مكابح الضغط CNC: تحليل أفضل تصميمين للتثبيت الهيدروليكي

باعتبارها واحدة من أكثر معدات ثني الصفائح المعدنية استخدامًا على نطاق واسع، مكابس الضغط CNC تُستخدم على نطاق واسع في صناعة تجهيز الصفائح المعدنية وتصنيع المعدات. وهي معدات دعم أساسية لتجهيز الصفائح المعدنية، إلى جانب آلات ثقب الأبراج CNC، وقص الصفائح CNC، وآلات القطع بالليزر CNC.

تعمل مكبسات الثني CNC باستخدام قالب عام بسيط، مع تحريك الكبش بشكل متكرر لثني الصفيحة إلى أشكال مقطعية معقدة ومتنوعة. مع تطور التقنيات الجديدة مثل CNC، والمحركات المؤازرة، والقالب، مكابس الضغط CNC تركز التكنولوجيا في المقام الأول على توفير الطاقة والكفاءة العالية.

بالإضافة إلى ذلك، مع التحسين المستمر لدقة وكفاءة الانحناء، أصبحت المكونات الوظيفية المتنوعة متاحة بشكل متزايد. وتركز بعض الشركات ذات القدرات البحثية والتطويرية القوية على تصميم مكونات وظيفية متنوعة، سعياً لتحسين مستوى الأتمتة في أدوات الآلات.

من بين جميع الأجزاء الوظيفية، فإن جهاز التثبيت السريع للقالب العلوي له التأثير الأكثر أهمية على دقة الانحناء والكفاءة، وخاصة في إنتاج الانحناء متعدد الأصناف والدفعات الصغيرة حيث يكون تحسين كفاءة تغيير القالب جديرًا بالملاحظة بشكل خاص.

تُقدّم هذه المقالة جهازين جديدين لتثبيت القالب العلوي، يتميزان بسهولة التشغيل وتوفير الطاقة والكفاءة. ويوضّح بالتفصيل المبدأ التقني، وتصميم الآلية، والخصائص التقنية، وطريقة العمل.

تكنولوجيا جهاز التثبيت التقليدي لفرامل الضغط CNC

عادةً ما يعتمد جهاز تثبيت القالب العلوي لآلة الثني CNC الصينية على هيكل ميكانيكي، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2.

تتميز آلية التثبيت السريع اللامركزية الموضحة في الشكل 1 بوجود قضيب كامة في نهاية مقبض التشغيل. يُثبّت مقبض التشغيل بإحكام على كتلة التثبيت الأمامية عبر دبوس أسطواني، ويُثبّت زنبرك بين كتلة التثبيت الأمامية والكتلة الثابتة.

لتثبيت القالب العلوي لآلة ثني الثني بسرعة، يجب إدخال القالب من جانب جهاز التثبيت السريع. يمكن تثبيت القالب بسرعة عن طريق تدوير مقبض التشغيل.

عندما يتم تدوير مقبض التشغيل في الاتجاه المعاكس، يتم إعادة ضبط كتلة المشبك الأمامية بسرعة بواسطة الزنبرك الموجود بين كتلة المشبك الأمامية والكتلة الثابتة، مما يؤدي إلى تحرير القالب والسماح بنقله من الجانب.

يعتبر الجهاز سهل الاستخدام وسهل التشغيل، ولكنه يعاني من بعض القيود، مثل قوة التثبيت غير المتساوية والحاجة إلى إدخال القالب من الجانب.

يوضح الشكل 2 آلية تثبيت سريعة ملولبة. لتثبيت قالب آلة ثني الثني بسرعة، يجب إدخال القالب العلوي من جانب آلية التثبيت السريع.

يدور مقبض التشغيل لدفع البرغي، الذي بدوره يدفع كتلة التثبيت الأمامية للأمام وتثبيت القالب. عند تدوير المقبض في الاتجاه المعاكس، تتحرك كتلة التثبيت الأمامية للخلف، مدفوعةً بالبرغي، لتحرير القالب ونقله من الجانب.

يتميز هذا الهيكل بقوة تثبيت عالية، وقدرة جيدة على القفل الذاتي، وسهولة في التشغيل. إلا أنه يعاني من بعض القيود، مثل قوة تثبيت غير متساوية وسرعة تثبيت أبطأ.

تصميم جهاز التثبيت الهيدروليكي الأوتوماتيكي

2.1 تصميم المخطط

في هذه الورقة، تم اقتراح حلين لمعالجة حالة الإجهاد وحجم القالب العلوي لآلة ثني الثني، بناءً على خصائص جهاز التثبيت الأوتوماتيكي الهيدروليكي للقالب العلوي لآلة الانحناء.

المخطط 1:

يتم تأمين القالب من خلال قوة التمدد الناتجة عند حقن الزيت المضغوط في خرطوم المطاط المضغوط.

تم تجهيز كلا طرفي جهاز التثبيت بقفل أمان.

عندما يتم تأمين القالب العلوي، يتم إدخال دبوس الأمان الموجود على قفل الأمان في الفتحة الدبوسية الموجودة على القالب.

عندما يتبدد الضغط الداخلي للخرطوم المطاطي، يتم حماية المشغل والقالب بشكل فعال.

يعد جهاز التثبيت الأوتوماتيكي الهيدروليكي مثاليًا لقوالب التشكيل واسعة النطاق، مثل تلك المستخدمة في صناعة السيارات للضغط على الأبواب والنوافذ ذات الشكل القوسي.

المخطط 2:

يتم استخدام القوة التي يولدها خرطوم الضغط لضغط القالب أيضًا.

علاوة على ذلك، تم تجهيز جهاز التثبيت الأوتوماتيكي الهيدروليكي بآلية للتعويض عن انحراف القالب العلوي وآلية قفل أمان.

يمكن تعديل الإسفين العلوي لآلية تعويض الانحراف لإخراج الدبوس العلوي، وبالتالي تعويض أي انحراف في القالب العلوي.

يوفر دبوس الأمان الموجود في هيكل قفل الأمان حماية فعالة لكل من المشغل والقالب العلوي.

يعد جهاز التثبيت الهيدروليكي الأوتوماتيكي هذا مناسبًا للاستخدام مع القوالب القياسية ويمكنه استيعاب القوالب المجزأة.

2.2 التصميم الهيكلي

وفقًا لفكرة التصميم في المخطط 1، يمكن الحصول على جهاز التثبيت الأوتوماتيكي الهيدروليكي للقالب العلوي كما هو موضح في الشكل 3 والشكل 4.

يتكون جهاز التثبيت الهيدروليكي الأوتوماتيكي للقالب العلوي من آلية تثبيت وآلية قفل أمان. تشمل مكونات آلية التثبيت قاعدة القالب العلوي، وبرغي الارتداد، واللوحة العلوية، والزنبرك، ولوحة الغطاء، والكيس المطاطي، وخرطوم المتابعة، ووصلة الانتقال، والسدادة.

قاعدة القالب العلوية مُثبّتة بإحكام بأسفل كتلة الانزلاق باستخدام براغي. يحتوي مقعد القالب العلوي على أخدود رأسي لتثبيت مقبض القالب العلوي، وعدة ثقوب غاطسة متوازية على أحد جانبيه. تُثبّت براغي الارتداد لقوالب البثق، ونوابض إعادة الضبط الزنبركي في هذه الثقوب الغاطسة.

يُثبَّت غطاء اللوحة على جانب قاعدة القالب العلوية، وله أخدودٌ مُمرَّر. يُدخل من خلاله أخدودٌ علويٌّ وأنبوبٌ مطاطيٌّ، بحيث يكون بين برغي الارتداد وأنبوب المطاط. يكون الخرطوم في حالةٍ مضغوطةٍ عند عدم استخدامه.

كما هو موضح في الشكل 4، توجد آلية قفل أمان على جانبي جهاز التثبيت، وتتكون من أسطوانة هوائية ودبوس أمان. توجد ثقوب دبوسية على الجانبين الأيمن والأيسر من مقعد القالب العلوي وآلة ثني الثني.

عند تثبيت القالب العلوي، تدفع الأسطوانة دبوس الأمان عبر ثقب الدبوس في مقعد القالب العلوي، ثم إلى داخله، لضمان بقاء القالب العلوي معلقًا في أخدود مقعد القالب العلوي حتى في حال انخفاض الضغط الداخلي للخرطوم المطاطي فجأةً. هذا يضمن سلامة كلٍّ من المشغل والقالب.

باتباع مفهوم التصميم الموضح في المخطط 2، يمكن إنتاج جهاز تثبيت هيدروليكي أوتوماتيكي ثانٍ للقالب العلوي، كما هو موضح في الشكل 5 و6 و7.

يوضح الرسم التخطيطي لجهاز التثبيت الهيدروليكي الأوتوماتيكي للقالب العلوي أنه يشتمل على آلية تثبيت، وآلية تعويض الانحراف، وآلية قفل أمان.

يتكون الجهاز من لوحة غطاء أولى، ورأس تثبيت، ولوحة علوية، وأنبوب مطاطي، ورأس تثبيت.

يتم تثبيت الجزء السفلي من كتلة الانزلاق على قاعدة القالب العلوية باستخدام البراغي.

تحتوي قاعدة القالب العلوية على أخدود أفقي في الأسفل وثقب غاطس أول على الجانب.

يتم تركيب الثقب الغاطس الأول بزنبرك أول، يتم وضعه على سطح برغي الزنبرك الخلفي.

يمر المسمار الزنبركي عبر الفتحة الغاطسة الأولى ويتفاعل مع مقبض القالب العلوي لآلة الانحناء.

يحتوي الأنبوب المباشر على طرف واحد مزود بأنبوب مباشر، في حين أن أحد طرفي الأنبوب المطاطي متصل بكيس مطاطي.

يتم وضع السقف بين الخرطوم ومسمار الزنبرك.

في حالته الأولية، يتم ضغط الخرطوم بواسطة التحميل المسبق للزنبرك الأول.

يتضمن الجهاز الموضح في الشكل 6 آلية قفل أمان تتكون من دبوس أمان، وبرغي رفع، ونابض ثانٍ. صُممت هذه الآلية لضمان سلامة المشغل والقالب في حال توقف آلية التثبيت عن العمل.

جانب قاعدة القالب العلوي مزود بعدة ثقوب غاطسة ثانية. أحد طرفي هذه الثقوب متصل بالأخدود الأفقي، بينما الطرف الآخر ملولب. يمر دبوس الأمان عبر الثقب الغاطس الثاني ويتصل بأخدود القالب العلوي على آلة الثني. يمكن ضبط الحمل المسبق للزنبرك الثاني بتدوير المسمار العلوي، الذي ينظم قوة البثق بين دبوس الأمان والقالب العلوي.

بالإضافة إلى آلية قفل الأمان، يتضمن الجهاز أيضًا آلية تعويض انحراف القالب العلوي، كما هو موضح في الشكل 7. تتكون هذه الآلية من عدة أسافين علوية، وأوتاد سفلية، ودبابيس رفع، ومجموعات زنبركية قرصية، وزنبرك ثالث.

يتميز الجزء العلوي من قاعدة القالب العلوي بأخاديد متعددة، كل منها مزود بفتحتين غاطستين. أحد طرفي الفتحتين الغاطستين متصل بالجزء السفلي من قاعدة القالب العلوي. تُركّب الإسفينتان العلوية والسفلية في أخدود قاعدة القالب العلوي، وتُربطان به ببراغي. وُضعت مجموعة زنبرك قرصي بين الإسفين العلوي وقاعدة القالب العلوي.

يُوضع زنبرك ثالث على سطح دبوس القذف، ويُركّب في الفتحة الثالثة الغاطسة. يتفاعل دبوس القذف مع القالب العلوي لآلة الثني من خلال هذه الفتحة.

2.3 الميزات التقنية

جهاز التثبيت الهيدروليكي الأوتوماتيكي الموضح في هذه الورقة يتفوق على جهاز التثبيت الميكانيكي. فهو لا يوفر الأتمتة فحسب، بل يُسهّل التشغيل أيضًا. يمكن إدخال القالب بسهولة في أخدود قاعدة القالب العلوية.
يستخدم جهاز التثبيت في هذه الورقة تثبيتًا هيدروليكيًا، مما يسمح بضبط قوة التثبيت بدقة وتوزيعها بشكل متساوٍ، مما يزيد من موثوقيتها.
كما تم تجهيز الجهاز بآلية أمان لحماية كل من المشغل والقالب.
تم اعتماد قالب بثق توسيع الأنبوب المطاطي لجهاز التثبيت في هذه الورقة، مما يوفر بنية بسيطة وفعالية جيدة من حيث التكلفة وعملية.
في المخطط 2، تم تجهيز جهاز التثبيت بآلية تعويض الانحراف لتحسين دقة الانحناء بشكل فعال.
في المخطط 2، يمكن تقسيم القالب العلوي لآلة الانحناء، مما يسمح بتجميع قوالب علوية مختلفة على آلة ثني الثني.

2.4 عملية الحركة

المخطط 1:

الخطوة الأولى في استخدام آلة ثني الثني هي وضع القالب العلوي على القالب السفلي لطاولة العمل، إما يدويًا أو بمساعدة مُحرك. بعد ذلك، تُحرك كتلة الانزلاق قاعدة القالب العلوي للأسفل.

بعد ذلك، يُدخل مقبض القالب العلوي في أخدود قاعدة القالب العلوي، وتتحرك كتلة الانزلاق إلى النقطة الميتة السفلية. ثم يُفعّل النظام الهيدروليكي المعني.

يدخل زيت الضغط إلى الأنبوب المطاطي للختم، مما يؤدي إلى تمدد الأنبوب وإخراج الصفيحة العلوية وغطاء الصفيحة. ولأن غطاء الصفيحة مثبت بقاعدة القالب العلوي، فإن إخراج السطح يؤدي إلى تمدد برغي الزنبرك الخلفي، والذي بدوره يُثبّت مقبض القالب العلوي ونابضه.

ثم تدفع الأسطوانة الموجودة في آلية قفل الأمان دبوس الأمان إلى ثقب دبوس مقعد القالب العلوي، ويدخل إلى ثقب دبوس آلة ثني الثني. أثناء عملية الثني، عند الضغط على الدبوس الأوسط، يُسحب قالب الأمان من أسطوانة الهواء.

بعد اكتمال الثني، تُخرج قوة الشد المسبق للزنبرك برغي الزنبرك الخلفي، مُحررةً القالب العلوي للآلة. يُمكن بعد ذلك تغيير القالب يدويًا أو بمساعدة المُناول.

المخطط 2:

عند تشغيل الجهاز، أدخل أولاً مقبض القالب العلوي لآلة الثني في الأخدود العميق لقاعدة القالب العلوي، إما يدويًا أو باستخدام مُحرك. تغلب على الحمل المسبق للزنبرك الثاني بتحريك مقبض القالب العلوي على طول الحافة المشطوفة لدبوس الأمان في جهاز الأمان.

بعد إدخال مقبض القالب العلوي بالكامل في الأخدود العميق لقاعدة القالب العلوي، اضغط على دبوس الأمان في أخدود القالب العلوي لآلة الثني. بعد ذلك، ستُثبّت آلية قفل الأمان القالب العلوي لآلة الثني في مكانه.

يمكن تعديل قوة الشد المسبق للزنبرك الثاني عن طريق تدوير المسمار العلوي، وبالتالي تعديل قوة البثق بين دبوس الأمان والقالب العلوي لآلة الانحناء.

بعد وضع جميع القوالب العلوية المطلوبة في الجهاز، قم بإغلاق كل من القوالب العلوية والسفلية لآلة الانحناء وقم بتنشيط النظام الهيدروليكي ذي الصلة.

يتدفق زيت الضغط بعد ذلك إلى الجزء الداخلي من الأنبوب المطاطي، مما يؤدي إلى تمدده وظهور الصفيحة العلوية وغطاء الصفيحة. يُثبّت غطاء الصفيحة وقاعدة القالب العلوي ببراغي، بحيث يدفع السقف، أثناء بثقه، برغي الارتداد، الذي يضغط بدوره على الزنبرك الأول ويُثبّت القالب العلوي لآلة الثني.

في هذه المرحلة، يُمكن استخدام آلية تعويض انحراف القالب العلوي لآلة الثني. للقيام بذلك، اضبط موضع الإسفين العلوي بتدوير المسمار الثاني باتجاه عقارب الساعة.

يقوم الإسفين العلوي بعد ذلك بدفع مجموعة زنبرك القرص والإسفين السفلي، مما يؤدي إلى دفع دبوس القذف. يضغط دبوس القذف بعد ذلك على الزنبرك الثاني والقالب العلوي لآلة ثني الثني، مما يُعوّض بفعالية أي انحراف للقالب العلوي.

عند إلغاء تعويض الانحراف، قم بتدوير المسمار الثاني عكس اتجاه عقارب الساعة وحرك الإسفين العلوي للخلف بواسطة الحمل المسبق لمجموعة زنبرك القرص.

يتم رفع دبوس الرفع والإسفين السفلي بواسطة الحمل المسبق للزنبرك الثاني، مما يؤدي إلى اختفاء تعويض الانحراف للقالب العلوي.

عند تغيير القالب، حرر ضغط الأنبوب المطاطي أولًا. سيدفع الزنبرك الأول برغي الزنبرك الخلفي عبر قوة الشد المسبق، مما يؤدي إلى تسطيح الكيس المطاطي وتحرير القالب العلوي لآلة الثني.

قم بإزالة واستبدال القالب العلوي لآلة الانحناء من خلال التشغيل اليدوي أو تشغيل المعالج، والتغلب على الحمل المسبق للزنبرك الثالث.

خاتمة

يشهد قطاع المعالجة والتصنيع تطورًا سريعًا، كما تشهد الأتمتة تحسنًا ملحوظًا، مما يتزايد معه الطلب على تغيير القالب بكفاءة في آلات ثني الثني. لذا، من الضروري تطوير جهاز تثبيت سريع للقالب العلوي لآلات ثني الثني.

لا يقتصر البحث في هذه التقنية على تطوير تكنولوجيا تغيير القوالب وزيادة كفاءتها فحسب، بل يُحسّن أيضًا دقة الانحناء. عند استخدامها بشكل صحيح، يُمكن لهذه التقنية أن تُحسّن القدرة التنافسية للشركات في السوق وتُحقق فوائد اقتصادية كبيرة.