Jak sprawdzić powtarzalność giętarek drutu 3D do złożonych części samochodowych

Podczas produkcji wymagających części samochodowych, takich jak klamry krytyczne pod względem bezpieczeństwa, uchwyty czujników lub elementy w kształcie rur, najważniejszą rzeczą jest powtarzalność. Giętarka drutu 3D, która przy pierwszym razie wykona idealną część, ale odchyli się od celu przy setnej lub tysięcznej części, prowadzi do ryzyka i marnotrawstwa materiału. W tym artykule przedstawiono praktyczną, krok po kroku metodę testowania giętarki drutu 3D pod kątem powtarzalności w produkcji części samochodowych.

Dlaczego powtarzalność ma znaczenie dla złożonych części samochodowych

Zbiory samochodowe wymagają tysięcy i tysięcy przewodów do poszczególnych komponentów. Odchylenie nawet o 0,2 mm w kształcie przewodu może spowodować nieprawidłowe zamontowanie układu hamulcowego lub przedwczesny zużycie mechanizmu siedzenia. W przypadku bardziej złożonych kształtów wykonywanych na giętarkach drutu 3D (w porównaniu do giętarek 2-osowych lub wielopłaszczyznowych wykonujących pojedyncze gięcia) występuje często wiele kątów gięcia, wielokrotne obroty oraz liczne wartości kompensacyjne, które maszyna musi zastosować w celu skompensowania odkształcenia sprężystego (springback); bez powtarzalnej dokładności trudno osiągnąć wymagane tolerancje. Dzięki naszej metodzie testowania producent może być pewien, że jego hydrauliczna giętarka CNC lub elektryczna giętarka serwomechaniczna wytwarza części zgodnie ze specyfikacją przez cały czas trwania serii produkcyjnej.

Przygotowanie środowiska testowego i przedmiotu badań

Po pierwsze, należy utrzymać stałe jak największą możliwą liczbę zmiennych. Test powinien być przeprowadzony przy użyciu tej samej partii drutu (tego samego średnicy, gatunku i obróbki cieplnej). Upewnij się, że przedmiot obrabiany jest prawidłowo zamocowany w imakach, a oprawka, matryca dociskowa itp. są czyste i niezużyte. Należy wybrać program typowy dla części produkowanych w zastosowaniach motocyklowych lub samochodowych. Zazwyczaj będzie to część wielokrotnie gięta z krzywymi złożonymi (np. uchwyt). Giętarka do drutu musi pracować przez minimum 30 minut przed rozpoczęciem testu, aby wszystkie układy hydrauliczne i elektroniczne mogły się ogrzać i ustabilizować. Należy również zanotować temperaturę środowiska testowego, ponieważ rozszerzalność termiczna wpływa na zachowanie się metalu.

Przeprowadzanie testu sekwencyjnego gięcia i odgięcia

Podstawą testowania powtarzalności jest przeprowadzenie kolejnego zgięcia bez przerwy. Zginarka do drutu powinna być zaprogramowana tak, aby wytworzyć 20 identycznych części 3D w trybie ciągłym, bez interwencji operatora ani resetowania urządzenia. Co piątą wyprodukowaną część należy usunąć i zmierzyć najważniejsze cechy na maszynie pomiarowej współrzędnościowej lub specjalnym przyrządzie pomiarowym. Do najważniejszych cech należą przede wszystkim kąt zgięcia (np. 90° ± 0,2°), orientacja płaszczyzny zgięcia oraz odległość między dwoma zgięciami. Otrzymane dane należy rejestrować. Szczególną uwagę należy zwrócić na ostatnie zgięcie w sekwencji, zwłaszcza przy złożonych elementach samochodowych, ponieważ tam skumulowane tolerancje osiągają największą wartość.

Interpretacja danych odchylenia i ustalenie kryteriów akceptacji/odrzucenia

Po wykonaniu 20 pomiarów porównaj je z pierwotnym projektem CAD. Zgodnie z najlepszymi praktykami branżowymi przewody samochodowe powinny mieć odchylenie standardowe poniżej 0,15 mm dla położenia i poniżej 0,2° dla kąta gięcia. Jeśli pojedyncza część nie spełnia tych kryteriów, maszyna do gięcia przewodów nie przejdzie testu. Należy również przeanalizować trendy wyników. Jeśli pomiary systematycznie oddalają się od wartości docelowych w ciągu 20 części (można podejrzewać dryf termiczny lub zużycie narzędzi), niemożliwe będzie utrzymanie ścisłej tolerancji przez dłuższy czas. Jeśli wyniki zmieniają się losowo w całym zbiorze 20 części, przyczyną mogą być luźne połączenia, ślizgające się kolczyki, ślizgające się narzędzia lub niespójne prostowanie przewodu.

Wykonanie testu długotrwałej pracy i ponownego uruchomienia

Produkcja zaledwie 20 części nie jest wystarczająca, aby udowodnić długotrwałą powtarzalność. Uruchom maszynę do gięcia przewodów przez wydłużony okres czasu, np. przez całą noc, aby wyprodukować 500 części. Następnie zmierz części numer 1, 100, 200, 300, 400 oraz 500, aby ocenić, czy wydajność jest akceptowalna. Po tym wyłącz maszynę do gięcia i pozostaw ją do całkowitego ostygnięcia do temperatury pokojowej. Zaprogramuj ponownie dokładnie tę samą część w maszynie do gięcia przewodów i uruchom ją ponownie. Czy pierwsza wyprodukowana część odpowiada średniej z poprzedniego testu? Jeśli maszyna do gięcia wraca do tego samego zakresu tolerancji bez konieczności ponownej kalibracji, oznacza to, że jest niezawodna w trakcie różnych zmian pracy oraz potencjalnych przestojów przez określony czas, np. podczas weekendowego wyłączenia.

Zastosowanie podejścia Baorui do utrzymania powtarzalności

Produkując przez ponad 20 lat maszyny CNC do gięcia rurek hydraulicznych oraz maszyny do cięcia i fazowania w Baorui, nauczyliśmy się, że proces zapewnienia powtarzalności zaczyna się od sztywności konstrukcyjnej maszyny i kończy się staranną kontrolą końcowego wyniku. W przypadku stosowania 3D maszyn do gięcia przewodów przy produkcji złożonych elementów samochodowych obserwujemy obecnie wdrażanie pomiarów w trakcie procesu przy użyciu sondy kontaktowej lub laserowej w celu zweryfikowania pierwszego gięcia przed przejściem do drugiego. Tworzy to system zamkniętej pętli, w którym sygnał zwrotny może natychmiastowo korygować kompensację odkształcenia sprężystego w maszynie do gięcia.

Podsumowanie

Aby dokładnie przetestować powtarzalność giętarki drutu 3D stosowanej w zastosowaniach motocyklowych, nie potrzeba koniecznie egzotycznego sprzętu — wystarczy uporządkowany proces oraz dostęp do maszyny pomiarowej CMM lub innego dokładnego urządzenia pomiarowego. Możliwość testowania powtarzalności oznacza, że producent może być pewien, iż jego maszyna będzie produkować dokładnie te same, wysokiej klasy elementy w seriach produkcyjnych liczących dziesiątki lub setki tysięcy sztuk. To właśnie takie szczegóły w Baorui łączą prototyp z linią produkcyjną obsługującą klientów na całym świecie w branżach, w których niezawodność ma pierwszorzędne znaczenie.