In cosa differisce la piegatura CNC dagli altri metodi di piegatura?

Piegatura CNC differisce dagli altri metodi di piegatura principalmente per la sua utilizzo del controllo numerico computerizzato per automatizzare e governare con precisione ogni parametro del processo di piegatura - inclusi angolo di piega, rotazione, lunghezza di avanzamento, pressione di serraggio e compensazione del ritorno elastico - eliminando la dipendenza dalle abilità dell'operatore e la variabilità dimensionale che caratterizzano la piegatura manuale, idraulica e rotativa eseguita senza controllo CNC. Laddove una piegatrice manuale esperta può raggiungere una ripetibilità angolare di più o meno 2-3 gradi durante un ciclo di produzione, una macchina piegatrice CNC mantiene costantemente tolleranze di più o meno 0,1 gradi o migliore sull'angolo di piega e più o meno 0,5 mm sulle dimensioni lineari, producendo parti identiche dal primo pezzo al decimillesimo senza alcuna degradazione della precisione. Le sezioni seguenti mettono a confronto la piegatura CNC con ciascuno dei principali metodi alternativi in ​​termini pratici di ingegneria e produzione.

Ciò che la piegatura CNC controlla effettivamente che altri metodi non lo fanno

Per comprendere le differenze nella piegatura CNC, è utile identificare con precisione quali variabili sono controllate dal computer in un sistema CNC e quali sono lasciate al giudizio dell'operatore o alla configurazione meccanica in metodi alternativi. La differenza non sta semplicemente nel fatto che le macchine CNC sono “automatizzate”, ma nel fatto che controllano parametri fisici specifici con una precisione che gli operatori umani e le configurazioni meccaniche fisse non possono eguagliare in modo affidabile.

Controllo angolare a circuito chiuso

In una curvatubi CNC, l'angolo di piegatura viene monitorato in tempo reale da un encoder rotativo sull'albero della matrice di piegatura. Mentre il materiale si avvolge attorno alla matrice di piegatura, il controller legge continuamente l'angolo effettivo raggiunto e lo confronta con l'obiettivo programmato. Se le caratteristiche del ritorno elastico del materiale fanno sì che l'angolo misurato diverga dal valore previsto, cosa che si verifica ogni volta che le proprietà del lotto del materiale variano, il controller regola automaticamente la quantità di piegatura eccessiva all'interno dello stesso ciclo. Questa correzione a circuito chiuso è la caratteristica distintiva più importante della piegatura CNC: produce l'angolo finale corretto dopo il ritorno elastico , non semplicemente la corretta posizione dell'utensile durante la piegatura.

La piegatura manuale e idraulica senza controllo CNC imposta l'utensileria su una posizione fissa in base a un angolo di piegatura stimato calcolato dalle proprietà del materiale. Quando la resistenza allo snervamento del materiale effettivo differisce da quella stimata, come sempre in una certa misura tra i lotti di materiale, l'angolo di piegatura finale differisce dal target. L'operatore deve misurare la parte, regolare l'impostazione, piegare nuovamente un pezzo di prova e ripetere l'operazione finché l'angolo non è corretto. Su una macchina CNC, questa iterazione avviene automaticamente all'interno dell'algoritmo di compensazione del ritorno elastico del controller.

Controllo simultaneo multiasse

Una macchina piegatrice CNC controlla più assi simultaneamente e in sequenza in una sequenza di movimento coordinata. Per un componente tubolare complesso con tre curve su piani diversi, ad esempio un tubo di scarico automobilistico o una linea idraulica con più curve sfalsate, la macchina controlla:

• Asse di avanzamento (Y) — l'avanzamento lineare del tubo attraverso la macchina per posizionare ciascuna successiva posizione di piega
• Asse di rotazione (B) — la rotazione del tubo attorno al proprio asse per orientare ogni piega successiva nel piano corretto
• Asse di piegatura (C) — la rotazione del braccio di piega attorno alla matrice di piega per ottenere l'angolo richiesto
• Forza dello stampo di pressione — la forza di serraggio sul tubo durante la piegatura, regolata per ciascuna posizione di piegatura in base al materiale e allo spessore della parete
• Posizione e retrazione del mandrino — nelle configurazioni di piegatura del mandrino, il momento preciso della retrazione del mandrino rispetto all'angolo di piega per prevenire la formazione di rughe e controllare l'assottigliamento delle pareti

Nessun metodo di piegatura manuale controlla tutti questi parametri contemporaneamente. Per produrre manualmente un componente di tubo a tre piegature è necessario che l'operatore misuri e contrassegni la posizione di ciascuna piega, ruoti manualmente il tubo sul piano corretto, stimi l'angolo di piegatura corretto per ciascuna curva e controlli ciascuna piega con un calibro prima di procedere a quella successiva: un processo che richiede minuti per parte rispetto al processo Da 10 a 30 secondi per ciclo di piegatura realizzabile su una macchina CNC programmata.

Programmi di parti digitali e cambio rapido

Ogni geometria della parte in un'operazione di piegatura CNC viene memorizzata come un programma di parte digitale: un file contenente tutte le posizioni degli assi, le lunghezze di avanzamento, gli angoli di rotazione e i parametri di processo richiesti per produrre quella parte. Il passaggio da una parte all'altra richiede solo il caricamento di un file di programma diverso e, se sono necessarie modifiche agli strumenti, la riconfigurazione degli strumenti. Per famiglie di parti simili che condividono gli stessi utensili, il cambio può essere veloce quanto da 2 a 5 minuti . Le operazioni di piegatura manuale e idraulica senza CNC richiedono una reimpostazione completa per ogni nuova parte, inclusa la realizzazione e il controllo delle curve di prova, che possono richiedere da 30 minuti a diverse ore a seconda della complessità.

Piegatura CNC e piegatura manuale manuale

La piegatura manuale manuale utilizza una piegatubi azionata manualmente - una semplice piegatrice a pistone, una piegatrice manuale a tiraggio rotante o una piegatrice a leva composta - gestita interamente dallo sforzo fisico e dal giudizio del tecnico. È il metodo di base rispetto al quale tutti gli altri metodi di piegatura rappresentano miglioramenti in alcune dimensioni.

Quando viene utilizzata la piegatura manuale

La piegatura manuale rimane appropriata per:

• Lavori di prototipi monopezzo in cui nessun volume di produzione giustifica l'impostazione della macchina
• Lavori in cantiere e manutenzione sul campo in cui una piegatrice manuale portatile è l'unico strumento disponibile
• Tubo morbido e a parete sottile in materiali come rame o alluminio dove la forza di piegatura rientra nelle capacità umane
• Parti semplici a piegatura singola con ampia tolleranza angolare (più o meno accettabili da 2 a 5 gradi)

Dove la piegatura CNC supera i metodi manuali

Per qualsiasi scenario di produzione che richieda più di una parte identica, la piegatura CNC offre risultati misurabilmente superiori su ogni parametro rilevante:

La sola differenza nel tasso di scarto è economicamente significativa in qualsiasi contesto produttivo. Con un tasso di scarto del 10% sulla piegatura manuale rispetto allo 0,5% sulla piegatura CNC, un ciclo di produzione di 1.000 parti richiede l'acquisto, la piegatura e l'ispezione di circa 100 lunghezze di tubo grezzo aggiuntive, di cui 99 scartate, aggiungendo costi di materiale, manodopera e smaltimento che vengono completamente evitati con la produzione CNC.

Piegatura CNC vs. Piegatura con pressa idraulica

La piegatura con pressa idraulica, chiamata anche piegatura a pistone o piegatura a tre punti, utilizza un pistone idraulico per spingere un tubo, un tubo o un profilo contro due supporti fissi, costringendo il materiale a deformarsi in un arco poco profondo centrato sul punto di contatto del pistone. È un metodo ampiamente utilizzato per profili strutturali in acciaio, tubi di grande diametro e applicazioni in cui non è richiesta una curvatura precisa e a raggio stretto.

Le limitazioni meccaniche della pressopiegatura

La pressopiegatura presenta limitazioni geometriche intrinseche che il CNC non può superare in un contesto di pressopiegatura e che la piegatura a disegno rotativo CNC evita completamente:

• Nessun controllo sul raggio di curvatura: Il raggio di curvatura nella pressopiegatura è determinato dalla distanza tra i due punti di appoggio e dalla profondità della corsa della mazza. Non può essere specificato con precisione e varia con il ritorno elastico del materiale in un modo difficile da prevedere o compensare senza un'approfondita configurazione per tentativi ed errori.
• Deformazione della sezione trasversale ovale: La piegatura tramite pressa applica una forza a un'area localizzata della sezione trasversale del tubo, provocando la deformazione della sezione trasversale circolare in un ovale. Per i componenti di tubi tondi in cui la geometria della sezione trasversale è funzionalmente importante (applicazioni di flusso di fluidi, elementi strutturali con momento di inerzia definito) questa ovalità è un difetto di qualità significativo. La piegatura a disegno rotativo CNC utilizzando un mandrino limita l'ovalità a meno di 3% del diametro esterno nella produzione di qualità.
• Ripetibilità angolare limitata dal ritorno elastico: La piegatura con pressa idraulica senza feedback dell'angolo CNC è soggetta alla stessa variabilità del ritorno elastico della piegatura manuale. Il pistone è impostato su una profondità fissa in base a una quantità stimata di ritorno elastico e, se la resistenza allo snervamento del materiale varia, varia l'angolo risultante. Sono disponibili presse piegatrici e piegatubi con monitoraggio dell'angolo CNC, ma rappresentano la piegatura CNC applicata a un processo di piegatura della pressa, non un metodo alternativo distinto.

Dove la piegatura della pressa rimane appropriata

La pressopiegatura mantiene un ruolo nelle applicazioni in cui i suoi limiti sono accettabili:

• La piegatura ad ampio raggio di sezioni strutturali in acciaio (travi a I, canali, angoli) dove il raggio di curvatura è molte volte la profondità della sezione e l'ovalità della sezione trasversale non è un problema
• Raddrizzamento di elementi strutturali deformati nei cantieri di costruzione o riparazione
• Piegatura di tubi di diametro molto grande (superiore a 300 mm) dove l'utensileria a trafilatura rotante è proibitivamente costosa
• Produzione di curve architettoniche a lungo raggio in cui il controllo preciso dell'angolo è secondario al raggiungimento di una curvatura uniforme e coerente

Per componenti di tubi e tubazioni di precisione in applicazioni automobilistiche, aerospaziali, HVAC e idrauliche, La piegatura a disegno rotativo CNC sostituisce completamente la piegatura a pressa perché i requisiti di qualità di queste industrie non possono essere soddisfatti con i metodi di pressopiegatura.

Piegatura CNC e piegatura a rullo

La piegatura a rullo, detta anche laminazione piramidale o piegatura a tre rulli, fa passare un tubo, un tubo o un profilo attraverso una serie di tre rulli disposti in una configurazione triangolare. Man mano che il materiale passa tra i rulli, viene progressivamente piegato in una curva. La regolazione della posizione del rullo centrale modifica la curvatura prodotta. La piegatura a rullo è il metodo principale per produrre sezioni curve con un ampio raggio di curvatura: colonne architettoniche, corrimano curvi, telai ad anello e scale a chiocciola.

Differenze fondamentali nella geometria e nell'applicazione

La piegatura a rullo e la piegatura a disegno rotativo CNC non sono metodi concorrenti per la stessa geometria, ma soddisfano requisiti di forma fondamentalmente diversi:

• La piegatura a rullo produce curve continue: Il risultato della calandratura è un tratto con raggio di curvatura uniforme o gradualmente variabile su tutta la sua lunghezza. Non può produrre una curvatura localizzata in un punto specifico di un tubo: l'intera lunghezza tra i rulli di supporto è curva.
• La piegatura a trafilatura CNC produce pieghe localizzate: La zona di piegatura nella piegatura a trafilatura rotativa è strettamente definita dalla geometria della matrice di piegatura, in genere estesa Da 5 a 15 volte il diametro del tubo nella lunghezza dell'arco di piegatura. Il resto del tubo rimane dritto. Questo è ciò che richiedono i sistemi di scarico automobilistici, le linee idrauliche e le strutture dei tubi strutturali.
• Il raggio minimo di curvatura del rullo è molto maggiore: La piegatura a rullo non può produrre le curve a raggio stretto ottenibili con la piegatura a trafilatura rotativa con mandrino CNC. Il raggio di curvatura minimo pratico nella curvatura a rulli è tipicamente Da 8 a 15 volte il diametro esterno del tubo , rispetto a Da 1 a 2 volte il diametro esterno per la piegatura del mandrino CNC in materiali appropriati.

Controllo CNC applicato alla piegatura dei rulli

Le moderne piegatrici a tre rulli controllate da CNC applicano il controllo computerizzato alla posizione del rullo e alla velocità di avanzamento, consentendo la produzione di geometrie curve complesse, comprese sezioni coniche, spirali e curve a raggio variabile, con ripetibilità che le tradizionali piegatrici a rulli regolate manualmente non possono raggiungere. Tuttavia, questo è il controllo CNC applicato al processo di piegatura a rulli e la geometria che la piegatura a rulli CNC può produrre rimane fondamentalmente diversa dalle piegature localizzate a raggio stretto prodotte dalle piegatrici rotative CNC. Le due tecnologie sono complementari e non intercambiabili.

Piegatura CNC e piegatura a induzione

La piegatura a induzione riscalda una stretta fascia di tubo o tubo a una temperatura alla quale il materiale cede plasticamente, quindi applica un momento flettente per deformare la zona riscaldata mentre il tubo viene alimentato attraverso la bobina di induzione. La zona riscaldata si raffredda rapidamente una volta superata la bobina, bloccando la piega nel materiale. La piegatura a induzione è il metodo dominante per piegare tubi di grande diametro e a pareti spesse nel settore petrolifero e del gas, nella produzione di energia e nelle applicazioni strutturali.

Differenze di capacità

Le differenze tra la piegatura a trafilatura CNC e la piegatura a induzione riguardano principalmente la scala e la capacità del materiale:

• Gamma di diametri: La piegatura a induzione viene utilizzata per diametri di tubi da circa Da 50 mm a oltre 1.000 mm — l'estremità di grande diametro di questa gamma va completamente oltre la capacità di qualsiasi macchina piegatrice a trafilatura rotativa. Maniglie piegatrici a trafilatura CNC diametri da Da 6 mm a circa 200 mm nelle configurazioni di produzione standard.
• Spessore della parete: La piegatura a induzione può gestire spessori di parete di Da 6 mm a oltre 50 mm in tubi di acciaio al carbonio e acciaio legato: spessori che richiederebbero forze e attrezzature impraticabilmente grandi per la piegatura a rotazione. La piegatura a disegno rotativo CNC gestisce spessori di parete da Da 0,5 mm a circa 12 mm a seconda del materiale e del diametro.
• Riscaldamento dei materiali ed effetti metallurgici: La piegatura a induzione riscalda il materiale Da 850 a 1.050 gradi C per l'acciaio al carbonio: temperature alle quali la microstruttura del materiale è influenzata. Il trattamento termico post-piegatura (normalizzazione o tempra e rinvenimento) è spesso necessario per ripristinare le proprietà meccaniche. La piegatura a trafilatura rotativa CNC è un processo di formatura a freddo (o quasi a freddo per applicazioni su leghe riscaldate) che non altera la microstruttura del materiale nella maggior parte delle applicazioni.
• Intervallo del raggio di curvatura: La piegatura a induzione produce pieghe ad ampio raggio, in genere Da 3 a 10 volte il diametro del tubo o più . La piegatura con mandrino CNC produce curve a raggio stretto fino a 1 volta il diametro esterno in materiali e spessori di parete adeguati.

Per le applicazioni in cui viene utilizzata la piegatura a induzione (sistemi di tubazioni, ugelli per recipienti a pressione, telai strutturali di grandi dimensioni), la piegatura a trafilatura rotativa CNC non è un'alternativa; semplicemente non ha la capacità fisica di elaborare le dimensioni dei tubi coinvolti. Al contrario, per i componenti di tubi e tubazioni utilizzati nei settori automobilistico, aerospaziale, medico e HVAC, l'ampio raggio minimo della curvatura a induzione e gli elevati costi di capitale la rendono del tutto inappropriata.

Piegatura CNC rispetto alla piegatura rotativa convenzionale senza CNC

La piegatura a tiraggio rotativo, il processo di bloccaggio di un tubo su una matrice di piegatura rotante e di trafilatura attorno alla matrice mentre una matrice a pressione e un mandrino opzionale controllano la geometria del tubo, è lo stesso processo fondamentale utilizzato nella piegatura CNC. La differenza fondamentale sta nel sistema di controllo che governa il processo.

Piegatura a disegno rotativo convenzionale (non CNC).

Le piegatrici rotanti convenzionali utilizzano arresti meccanici, scale graduate e regolazioni impostate dall'operatore per posizionare ciascun asse. L'operatore legge una scala angolare sul braccio di piegatura, osserva il materiale avvicinarsi all'angolo target e arresta la piega nella posizione corretta, giudicata visivamente. L'impostazione di una nuova parte prevede la realizzazione di curve di prova, la misurazione degli angoli e delle dimensioni effettivi rispetto al disegno, la regolazione di arresti e scale e la ripetizione fino alla produzione di un pezzo di prova soddisfacente. Questo processo in genere richiede Da 3 a 8 curve di prova per codice articolo prima che la produzione possa iniziare, consumando materia prima e tempo.

Come il controllo CNC trasforma lo stesso processo

L'applicazione del controllo CNC alla piegatura a rotazione trasforma ogni aspetto dell'operazione:

• Configurazione da dati digitali: Il part program viene generato dai dati geometrici del tubo (angoli di piega, angoli di rotazione, lunghezze di avanzamento) immessi direttamente dal disegno tecnico o importati da un file CAD. L'installazione non richiede piegature di prova per le parti che sono state eseguite in precedenza, e in genere Da 1 a 2 curve di prova per le parti nuove, contro da 3 a 8 per la configurazione convenzionale.
• Compensazione del ritorno elastico applicata automaticamente: Il controller memorizza i dati di compensazione del ritorno elastico per ciascuna combinazione di materiale e diametro provenienti da cicli di produzione precedenti, applicando automaticamente la piega eccessiva corretta per raggiungere l'angolo finale target senza la stima dell'operatore.
• Monitoraggio della produzione e controllo statistico del processo: Le moderne macchine piegatrici CNC registrano ogni parametro di ogni ciclo di piegatura (angolo effettivo raggiunto, lunghezza di avanzamento, rotazione, tempo di ciclo, dati di forza) creando un database di produzione che consente l'analisi del controllo statistico del processo (SPC) e fornisce la tracciabilità delle parti critiche per la qualità nelle applicazioni aerospaziali e mediche.
• Simulazione delle collisioni prima della produzione: Il software di piegatura CNC include la simulazione virtuale dell'intera sequenza di piegatura, rilevando potenziali collisioni tra il tubo, l'utensileria e la struttura della macchina prima che venga caricato qualsiasi materiale. Ciò è fondamentale per le parti complesse multi-piega in geometrie limitate, dove una collisione rilevata nella simulazione salva una macchina danneggiata e un pezzo scartato.

Il Piegatura CNC le macchine della serie di formatura di tubi e profili integrano tutte queste funzionalità (controllo dell'angolo a circuito chiuso, movimento simultaneo multiasse, compensazione del ritorno elastico e registrazione dei dati di produzione) in una piattaforma di produzione adatta per applicazioni di fabbricazione automobilistica, HVAC, mobili, apparecchiature mediche e tubi strutturali.

Ritorno elastico: la sfida centrale che la piegatura CNC risolve meglio di qualsiasi alternativa

Il ritorno elastico, ovvero il recupero elastico di una parte piegata dopo la rimozione dell'utensile di piegatura, è la sfida fondamentale in tutti i processi di piegatura dei metalli. Ogni metodo di piegatura deve affrontare questo problema, ma la qualità e la consistenza con cui viene compensato il ritorno elastico è un elemento chiave di differenziazione tra i metodi CNC e non CNC.

Il Physics of Springback

Quando un tubo metallico viene piegato, le fibre esterne della sezione trasversale vengono allungate (sollecitazione di trazione) e le fibre interne vengono compresse. Il materiale si deforma plasticamente nelle zone che superano il limite di snervamento, ma l'energia di deformazione elastica viene immagazzinata in tutta la zona piegata, comprese le regioni plasticamente deformate. Quando viene rimosso il carico di flessione, questa energia elastica fa sì che il materiale ritorni parzialmente alla sua configurazione diritta originaria: l'angolo di piega diminuisce. L'entità del ritorno elastico dipende da:

• Resistenza allo snervamento del materiale — i materiali con carico di snervamento più elevato tornano indietro di più perché una percentuale maggiore della deformazione è elastica
• Modulo elastico (modulo di Young) — per una data deformazione di snervamento, un modulo elastico più elevato produce un ritorno elastico maggiore
• Raggio di curvatura relativo al diametro del tubo — raggi più stretti (rapporto raggio di curvatura/diametro più piccolo) producono meno ritorno elastico perché una percentuale maggiore della sezione trasversale si deforma plasticamente
• Spessore della parete — le pareti più sottili hanno una molla meno elastica rispetto alla profondità della zona plastica e un ritorno elastico proporzionalmente minore

Variazione del ritorno elastico tra i lotti di materiale

Anche quando si acquista materiale dallo stesso fornitore secondo le stesse specifiche, la variazione del carico di snervamento tra i lotti di produzione è inevitabile. I tipici certificati di fabbrica per tubi in acciaio strutturale specificano il limite di snervamento entro un intervallo: ad esempio, l'acciaio S275 ha uno snervamento minimo specificato di 275 MPa ma in realtà può avere un limite di snervamento compreso tra Da 275 MPa a 420 MPa a seconda del calore specifico e dei parametri di laminazione. Questa variazione produce una variazione corrispondente nel ritorno elastico: un lotto nella fascia alta dell'intervallo di resa può tornare indietro 2-3 gradi in più rispetto ad un lotto di fascia bassa per lo stesso angolo di piega nominale, differenza immediatamente visibile e spesso dimensionalmente inaccettabile.

Nella piegatura idraulica manuale e convenzionale, questa variazione da lotto a lotto richiede all'operatore di produrre curve di prova ogni volta che viene caricato un nuovo lotto di materiale e di regolare manualmente l'impostazione della piegatura eccessiva. Nella piegatura CNC con feedback dell'angolo a circuito chiuso, il sistema rileva automaticamente il ritorno elastico effettivo di ogni singola piega sulla base dell'angolo misurato con l'impegno completo dell'utensile e regola dinamicamente la piega eccessiva, compensando la variazione da lotto a lotto all'interno della produzione senza alcun intervento manuale.

Ritorno elastico in materiali ad Alta Resistenza ed Avanzati

Il challenge of springback is most severe in high-strength materials — advanced high-strength steel (AHSS) grades, titanium alloys, and precipitation-hardened stainless steels — where yield strengths of Da 600 MPa a oltre 1.500 MPa produrre angoli di ritorno elastico che potrebbero richiedere una flessione eccessiva Da 10 a 25 gradi o più per ottenere una curva finale di 90 gradi. Gestire questo problema nella piegatura manuale o convenzionale richiede un ampio sviluppo empirico di tabelle di sovrapiegatura e una rigorosa ispezione del materiale in entrata. La piegatura CNC con feedback angolare lo gestisce in modo affidabile attraverso il sistema di controllo, rendendo la piegatura CNC la tecnologia abilitante per la piegatura di precisione di materiali avanzati ad alta resistenza nelle strutture della carrozzeria automobilistica e nei componenti aerospaziali.

Utensili multi-stack e piegatura destra-sinistra: funzionalità esclusive delle macchine CNC avanzate

Oltre ai vantaggi fondamentali in termini di precisione e ripetibilità del controllo, le macchine piegatrici CNC avanzate offrono opzioni di configurazione degli utensili impossibili o altamente poco pratiche con metodi non CNC.

Utensili multistack

Alcuni componenti dei tubi richiedono curvature con raggi diversi sulla stessa parte, ad esempio un sistema di scarico automobilistico che richiede una curvatura a raggio stretto in una sezione sottoscocca ristretta e una curvatura a raggio maggiore in una sezione esposta. Portano piegatrici CNC multistack da due a cinque set completi di matrici piegatrici contemporaneamente su una testa piegata comune. Il programma CNC specifica quale pila di matrici impegnare per ciascuna piega nella sequenza e la macchina ruota automaticamente sulla matrice corretta tra le pieghe. L'intero pezzo complesso viene prodotto in un unico ciclo macchina senza rimontaggio del pezzo. Questa capacità non ha un equivalente di piegatura manuale o convenzionale: produrre la stessa parte con altri mezzi richiederebbe più operazioni di piegatura separate su macchine diverse con riposizionamento manuale tra le pieghe, moltiplicando il rischio di errore dimensionale cumulativo.

Flessione destra-sinistra

Le piegatrici rotative convenzionali si piegano solo in una direzione, tipicamente verso destra (in senso orario se viste dalla direzione di alimentazione del materiale). I componenti con piegature sia a destra che a sinistra, come le piegature a S o le parti che invertono la direzione nello spazio tridimensionale, normalmente richiedono che la parte venga rimossa, girata da un'estremità all'altra e ripiegata in una seconda configurazione. Le macchine piegatrici CNC destra-sinistra trasportano configurazioni della testa di piegatura sia destra che sinistra e passano dall'una all'altra sotto il controllo del programma. Il risultato è che è possibile completare complesse geometrie di tubi tridimensionali che richiedono curvature opposte in un unico ciclo macchina ininterrotto , eliminando gli errori di risistemazione e gestendo il rischio di danni di un processo a due configurazioni.

Piegatura CNC completamente elettrica

Le moderne macchine piegatrici CNC utilizzano sempre più sistemi di servoazionamento completamente elettrici anziché potenza idraulica per tutti gli assi. Le piegatrici CNC completamente elettriche offrono numerosi vantaggi rispetto alle macchine CNC idrauliche:

• Maggiore precisione di posizionamento: I sistemi di azionamento con servomotore e vite a ricircolo di sfere raggiungono una ripetibilità di posizionamento di più o meno 0,01 mm o migliore , rispetto a plus or minus 0.05 to 0.1 mm for hydraulic systems with proportional valve control
• Tempi di ciclo più rapidi: I servoassi elettrici accelerano e decelerano più velocemente degli attuatori idraulici, riducendo il tempo di posizionamento tra le curve dal 20 al 40% in applicazioni con ciclo multi-piega ( Fonte: Giornale internazionale di tecnologia di produzione avanzata, Guo et al., 2020 )
• Minore consumo energetico: I servoazionamenti consumano energia solo durante lo spostamento (frenata rigenerativa per recuperare energia durante la decelerazione), mentre i sistemi idraulici mantengono continuamente la piena pressione della pompa. Risparmio energetico di dal 30 al 60% per macchina sono stati riportati nei confronti di produzione ( Fonte: Journal of Cleaner Production, Joshi et al., 2019 )
• Eliminazione dell'olio idraulico: Le macchine completamente elettriche eliminano il rischio di incendio, i costi di smaltimento e i requisiti di manutenzione dei sistemi di olio idraulico, il che è significativo in ambienti di produzione puliti come la fabbricazione di tubi per dispositivi medici e attrezzature alimentari

Applicazioni industriali in cui la piegatura CNC è l'unico metodo praticabile

In diversi settori, i requisiti di qualità, ripetibilità e tracciabilità dei componenti di tubi e tubature sono tali che la piegatura CNC non è semplicemente il metodo preferito, ma l'unico metodo in grado di soddisfare le specifiche.

Produzione automobilistica

La moderna produzione automobilistica opera secondo programmi di consegna just-in-time con un inventario dei ricambi quasi pari a zero. Ogni tubo di scarico, linea del carburante, tubo del freno, tubo dell'aria condizionata e componente del tubo strutturale deve corrispondere esattamente all'attrezzatura di assemblaggio: la variazione dimensionale che richiede una regolazione manuale nel punto di assemblaggio interrompe la linea di produzione ed è economicamente inaccettabile. Le specifiche di piegatura dei tubi automobilistici richiedono in genere tolleranze angolari di più o meno da 0,3 a 0,5 gradi e tolleranze lineari di più o meno 0,5 mm sui pezzi finiti, tolleranze ottenibili in produzione solo con piegatura a imbuto rotativo CNC. L'industria automobilistica è il più grande utilizzatore della tecnologia di piegatura dei tubi CNC, con una quota pari a circa Il 45% delle installazioni di macchine piegatrici CNC a livello globale ( Fonte: Mordor Intelligence, rapporto sul mercato delle macchine piegatrici CNC, 2022 ).

Aerospaziale e Difesa

Le tubazioni del sistema idraulico negli aeromobili devono soddisfare i requisiti di gestione della qualità AS9100 e in genere comportano requisiti di tracciabilità dei materiali che collegano ogni record di produzione allo specifico calore del materiale e al programma della macchina utilizzati. La capacità completa di registrazione dei dati di produzione delle moderne macchine piegatrici CNC, che registra l'angolo di piega effettivo, la rotazione effettiva, il tempo di ciclo e l'ID dell'operatore per ogni piega su ogni parte, fornisce questa tracciabilità senza documentazione manuale. Le specifiche dei tubi idraulici aerospaziali richiedono comunemente tolleranze angolari di più o meno 0,2 gradi e controlli di scostamento rispetto al valore nominale in fase di assemblaggio, ottenibili solo con la produzione CNC.

Attrezzature mediche

I componenti dei tubi dei dispositivi medici (telai di apparecchiature per l'imaging, strutture dei tavoli chirurgici, apparecchiature per la movimentazione dei pazienti) devono essere prodotti con materiali verificati e puliti, piegati senza lubrificanti che potrebbero contaminare gli ambienti medici e verificati dimensionalmente rispetto a specifiche rigorose. Le macchine piegatrici CNC completamente elettriche che funzionano senza olio idraulico rappresentano la tecnologia di produzione appropriata per questo ambiente e la tracciabilità completa del programma di produzione CNC supporta la documentazione del file di cronologia della progettazione richiesta da FDA 21 CFR Parte 820 e ISO 13485.

HVAC e refrigerazione

La piegatura dei tubi di rame per le batterie dell'evaporatore e del condensatore HVAC richiede curve a raggio stretto e costante che solo la piegatura con mandrino CNC può produrre in tubi di rame a parete sottile senza difetti di ovalità che limiterebbero il flusso di refrigerante. Le piegatrici per tubi in rame CNC ad alta velocità per la produzione di bobine HVAC raggiungono velocità di ciclo di fino a 600 pieghe all'ora su macchine multitesta automatizzate: velocità di produzione che la piegatura manuale o convenzionale non può raggiungere.

Scegliere tra piegatura CNC e metodi alternativi: un quadro decisionale

La scelta del metodo di piegatura appropriato per una determinata applicazione richiede la valutazione simultanea di diversi fattori. La tabella seguente fornisce un quadro decisionale strutturato basato sui criteri di selezione più importanti.