die Werkzeuglebensdauer. Das falsche Schmiermittel hinterlässt jedoch Rückstände, die vor dem Schweißen oder Beschichten entfernt werden müssen.

Was CNC-Biegen verbessert und wo es keinen Sinn mehr macht

Wo der Prozess seinen Preis verdient

• Konsistenz. Das gleiche Programm erzeugt am ersten Teil und am tausendsten Teil die gleiche Geometrie.
• Rüstzeit. Der Programmabruf ersetzt das manuelle Zurücksetzen von Stopps, sodass kurze Chargen wirtschaftlich werden.
• Weniger Betreiberabhängigkeit. Die Fähigkeiten verlagern sich von der Handeinstellung hin zur Programmierung, Werkzeugauswahl und Inspektion.
• Mehrere Biegeteile in einem Zyklus. Maschinenachsen bewältigen Ebenenänderungen, für die sonst zwei Vorrichtungen erforderlich wären.

Wo es nicht passt

• Einfache Einzelwinkelteile in sehr geringer Stückzahl, bei denen eine manuelle oder NC-Maschine weniger pro Stück kostet.
• Ein Radius, der relativ zur Wand so eng ist, dass keine Dornkonfiguration den Abschnitt halten kann.
• Dicke Blechumformung, die eher zur Abkantpresse als zum Rotationsziehbiegen gehört.

Kaufen Sie Schecks, bevor Sie eine Maschine angeben

Die meisten Spezifikationsfehler sind auf eine kurze Liste von Zahlen zurückzuführen, die Käufer bei der Anfrage nicht berücksichtigt haben.

• Maximaler Außendurchmesser und maximale Wandstärke, da die Umformkraft mit dem Wandabschnitt skaliert.
• Kleinster Mittellinienradius, üblicherweise als Vielfaches des Rohrdurchmessers beschrieben.
• Gesamtzahl der Biegungen und ob sie in mehr als einer Ebene liegen.
• Erforderliche Zykluszeit und ob das Be- und Entladen automatisiert werden muss.
• Materialqualität, da Edelstahl und hochfester Stahl anders zurückfedern als Baustahl.

Bei einer Maschine mit nur einem Kopf ist eine vollständige Servosteuerung die richtige Konfiguration, wobei Vorschub, Drehung und Biegewinkel alle durch das Programm und nicht durch mechanische Anschläge gesteuert werden.

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Wenn ein Teil Biegungen auf beiden Seiten des Rohrs aufweist oder zwei Biegungen gleichzeitig geformt werden müssen, verkürzt eine Doppelkopfmaschine den Zyklus und macht einen zweiten Bearbeitungsschritt überflüssig.

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Häufige Probleme und was sie normalerweise bedeuten

• Ovalität oberhalb der Ziehgrenze. Der Dorn ist zu klein, der falsche Dorntyp ist montiert oder der Radius ist zu eng für die Wandstärke.
• Falten an der Innenseite der Biegung. Eine Abstreifdüse fehlt oder ist schlecht positioniert, oder die Wand hat zu wenig Halt.
• Winkeldrift während eines Laufs. Die Rückfederung variiert je nach Materialcharge oder die Spannmatrize rutscht und zieht Material.
• Kratzer entlang des Außenradius. Druckmatrizeneinstellung, Werkzeugspiel oder Schmierung müssen überprüft werden.
• Abflachung am Kurvenanfang. Die Klemmlänge ist zu kurz oder die Nut der Klemmmatrize passt nicht zum Rohr.

Wo CNC-Biegen in einer Produktionslinie eingesetzt wird

Biegen ist selten ein eigenständiger Vorgang. Eine typische Rohrlinie schneidet das Material auf Länge, faset und entgratet die Enden, biegt das Teil und formt oder bördelt dann die Rohrenden. Die Verknüpfung dieser Schritte verändert die Wirtschaftlichkeit der Arbeit, da die Teile nicht mehr zwischen den Maschinen warten müssen und die Schadensabwicklung sinkt. Aus diesem Grund entscheiden sich viele Käufer mittlerweile für die Biegemaschine als Teil einer größeren Produktpalette Automatisierungslinie und nicht als Einzelkauf.

Das CNC-Biegen ist kein einzelner Maschinentyp. Dabei handelt es sich um eine Methode zur Steuerung einer Biegemaschine, sodass die Geometrie aus einem Programm und nicht aus den Händen eines Bedieners stammt. Wenn Sie den Außendurchmesser, die Wandstärke, die Materialqualität, den kleinsten Mittellinienradius und die Anzahl der Biegungen in verschiedenen Ebenen kennen, verfügen Sie bereits über die fünf Zahlen, die ein Maschinenbauer zur korrekten Angabe benötigt.

Wenn Sie möchten, dass diese Zahlen mit einer realen Konfiguration verglichen werden, bevor Sie sich für die Werkzeugausstattung entscheiden, können Sie dies tun Kontaktieren Sie das Team und teilen Sie die Teilezeichnung mit der Biegetabelle.