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，因此難以達到要求的角度精度。一般在折彎機性能良好的情況下，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的折彎角度檢測且實時補償?shù)某商捉鉀Q方案——LaserCheck 角度檢測補償系統(tǒng)。
什么是角度檢測補償系統(tǒng)
LaserCheck 角度檢測補償系統(tǒng)由激光角度檢測傳感器、相機模組、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時進行角度測量和補償?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）進行角度補償、修正，從而保證折彎角度一次達到完美的預(yù)設(shè)效果。
圖1 LaserCheck 角度檢測補償系統(tǒng)
角度檢測補償系統(tǒng)的工作原理
LaserCheck 角度檢測補償系統(tǒng)通過相機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)實時通訊，如圖2 所示。安裝在折彎機工作臺內(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，相機將此夾角數(shù)值的變化不停刷新并實時傳輸給數(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)實時通訊，計算并控制滑塊下死點精確位置，并通過CNC 控制Y1、Y2及撓度補償系統(tǒng)進行調(diào)整，保證第一次折彎就能達到預(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償效果，可在折彎機機架兩側(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)機架的張口變形量，并將張口變形量反饋到折彎機數(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°。但實際折彎的精度受機床精度、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)過全方位實際應(yīng)用驗證得出結(jié)論：以目前國內(nèi)生產(chǎn)的折彎機的出廠標(biāo)準(zhǔn)來測試，無論哪種板材的補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)報告
角度檢測補償系統(tǒng)的應(yīng)用
作為全球首家提供折彎機專用角度檢測補償系統(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)計客戶實際采購數(shù)據(jù)，目前角度檢測補償系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用以工程機械類企業(yè)居多，如徐工集團、三一重工集團、勝代集團、濰柴集團、太重集團、中車集團等，有效減少了折彎過程中人工對折彎角度修正的干預(yù)，減少了報廢率，大大提高了生產(chǎn)效率。另據(jù)統(tǒng)計，搭配LaserCheck 角度檢測補償系統(tǒng)出口到歐美及俄羅斯等國家的折彎機以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償?shù)轿唬欠駮霈F(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。角度檢測補償系統(tǒng)恰好是自動計算板材反彈量并實時傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)告知折彎機Y 軸繼續(xù)下壓，并精準(zhǔn)控制滑塊下死點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，啟用角度檢測補償功能時第一刀折彎預(yù)設(shè)值是90°，那么折彎機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°，那么即可計算板材的反彈值為2.5°，接著折彎機會再下壓直至87.5°后釋放，板材反彈2.5°后折彎工件的實際角度剛好為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移動式傳感器可進行多點補償測量和矯正，可設(shè)定不同的測量位置，既可設(shè)置檢測工件中間點或兩端，也可設(shè)置檢測全長范圍內(nèi)的左、中、右三點。
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，角度檢測補償系統(tǒng)無需反復(fù)運動，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架變形量并反饋給系統(tǒng)。
⑽量程擴展裝置（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償，可根據(jù)實際情況選擇量程擴展裝置；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，選擇添加擴充軸，在使用不同下模進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（安裝在折彎機下工作臺）改為安裝在折彎機上滑塊的合適位置（需保證安裝機構(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現(xiàn)的效果，對其工作原理和應(yīng)用設(shè)計的概念都比較模糊，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償系統(tǒng)、具體設(shè)計、安裝、調(diào)試要如何進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)。
