鈑金零件在折彎過程中通常會遇到因板材厚度不同、存在應(yīng)力不同而導(dǎo)致的角度變化問題，因此難以達(dá)到要求的角度精度。一般在折彎機(jī)性能良好的情況下，引起角度變化的常見因素主要有四個方面：板材厚度不一致；不同材質(zhì)的材料回彈性能不同；板材表面軋制紋路、氧化層、帶孔等現(xiàn)象；不同批次材料或同批次材料機(jī)械性能變化。為了解決這些問題并幫助用戶高質(zhì)量完成批量生產(chǎn)任務(wù)，諾亙上海與德國Data M 公司聯(lián)合開發(fā)了一款專用于折彎機(jī)的折彎角度檢測且實(shí)時補(bǔ)償?shù)某商捉鉀Q方案——LaserCheck 角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)。
什么是角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)
LaserCheck 角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)由激光角度檢測傳感器、相機(jī)模組、應(yīng)變測量儀、工業(yè)PC、定制化軟件以及用于傳感器移動的驅(qū)動軸等部件組成，形成了一套完整的實(shí)時進(jìn)行角度測量和補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)系統(tǒng)，如圖1 所示。它不僅僅是普遍意義上的角度檢測系統(tǒng)，更重要的是可以針對不同工況和不同材料（碳鋼板、不銹鋼板、鋁板、銅板等）進(jìn)行角度補(bǔ)償、修正，從而保證折彎角度一次達(dá)到完美的預(yù)設(shè)效果。
圖1 LaserCheck 角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)
角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理
LaserCheck 角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)通過相機(jī)模組掃描投射在板材表面上的激光投影線的變化來測量折彎角度，折彎過程保持與數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時通訊，如圖2 所示。安裝在折彎機(jī)工作臺內(nèi)外兩側(cè)的傳感器Sensor left 和Sensor right 分別射出激光線并投影在板材上形成夾角，相機(jī)將此夾角數(shù)值的變化不停刷新并實(shí)時傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，刷新率可大于或等于100Hz。在滑塊下壓中途可檢測不同板材的特性，保持與數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時通訊，計(jì)算并控制滑塊下死點(diǎn)精確位置，并通過CNC 控制Y1、Y2及撓度補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證第一次折彎就能達(dá)到預(yù)設(shè)的完美效果，有效解決了板厚誤差、回彈不一致、表面氧化層、軋制紋路變化等引起的角度問題。
圖2 角度檢測激光線投影
對于250t 及以上噸位設(shè)備，為了保證更高精度的補(bǔ)償效果，可在折彎機(jī)機(jī)架兩側(cè)C 形口位置安裝應(yīng)變測量儀，如圖3所示。折彎過程中墻板在反作用力下的變形“張口”現(xiàn)象將導(dǎo)致光柵尺測量移動“錯誤”，安裝應(yīng)變測量儀可用于測量兩側(cè)機(jī)架的張口變形量，并將張口變形量反饋到折彎機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。
圖3 應(yīng)變測量儀
LaserCheck 角度檢測傳感器出廠精度校準(zhǔn)報(bào)告如圖4 所示，其精度公差值一般為±0.1°，理想狀態(tài)下工件折彎精度亦可保證±0.1°。但實(shí)際折彎的精度受機(jī)床精度、數(shù)控系統(tǒng)、模具、折彎工藝、折彎工件檢測長度、環(huán)境及溫度等影響，會導(dǎo)致精度有所不同。經(jīng)過全方位實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證得出結(jié)論：以目前國內(nèi)生產(chǎn)的折彎機(jī)的出廠標(biāo)準(zhǔn)來測試，無論哪種板材的補(bǔ)償角度均可以控制在±0.3°。同時，為了提高折彎精度，所有的角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)在安裝后都需要通過專業(yè)的校準(zhǔn)設(shè)備和工具進(jìn)行校準(zhǔn)，以便消除安裝誤差。
圖4 傳感器出廠精度校準(zhǔn)報(bào)告
角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用
作為全球首家提供折彎機(jī)專用角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)的德國Data M 公司，30 多年來一直根據(jù)最終用戶的實(shí)際需求優(yōu)化其產(chǎn)品的硬件和軟件，使產(chǎn)品的使用覆蓋面更廣。目前，針對8 ～2000t 的折彎機(jī)均可提供相應(yīng)的解決方案，應(yīng)用領(lǐng)域涉及新能源、電子電器、軌道交通、汽車制造、建筑幕墻、高壓電塔、船舶、家電、電梯、軍工等領(lǐng)域。統(tǒng)計(jì)客戶實(shí)際采購數(shù)據(jù)，目前角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用以工程機(jī)械類企業(yè)居多，如徐工集團(tuán)、三一重工集團(tuán)、勝代集團(tuán)、濰柴集團(tuán)、太重集團(tuán)、中車集團(tuán)等，有效減少了折彎過程中人工對折彎角度修正的干預(yù)，減少了報(bào)廢率，大大提高了生產(chǎn)效率。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，搭配LaserCheck 角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)出口到歐美及俄羅斯等國家的折彎機(jī)以100 ～250t 的居多。
國內(nèi)客戶通常會問：“角度檢測如何保證折彎時一步補(bǔ)償?shù)轿?，是否會出現(xiàn)第一刀就壓過頭造成角度不準(zhǔn)確呢？”“這種情況絕對不會有！”
眾所周知，在折彎過程中，不同材料、不同厚度、不同模具配合都會呈現(xiàn)不同的反彈量。角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)恰好是自動計(jì)算板材反彈量并實(shí)時傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)告知折彎機(jī)Y 軸繼續(xù)下壓，并精準(zhǔn)控制滑塊下死點(diǎn)位置直至角度完全合格的過程。折彎下壓及回彈過程角度變化曲線如圖5 所示，其中Angle指折彎角度，F(xiàn)orce 指應(yīng)變測量儀的壓力，Position 指Y 軸位置，從圖中可以清晰地看出折彎—卸荷—二次下壓過程中角度的變化和板材的反彈情況。比如，啟用角度檢測補(bǔ)償功能時第一刀折彎預(yù)設(shè)值是90°，那么折彎機(jī)第一次下壓完成后角度一般會大于90°，下壓完成后板材釋放壓力并實(shí)時檢測反彈后的角度，如果此時測試的角度是92.5°，那么即可計(jì)算板材的反彈值為2.5°，接著折彎機(jī)會再下壓直至87.5°后釋放，板材反彈2.5°后折彎工件的實(shí)際角度剛好為90°，所以不會出現(xiàn)角度壓大或壓小的情況。
圖5 折彎下壓及回彈過程角度變化曲線
為了提高效率，同等材質(zhì)、同等批次的板材在折彎時，不需要每刀都重復(fù)啟用檢測功能，可以采取“學(xué)習(xí)”“跟隨”模式，即跟隨首刀、首件的檢測和補(bǔ)償模式，無需擔(dān)心角度不準(zhǔn)的情況出現(xiàn)。角度檢測案例如圖6 所示。
圖6 角度檢測案例演示
測補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢
⑴非接觸式工作，不受模具形狀的影響，不需要對模具做任何調(diào)整。
⑵不受材料厚度的影響，各種厚度的板材均可檢測。
⑶移動式傳感器可進(jìn)行多點(diǎn)補(bǔ)償測量和矯正，可設(shè)定不同的測量位置，既可設(shè)置檢測工件中間點(diǎn)或兩端，也可設(shè)置檢測全長范圍內(nèi)的左、中、右三點(diǎn)。
⑷并聯(lián)使用2 個傳感器或4 個傳感器。
⑸通過使用應(yīng)變測量儀來計(jì)算板材的回彈特性。
⑹角度檢測可設(shè)置僅檢測首件或初始N 件，也可設(shè)置檢測首件后其余工件跟隨首件檢測；選擇跟隨檢測模式時，角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)無需反復(fù)運(yùn)動，節(jié)省節(jié)拍時間；加工同一批次工件時，可根據(jù)需要選擇進(jìn)行抽檢。
⑺針對折彎步驟較繁瑣的工件或邊長較小的折彎面，可設(shè)置檢測第一刀折彎，保證第一刀達(dá)到滿意效果后，其他折彎步驟可選擇“學(xué)習(xí)”第一刀模式進(jìn)行檢測，節(jié)省折彎節(jié)拍時間。
⑻可沿板材長度方向自由移動，移動速度最大可達(dá)1000mm/s。
⑼應(yīng)變測量儀和放大器（Strain gauge DA68 and amplifier GSV-6K-S）用于測量在折彎過程中的機(jī)架變形量并反饋給系統(tǒng)。
⑽量程擴(kuò)展裝置（Range Extender）適合較寬工作臺、下模品種多樣化、不同V 形槽開口和不同高度的情況，為了盡可能滿足不同模具使用時工件的測量和補(bǔ)償，可根據(jù)實(shí)際情況選擇量程擴(kuò)展裝置；根據(jù)不同的折彎工件、下模具V 形槽的大小、工作臺的寬度和高度等情況，選擇添加擴(kuò)充軸，在使用不同下模進(jìn)行不同類型工件折彎時，激光角度檢測裝置可自動移動，角度檢測區(qū)域隨之自動調(diào)整，確保適應(yīng)不同工件需要用到的不同下模具，一般可覆蓋V6 ～V200 范圍內(nèi)下模，超大V 形槽和大噸位設(shè)備可以進(jìn)行定制化服務(wù)。
⑾工件角度在30°～180°內(nèi)均可檢測。
⑿根據(jù)折彎機(jī)的不同噸位、下模V 形槽開口、工作臺寬度、激光射線的距離大小等選擇匹配型號。目前國內(nèi)客戶廣泛應(yīng)用的LaserCheck 系列產(chǎn)品的主要型號為LaserCheck10、LaserCheck11、LaserCheck12， 通 常安裝在折彎機(jī)下橫梁的內(nèi)外兩側(cè)位置，如圖7 所示。值得一提的是，為了保證更精準(zhǔn)的檢測工況，建議折彎工件的最小邊長可檢測范圍不小于20mm。當(dāng)然，如有客戶的工件邊長確實(shí)小于20mm，我們同樣有解決方案，可以選擇調(diào)整安裝位置，將通用款安裝方式（安裝在折彎機(jī)下工作臺）改為安裝在折彎機(jī)上滑塊的合適位置（需保證安裝機(jī)構(gòu)與其他部件無干涉），如圖8 所示，此時角度檢測傳感器型號可以選擇定制款LaserCheck XR，它的有效檢測照射距離可達(dá)2m。
圖7 角度檢測傳感器常規(guī)安裝示意圖
圖8 角度檢測傳感器非標(biāo)需求安裝示意圖（對邊長無限制）
結(jié)束語
目前國內(nèi)整個鈑金制造行業(yè)對角度檢測補(bǔ)償?shù)恼J(rèn)識還停留在初步概念性階段，大多數(shù)客戶只知道它可以實(shí)現(xiàn)的效果，對其工作原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)的概念都比較模糊，特別是針對不同噸位設(shè)備該如何選擇合適的角度檢測補(bǔ)償系統(tǒng)、具體設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試要如何進(jìn)行等方面更是一知半解。諾亙上海配備了專業(yè)的技術(shù)人員，可以為國內(nèi)客戶提供增值服務(wù)，主要包括合理選型、協(xié)助模擬安裝位置、協(xié)助客戶根據(jù)工件圖紙進(jìn)行模擬加工、分析使用環(huán)境和工況、一對一技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)等24 小時在線服務(wù)。
