Пример автоматизации механической обработки: интеграция 4-осевой гибки труб с ЧПУ в исследования и разработки в области сельскохозяйственной гидравлики

Сектор: Производство тяжелого машиностроения и сельскохозяйственного оборудования

Категория оборудования: 4-осевая система гибки труб с ЧПУ с возможностью гибки под давлением

Обозначение оборудования: Wonsten 50CNC4A2S

Целевое применение: сложные гидравлические трубопроводы высокого давления.

Обзор проекта

Известный российский производитель тяжелого сельскохозяйственного оборудования, непрерывно работающий с 1991 года, внедрил многокоординатный трубогибочный станок с ЧПУ Wonsten 50CNC4A2S на своем центральном предприятии по прототипированию и производству.

Приобретение техники было обусловлено активным внутренним проектом исследований и разработок, направленным на выпуск новой высокопроизводительной сельскохозяйственной техники. Станок 50CNC4A2S был выбран специально для замены сборных трубопроводных фитингов и гибких резиновых линий полностью автоматизированными цельными жесткими гидравлическими трубками.

Механические и технологические проблемы при изготовлении гидравлических линий

Гидравлические системы, приводящие в движение тяжелую сельскохозяйственную технику, работают в условиях экстремальных динамических скачков давления (часто превышающих 300 бар) и серьезных механических нагрузок. Производство высокопроизводительных жестких трубок для этих систем сопряжено с определенными механическими проблемами:

1. Многоплоскостная пространственная маршрутизация:

   Для перемещения по рамам шасси, корпусам двигателей и механическим приводам гидравлические трубы требуют многоугольной трехмерной пространственной геометрии. Ручная или полуавтоматическая гибка приводит к угловому смещению и пространственным отклонениям, что затрудняет выравнивание во время сборки шасси.

2. Интеграция требований смешанного радиуса:

   Компоновка гидравлических линий часто сочетает в себе резкие изменения направления (малый радиус осевой линии, CLR) с длинными плавными структурными кривыми (большой CLR). Традиционные установки гибки требуют отдельных операций с инструментами или двух разных станков, что увеличивает накладные расходы на смену инструмента и совокупную погрешность размеров.

3. Варианты эластичности материала и упругости:

   Толстостенные бесшовные трубы из углеродистой и нержавеющей стали демонстрируют значительную упругость после деформации. Ручное управление пружинением каждой партии приводит к высокому проценту брака во время разработки прототипа.

Архитектура машины: Wonsten 50CNC4A2S

Трубогиб 50CNC4A2S оснащен четырьмя полностью синхронизированными электрическими сервоприводами и двухъярусной (двухрядной) гибочной головкой. Машина обрабатывает бесшовные металлические трубы с внешним диаметром (НД) до 50 мм.

+-----------------------------------------------------------------------------------+ | 50CNC4A2S АРХИТЕКТУРА СЕРВОУПРАВЛЕНИЯ | +-----------------------------------------------------------------------------------+ | Ось Y (подача трубок) --> Серводвигатель переменного тока с высоким крутящим моментом и прецизионная стойка/Пион | | Ось B (пространственное вращение) --> Высокоточный планетарный редуктор | | Ось C (изгибающая головка) --> Прямой гидравлический/сервопривод с обратной связью от энкодера | | Ось X (движение смещения) --> Переключение стека инструментов по вертикали и горизонтали | +-----------------------------------------------------------------------------------+ 

Основные технические характеристики:

• Двухрядная оснастка со встроенной гибкой нажимом:

  Верхний уровень выполняет стандартную гибку с поворотным вытягиванием для малых радиусов ( $CLR le 2D$ ). Нижний уровень оснащен модулем непрерывной гибки (гибки валков), приводимым в движение сервопитателем по оси Y. Эта двойная конструкция позволяет формировать острые изгибы колен и широкие дуги большого радиуса на одной трубе без разжима.

• 4-осевая сервосинхронизация:

  Синхронное движение осей Y, B, C и X гарантирует точную точность позиционирования. Ось B (вращение трубы) обеспечивает точность пространственного угла в пределах $pm 0,1^circ$ , а ось Y (подача) обеспечивает повторяемость положения изгиба в пределах $pm 0,1 ext{ мм}$.

• Контролируемый поток материалов и управление овальностью:

  Оснащен автоматическим внутренним смазочным устройством оправки и активным гидравлическим усилителем давления. Усилитель толкает материал внешнего радиуса во время процесса изгиба, сохраняя утончение стенки менее 10 % и не допуская ухудшения динамики потока гидравлической жидкости овальностью поперечного сечения.

• Промышленный интерфейс ЧПУ и обработка 3D CAD:

  Контроллер станка с ЧПУ напрямую импортирует твердотельные 3D-модели CAD (форматы STEP/IGES). Внутреннее программное обеспечение автоматически извлекает координаты XYZ, преобразует их в машинный код YBC, рассчитывает удлинение материала и выполняет динамическое трехмерное моделирование столкновений перед физическим производством.

Эксплуатационные показатели и влияние на исследования и разработки

С момента первого ввода в эксплуатацию на предприятии клиента в России трубогибочная система 50CNC4A2S продемонстрировала значительные улучшения в эффективности производства и скорости прототипирования:

Техническое резюме

Внедрение 4-осевого трубогибочного станка с ЧПУ Wonsten 50CNC4A2S подчеркивает тенденцию к автоматизированной и очень гибкой обработке труб в производстве тяжелого оборудования. Объединив ротационную гибку вытяжкой и гибку нажимом в одной машине с сервоприводом, производители сельскохозяйственного оборудования могут оптимизировать циклы исследований и разработок, сократить количество компонентов и обеспечить долгосрочную долговечность гидравлической системы в сложных условиях эксплуатации.

Полные технические характеристики и конфигурации машины:

Посещать www.cncmech.com , чтобы проконсультироваться с нашей командой разработчиков механических приложений.