Encontrar el punto óptimo de producción en el trabajo de metales con los dos

Un pequeño sistema de dos rodillos hace rodar un cilindro. En lugar de tener un rodillo inferior de uretano, esta máquina utiliza una cuña dobladora para formar piezas de trabajo con diámetros específicos.

El sector del laminado de chapas suele centrar la atención en las máquinas de tres y cuatro rodillos. Las variedades de doble pellizco permiten a los operadores evitar tener que retirar la placa para el segundo predoblado. Las máquinas de tres rodillos y geometría variable laminan placas gruesas hasta obtener diámetros reducidos. Las máquinas de cuatro rodillos abren puertas para geometrías de conformado complejas, alta producción y automatización.

Pero ¿qué pasa con la humilde máquina de dos rodillos? Para la aplicación correcta, especialmente cuando se trata de chapas finas, estas máquinas pueden formar pieza tras pieza en rápida sucesión. Los cilindros rodantes se completan en una sola pasada y operan en tiempos de ciclo medidos en segundos, no en minutos.

En una configuración convencional de dos rodillos, la lámina se alimenta entre un rodillo superior de acero y un rodillo inferior de uretano mucho más grande. El uretano permite que la lámina se ajuste alrededor de la herramienta superior. El diámetro del rodillo superior dicta el radio del cilindro que se puede lograr, y para formar un diámetro diferente se requiere un mandril diferente: un tubo que se desliza sobre el rodillo superior. La resistencia del rodillo de uretano limita la capacidad de espesor de la máquina. Cuando el material alcanza un cierto espesor, el rollo de uretano simplemente no es lo suficientemente fuerte para soportar el material y doblarlo contra el rollo superior hasta alcanzar un diámetro ajustado.

Todo esto hace que la configuración de dos rodillos sea especialmente adecuada para aplicaciones de gran volumen que involucran láminas de metal delgadas. El operador no necesita realizar predoblados ni perder tiempo reposicionando los rollos. No es inusual ver sistemas de este tipo integrados con transportadores y robótica, alimentando hojas y retirando cilindros enrollados del rollo superior.

El principal inconveniente de los dos rodillos es su utillaje. Si los operadores deben formar otro diámetro, deberán utilizar un mandril diferente en el rodillo superior. Y si no hay otro rodillo o mandril disponible, es posible que sea necesario desarrollar algunas herramientas. Digamos que tienes un 4 pulgadas. rollo superior pero quiero enrollar un rollo de 12 pulgadas de diámetro. cilindro. El taller desarrolla un mandril de tubo con un diámetro exterior que, según las pruebas, permitirá al operador enrollar ese tubo de 12 pulgadas de diámetro. en la máquina de dos rodillos. Y no siempre es un proceso sencillo. El diámetro exterior del mandril debe adaptarse a un espesor de material y un límite elástico específicos, presionando el material contra el uretano de la manera correcta para producir el diámetro correcto.

Por lo tanto, ese mandril de tubo debe mecanizarse hasta un diámetro específico para adaptarse a la aplicación. El límite elástico también entra en la ecuación. Una configuración podría tener un mandril de tubo para calibre 14. acero dulce y un mandril de tubo diferente para calibre 14. inoxidable, incluso si ambos materiales se laminan al mismo diámetro. Dicho todo esto, el desarrollo de herramientas de este tipo puede valer la pena, especialmente para aplicaciones de gran volumen. Con las herramientas adecuadas, un sistema de dos rodillos puede ser la forma más rápida de laminar grandes volúmenes de chapa fina.

Un avance tecnológico reciente adopta un enfoque diferente al humilde dos rollos. En lugar de depender del rodillo superior (o del mandril que rodea el rodillo superior) para formar un diámetro específico, la posición de una cuña de flexión dicta el radio en la pieza de trabajo. La cuña se encuentra adyacente al rollo inferior, en el lado opuesto de donde se alimenta la hoja. Tampoco hay rollo de uretano. Tanto el rodillo superior como el inferior son de acero y el operador establece el espacio entre ellos para adaptarse al espesor del material.

Si un nuevo trabajo requiere otro radio, el operador no necesita otro rodillo superior o mandril; simplemente puede cambiar el ángulo de la cuña para producirlo. Cambiar el ángulo de la cuña altera el ángulo en el que el material hace contacto con él durante el ciclo de laminado, lo que a su vez hace que el material se lamine a un diámetro diferente.

Agregar la cuña acerca un poco más el sistema de dos rodillos a la flexibilidad que ofrecen los sistemas de tres y cuatro rodillos. Sigue siendo principalmente un sistema de laminado de láminas, no una máquina laminadora de placas. Pero debido a que el sistema de cuña utiliza un rodillo inferior de acero, la máquina puede laminar material más grueso y con mayor resistencia a la tracción, en algunos casos acero dulce de hasta 3/16 de pulgada de espesor.

Y se puede perfeccionar. Por ejemplo, digamos que una operación recibe un nuevo lote de material de un proveedor diferente. El espesor y el rendimiento están dentro de las especificaciones, pero el ligero cambio con respecto al lote anterior altera las características de formación. En este caso, el operador puede cambiar ligeramente el ángulo de la cuña para adaptarse.

El ángulo de una cuña de flexión adyacente al rodillo inferior se puede ajustar para formar diferentes diámetros de cilindro.

La física detrás del rodamiento no cambia en ningún sistema de dos rodillos, ya sea una configuración tradicional de uretano o uno que utiliza una cuña flexible. Al igual que sus primos de tres y cuatro rodillos, los sistemas de dos rodillos utilizan rodillos coronados (cada uno diseñado para rangos de espesor y materiales específicos) para mitigar los efectos de la deflexión. Aunque el doblado con dos rodillos no implica un paso previo al doblado, aún deja una sección plana y estrecha en el borde.

Los efectos de la gravedad tampoco desaparecen. Si un sistema de dos rodillos forma una lámina especialmente delgada, se hundirá por su propio peso sin un soporte superior, incluso en diámetros más pequeños. (Nota: Las máquinas típicas de dos rodillos no laminan cilindros delgados hasta alcanzar diámetros muy grandes, simplemente porque dichas piezas de trabajo carecen de integridad estructural. En configuraciones típicas, los cilindros laminados de calibre delgado de un sistema de dos rodillos son lo suficientemente pequeños como para quitarlos con la mano. .)

Las máquinas de dos rodillos tampoco dan a los operadores el lujo de inclinar los rodillos para crear conos u otras curvas de múltiples radios. Es raro ver una máquina de dos rodillos hacer rodar un cono; si es así, está utilizando un rodillo superior cónico para lograr la hazaña. El rodillo superior cónico actúa como una herramienta dedicada diseñada para producir conos específicos.

Los sistemas de dos rodillos se basan en un PLC que controla el tiempo del ciclo de laminado para formar diferentes diámetros de cilindro, así como la apertura del extremo móvil para retirar la pieza laminada. Los CNC con todas las funciones no son comunes en los sistemas de dos rodillos con manejo manual de materiales. Se pueden agregar, por supuesto, pero en su mayor parte, agregar un CNC tiene más sentido comercial en sistemas dedicados a laminar una gran variedad de formas complejas. (Por supuesto, los dos rodillos integrados con robótica y mecanización pueden tener un CNC que se comunica con la automatización de manejo de materiales).

El punto fuerte de las máquinas de tres y cuatro rodillos es su flexibilidad: es decir, la capacidad de manipular la posición de los rodillos para cada aplicación. Algunos ofrecen capacidades de configuración y producción rápidas, como sistemas de cuatro rodillos con CNC, pero su capacidad para mover los rodillos a su posición para cada aplicación abre la puerta a una amplia gama de capacidades.

La fortaleza de una máquina de dos rodillos radica en su rápido tiempo de ciclo, especialmente una vez que está equipada para procesar una pieza específica. Su simplicidad también lo hace apto para la automatización. Se introduce una hoja, la máquina de dos rodillos produce un cilindro, el extremo bajante desciende y un manipulador expulsa la pieza.

En el pasado, las herramientas dedicadas, como los mandriles dedicados a diámetros de cilindro específicos, hacían que los sistemas de dos rodillos fueran demasiado inflexibles para ciertas aplicaciones. La cuña que se dobla, sin embargo, cambia la historia. Aún es necesario establecer las posiciones de las cuñas para cada diámetro de cilindro, pero una vez establecidas, los operadores pueden cambiar de un diámetro a otro sin cambiar de herramienta.

El enfoque de la cuña flexible introduce una serie de posibilidades técnicas, pero si la posibilidad tiene sentido económico depende de la situación. Por ejemplo, en teoría se podría programar una cuña accionada hidráulica o servopara producir un cilindro (aunque todavía no un cono) con radios variables a lo largo del perfil. Esto podría funcionar en determinadas circunstancias, pero para muchas aplicaciones probablemente tendría más sentido invertir en un sistema de tres o cuatro rodillos, los cuales pueden doblar material más grueso en varios radios e incluso conos.

La tecnología detrás de la cuña de doblado en un sistema de dos rodillos podría hacer que a un fabricante le resulte práctico ejecutar una gran variedad de tiradas cortas: cinco de un diámetro, seis de otro diámetro, etc. Aún así, una producción con una mezcla tan alta podría no aprovechar la principal fortaleza de los dos rodillos: su velocidad. Un taller que lamina una gran variedad de tiradas cortas podría estar mejor invirtiendo en otro tipo de rodillo, como una máquina de cuatro rodillos con CNC. Por supuesto, la decisión final siempre depende de los requisitos de la aplicación, pero en general, el punto óptimo para los sistemas de dos rodillos sigue siendo las operaciones que laminan un número limitado de piezas de gran volumen.

Como cualquier tecnología, los sistemas de dos rodillos con cuñas dobladoras no son una panacea. No resuelven todos los problemas que pueda enfrentar una operación rodante. Pero sí añaden un nivel de flexibilidad que podría permitir que más operaciones se beneficien de la velocidad y simplicidad del doblado con dos rodillos.