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굽힘 공정은 공작물이 다이, 맨드릴 또는 롤러 주위에서 소성 변형될 때까지 공작물에 제어된 힘을 가하여 재료를 절단하지 않고 형상을 변경하는 금속 성형 작업입니다. 짧은 대답은 다음과 같습니다. 금속에는 탄성 영역과 소성 영역이 있기 때문에 굽힘이 작동하며 모든 성공적인 굽힘은 일단 하중이 제거되면 새로운 모양을 유지할 수 있을 만큼만 탄성 한계를 넘어 재료를 밀어내는 스프링백(스프링백)에 달려 있습니다. 스프링 벤딩 머신은 회전 도구, 핀 및 CNC 구동 축을 사용하여 거의 변형 없이 동일한 벤딩을 수천 번 반복하여 코일 스프링, 토션 스프링 및 와이어 형태의 정확한 전환을 제어하기 위해 만들어진 장비입니다. 이 기사의 나머지 부분에서는 작업 현장에서 해당 프로세스가 실제로 어떻게 발생하는지, 좋은 스프링 벤딩 기계와 평범한 기계를 구분하는 요소, 전체 생산 실행에서 벤딩 각도를 일관되게 유지하는 방법을 자세히 설명합니다.
굽힘은 단일 동작이 아닙니다. 이는 1초도 안 되는 순간에 발생하는 일련의 기계적 이벤트이며, 각 단계를 이해하면 일부 굽힘 부분이 갈라지고, 일부 굽힘 부분이 너무 멀리 튀어나오고, 일부 부분이 매번 완벽한 각도를 유지하는 이유를 알 수 있습니다.
와이어나 시트에 처음 힘이 가해지면 재료는 탄성 범위 내에서 늘어나거나 압축됩니다. 이 시점에서 하중을 제거하면 금속은 완전히 원래 모양으로 돌아갑니다. 아직 영구적인 굴곡이 발생하지 않았습니다.
항복점을 지나 힘이 증가하면 굽힘의 외부 섬유는 영구적으로 늘어나고 내부 섬유는 압축됩니다. 이것은 굽힘 과정이 지속적인 형태를 만들어내는 실제 순간입니다. , 늘어나거나 압축되지 않는 재료 내부의 선인 중립 축은 굽힘이 조여짐에 따라 내부 반경을 향해 약간 이동합니다.
툴링이 재료를 풀면 저장된 탄성 에너지로 인해 굽힘이 원래 모양으로 약간 이완됩니다. 스프링 벤딩 기계는 와이어 직경, 인장 강도 및 열처리 조건에 따라 일반적으로 2~8도 사이로 계산된 양을 과도하게 벤딩하여 이를 보상합니다.
| 소재 | 일반적인 인장 강도 | 평균 스프링백 |
|---|---|---|
| 고탄소 스프링강 | 1900~2200MPa | 5~8도 |
| 스테인레스 스틸 302 또는 304 | 1300~1600MPa | 3~6도 |
| 뮤직 와이어 ASTM A228 | 2200~2500MPa | 6~9도 |
| 인청동 | 700~900MPa | 2~4도 |
최신 CNC 스프링 벤딩 기계는 단일 벤드 사이클을 반복 가능한 순서로 나눕니다. 각 단계는 축 이동으로 프로그래밍되며 컨트롤러는 와이어 공급, 회전 및 도구 결합을 동기화하므로 간단한 형태의 경우 전체 사이클이 1초 이내에 완료됩니다.
모든 굽힘 작업이 동일한 장비나 동일한 물리적 특성을 사용하는 것은 아닙니다. 스프링 벤딩 기계가 판금 벤딩과 관련하여 어디에 적합한지 이해하면 구매자가 해당 작업에 잘못된 도구를 주문하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
프레스 브레이크 벤딩은 펀치와 다이 사이에 평평한 시트 또는 플레이트를 형성하여 스트로크당 단일 직선 벤드를 생성합니다. 와이어 또는 원형 막대 형태보다는 패널, 브래킷 및 인클로저에 적합합니다.
롤 벤딩은 3개 또는 4개의 롤러를 통해 재료를 통과시켜 큰 반경 곡선을 생성합니다. 이는 일반적으로 엄격한 정밀 형상보다는 실린더, 탱크 및 구조적 곡선 섹션에 사용됩니다.
로터리 드로우 벤딩은 고정 반경 다이에 대해 튜브 또는 파이프를 고정하고 해당 다이 주위로 회전시켜 벽이 얇아지는 것을 최소화하면서 단단한 반경 벤드를 생성하며 자동차 배기 및 롤 케이지 제조에 널리 사용됩니다.
CNC 와이어 성형 기계라고도 하는 스프링 벤딩 기계는 높은 사이클 속도에서 더 얇은 원형 와이어 스톡을 처리하여 비틀림 스프링, 압축 스프링 후크, 연장 스프링 루프 및 하나의 긴 직선 굽힘이 아닌 부품당 여러 굽힘이 있는 맞춤형 와이어 형태를 생성합니다.
코일 권선은 압축 또는 인장 스프링의 본체를 형성하기 위해 맨드릴 주위에 와이어를 나선형으로 감싸며, 완성된 부품에 코일 본체와 형성된 끝 후크 또는 다리가 모두 필요할 때 동일한 기계에서 굽힘과 종종 쌍을 이룹니다. 코일링 및 벤딩 기계가 결합된 경우, 동일한 와이어 공급 및 교정 시스템이 두 가지 기능을 모두 수행하며, 벤딩 헤드가 끝 부분을 형성하기 전에 와인딩 단계에서 나선형 각도를 제어하는 별도의 피치 도구를 사용합니다.
4개의 슬라이드 기계는 여러 방향에서 와이어에 접근하는 수평 성형 도구를 추가하며 단일 사이클에서 굽힘, 코일링 및 평탄화를 결합하는 부품에 유용합니다. 이러한 기계는 와이어 성형 복잡성의 최상위에 위치하며 일반적으로 표준 2축 또는 4축 스프링 벤딩 기계에서 생산할 수 없는 복잡한 형상을 가진 부품에 대해서만 비용을 정당화합니다.
다양한 제조업체의 사양 시트가 항상 동일한 방식으로 제공되는 것은 아니므로 단순히 헤드라인 주장을 비교하는 것보다 실제로 어떤 숫자가 실제 성능을 예측하는지 정확히 아는 것이 도움이 됩니다.
| 사양 | 일반적인 범위 | 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 와이어 직경 범위 | 0.1~8밀리미터 | 전체 피드 경로를 재조정하지 않고도 기계가 실행할 수 있는 제품군을 설정합니다. |
| 제어 축 수 | 4 ~ 12 | 한 번의 패스에서 작동할 수 있는 굽힘 방향 및 툴 스테이션 수를 결정합니다. |
| 최대 이송 속도 | 분당 200~600미터 | 간단한 형상에 대해 분당 이론적 부품을 직접 제한합니다. |
| 벤드 헤드 회전 속도 | 초당 300~1000도 | 하나의 큰 굴곡이 아닌 작은 굴곡이 많은 부품의 사이클 시간에 영향을 미칩니다. |
| 메모리 또는 프로그램 저장 | 50~500개의 저장 프로그램 | 교체가 잦고 다양한 부품 번호를 운영하는 매장에 적합 |
| 반복 위치 정확도 | 0.01~0.05밀리미터 | 기계가 장기적으로 얼마나 엄격한 치수 공차를 유지할 수 있는지 예측합니다. |
특정 부품군에 대한 스프링 벤딩 기계를 평가하는 구매자는 가능할 때마다 자신의 와이어 로트에서 샘플 실행을 요청해야 합니다. 게시된 사양에는 기계의 이론적 한계가 설명되어 있지만 실제 성능은 항상 기계, 특정 합금, 템퍼, 실행 중인 와이어 코일 세트, 해당 작업을 위해 선택한 툴링 간의 상호 작용에 따라 달라집니다.
모든 스프링 벤딩 기계의 정확성은 단일 부품이 아닌 조화롭게 작동하는 5개의 하위 시스템으로 귀결됩니다. 이러한 영역 중 하나의 약한 링크는 일관되지 않은 굽힘 각도 또는 부품 거부로 즉시 나타납니다.
굽힘 과정은 기계 기하학만큼 야금학에 의해 좌우되기 때문에 동일한 굽힘 프로그램은 다양한 와이어 재료에 대해 서로 다른 결과를 생성합니다. 적용 분야에 적합한 재료를 선택하고 해당 재료가 벤드 헤드 아래에서 어떻게 작동하는지 이해하면 시작하기 전에 생산 문제의 상당 부분을 예방할 수 있습니다.
고탄소 스프링강은 일반적인 스프링 와이어 재료 중에서 비용 대비 강도가 가장 높으며 범용 비틀림, 압축 및 인장 스프링에 기본적으로 선택됩니다. 이는 연질 합금보다 더 높은 굽힘력과 더 큰 스프링백 허용치를 요구하며, 일반적으로 완성된 형상을 안정화하기 위해 성형 후 응력 완화 열처리를 통해 이점을 얻습니다.
가장 일반적으로 등급이 302 또는 304인 스테인레스 스틸 와이어는 내식성을 위해 어느 정도 강도를 교환하며 습기, 화학 물질 또는 식품 접촉 환경에 노출되는 부품에 선택됩니다. 이는 성형 중에 탄소강보다 빨리 경화되므로 동일한 위치에서 여러 개의 단단한 반경 굽힘이 포함된 굽힘 순서를 주의 깊게 프로그래밍하여 균열을 방지해야 합니다.
피아노 와이어라고도 불리는 음악 와이어는 직경 공차가 매우 엄격하고 인장 강도가 매우 높은 고탄소강으로, 원시 크기보다 일관된 힘 출력이 더 중요한 소형 정밀 스프링에 선택되는 재료입니다. 강도가 높다는 것은 스프링 벤딩 기계가 목표 각도에 도달하기 위해 더 많은 오버벤드 보상을 적용해야 함을 의미합니다.
전기 전도성이 필요할 때 인청동과 베릴륨 구리가 선택되며, 이는 전자 접점 스프링과 커넥터 클립에서 흔히 발생하는 스프링 특성입니다. 이러한 재료는 강철 합금보다 부드럽고 낮은 힘으로 구부러지고 스프링백이 적어 일반적으로 엄격한 공차를 유지하기 쉽지만 과도한 응력을 가할 경우 지속적인 하중 하에서 영구 경화되기 쉽습니다.
프로그래밍은 수동 교육 방식에서 CAD 기반 작업 흐름으로 전환되었으며 이제 소프트웨어 계층은 기계 하드웨어 자체만큼 생산 효율성에 큰 역할을 합니다.
가장 오래된 프로그래밍 방법은 작업자가 기계 제어판에서 각 축 이동을 단계별로 진행하여 올바른 것으로 확인된 각 위치를 저장하는 것입니다. 이 방법은 단순한 부품에 적용되지만 굽힘 횟수가 증가함에 따라 속도가 느려지고 오류가 발생하기 쉽습니다.
최신 스프링 굽힘 기계 소프트웨어는 완성된 부품의 2D 또는 3D 도면을 수용하고 프로그램이 실제 기계에 닿기 전에 축 이동, 굽힘 순서 및 예상 사이클 시간을 자동으로 계산합니다. 이를 통해 엔지니어링 팀은 작업 현장 시간을 소비하지 않고도 설계를 검증하고 툴링 요구 사항을 예측할 수 있습니다.
고급 프로그래밍 패키지는 소프트웨어에서 전체 굽힘 순서를 시뮬레이션하여 프로그램이 실제 기계에서 실행되기 전에 와이어, 툴링 또는 굽힘 헤드 형상이 충돌하는 모든 지점에 플래그를 지정합니다. 이 단계는 순전히 수동 검증에 비해 툴링 손상과 폐기된 설정 시간을 의미 있게 줄였습니다.
높은 제품 혼합을 운영하는 매장은 검색 가능한 프로그램 라이브러리의 이점을 누릴 수 있습니다. 이전에 검증된 굽힘 프로그램을 처음부터 다시 프로그래밍하는 대신 몇 초 만에 불러올 수 있어 반복 주문 시 전환 시간을 몇 시간에서 몇 분으로 단축할 수 있기 때문입니다.
프로세스를 구체적으로 만들기 위해 CNC 스프링 벤딩 기계의 원시 와이어에서 완성된 부품까지 일반적인 토션 스프링 다리 벤드가 어떻게 진행되는지는 다음과 같습니다.
운영자 또는 프로그래머는 수동 입력 또는 CAD 가져오기를 통해 다리 길이, 굽힘 각도, 코일 본체 길이 및 와이어 직경을 CNC 인터페이스에 입력합니다.
핀이 코일형 본체와 형성된 다리의 반경을 제어하므로 스프링의 내부 직경과 일치하도록 올바른 굽힘 핀 직경이 선택됩니다.
기계는 부품을 절단하지 않고 감소된 속도로 순환하므로 작업자는 전체 생산 속도가 시작되기 전에 공구 경로가 모든 고정물을 제거하는지 확인할 수 있습니다.
첫 번째 완성된 부품은 실행이 계속되기 전에 일반적으로 다리 각도에서 ±2도, 다리 길이에서 ±0.1밀리미터인 드로잉 공차를 기준으로 측정됩니다.
일단 승인되면 스프링 벤딩 기계는 지속적으로 작동하며 와이어 직경과 기하학적 복잡성에 따라 분당 60~200개의 부품을 생산하는 경우가 많습니다.
| 기계 유형 | 반복성 | 최적의 볼륨 |
|---|---|---|
| 수동 벤딩 지그 | 운영자에 따라 다름 | 프로토타입 또는 50개 미만 |
| 반자동 벤더 | 보통, 툴링 제어 | 소규모 배치, 50~5000개 |
| CNC 스프링 벤딩 머신 | 높음, 프로그램 제어 | 생산량은 5000개 이상입니다 |
구매자는 가장 발전된 옵션을 자동으로 선택하기보다는 기계 유형을 실제 주문량에 맞춰야 합니다. CNC 스프링 벤딩 기계는 전환 시간을 절약하고 불량률을 낮추어 높은 초기 비용을 상쇄한 후에만 비용을 지불합니다. , 이는 일반적으로 부품 복잡성에 따라 부품 번호당 3000~8000개 정도 발생합니다.
균열은 와이어 직경에 비해 굽힘 반경이 너무 작거나 재료가 사전 성형으로 가공 경화된 경우 발생합니다. 굽힘 반경을 늘리거나 굽힘 전에 스톡을 어닐링하면 대부분의 균열 문제가 해결됩니다.
생산 과정 전반에 걸쳐 각도 드리프트는 일반적으로 벤드 핀 마모, 피드 롤러 미끄러짐 또는 교대 시 재료 강성에 약간 영향을 미치는 작업장의 온도 변화로 인해 발생합니다.
가이드 채널이나 벤드 핀의 표면 마감이 거칠거나 잔해물이 쌓일 때 표면 흉터가 나타나므로 정기적인 툴링 청소가 표준 스프링 벤딩 기계 유지 관리의 일부입니다.
굽힘 중에 와이어 가이드 지지대가 충분하지 않으면 복잡한 다중 굽힘 부품이 비틀릴 수 있으므로 적절한 고정 장치 설계와 굽힘 지점에 가까운 적절한 가이드 길이가 이러한 결함을 방지합니다.
툴링 및 기계 프레임 온도가 아직 안정화되지 않았기 때문에 콜드 스타트 후 처음 여러 부품은 나머지 실행과 약간 다른 각도를 표시하는 경우가 있습니다. 첫 번째 물품 검사 전에 짧은 예열 주기를 실행하면 이러한 영향이 크게 줄어듭니다.
서로 다른 생산 로트에서 배송된 와이어는 동일한 공칭 사양이라 할지라도 인발 공정에서 약간 다른 코일 세트와 잔류 응력을 전달할 수 있습니다. 새로운 와이어 로트가 도착할 때마다 굽힘 프로그램을 재인증하는 상점에서는 고객에게 도달하기 전에 이러한 변형을 파악합니다.
스프링 벤딩 머신 카테고리는 최근 제품 세대에 비해 더욱 스마트하고 연결된 장비로 눈에 띄게 이동했으며 이제 선택적 업그레이드가 아닌 새로운 머신 구매에 몇 가지 추세가 일반적입니다.
정밀 굽힘 공정을 통해 생산된 성형 와이어 및 스프링 부품은 다양한 산업 분야에 걸쳐 사용되며, 고장이 나기 전까지는 전혀 눈에 띄지 않는 부품인 경우가 많습니다.
첫날부터 허용 오차 내에서 부품을 생산하는 스프링 벤딩 기계는 유지 관리 루틴 없이는 그 상태를 유지할 수 없습니다. 불량품이 나타날 때까지 기다리지 않고 일정에 따라 툴링 마모를 추적하는 공장에서는 폐기된 부품 수가 더 적다고 일관되게 보고합니다.
| 구성요소 | 검사주기 | 일반적인 마모 징후 |
|---|---|---|
| 핀과 퀼을 구부리세요 | 50000주기마다 | 반경 편평화 또는 스코어링 |
| 교정 롤러 | 100000주기마다 | 표면 홈 가공 또는 구멍 뚫기 |
| 피드 롤러 | 75000주기마다 | 미끄러짐 또는 그립감 감소 |
| 컷오프 블레이드 | 30000주기마다 | 절단면에 버 형성 |
구부러지는 동안 재료가 늘어나거나 압축되지 않는 구부러진 와이어 또는 시트의 단면을 통과하는 선입니다.
스풀에 감기면서 와이어에 남은 곡률은 정확한 굽힘을 만들기 전에 롤러를 곧게 펴서 제거해야 합니다.
툴링이 와이어를 풀면 스프링백을 고려하기 위해 스프링 벤딩 기계가 목표 각도 이상으로 추가하는 추가 각도입니다.
완성된 형상의 내부 직경을 설정하기 위해 와이어를 감거나 구부리는 고정 핀 또는 막대입니다.
프로그래밍된 회전을 통해 와이어 가이드와 벤드 핀 어셈블리를 운반하는 벤드 헤드의 회전 튜브 또는 슬리브입니다.
금속이 반복적으로 변형됨에 따라 강성이 점진적으로 증가하고 연성이 감소하는 현상으로, 동일한 위치에서 와이어를 너무 여러 번 구부리면 균열이 발생할 수 있습니다.
최종 자유 길이 또는 각도를 안정화하기 위해 작업 범위를 약간 넘어서 완성된 스프링을 압축하거나 편향시키는 보조 작업으로, 동일한 스프링 벤딩 기계에서 수행되기도 합니다.
굽힘은 펀치, 롤러 또는 핀을 사용하여 정의된 선이나 축을 따라 모양을 변경하는 특정 유형의 성형이며, 성형은 드로잉, 스탬핑 및 코이닝 작업도 포함하는 더 넓은 범주입니다.
스프링백은 재료의 항복 강도를 탄성 계수로 나눈 값으로 확장되므로 음악선과 같은 고강도 재료는 동일한 굽힘 각도에서 인청동과 같은 부드러운 합금보다 더 많이 스프링백됩니다.
일반적인 시작 지침은 최소 굽힘 반경이 와이어 직경의 1~2배입니다. 대부분의 스프링 강철의 경우, 더 단단한 성질을 가지려면 균열을 피하기 위해 더 큰 반경이 필요할 수 있습니다.
많은 CNC 스프링 벤딩 기계는 원형 와이어용으로 특별히 구성되어 있지만 플랫 와이어 및 스트립 성형 기계는 서로 다른 가이드 및 롤러 툴링과 관련되어 있지만 별개의 범주로 존재합니다.
잘 관리된 CNC 스프링 벤딩 기계는 일반적으로 표준 와이어 직경에 대해 +/- 1~2도의 각도 공차와 +/- 0.1mm의 길이 공차를 유지합니다.
예, 와이어가 얇을수록 일반적으로 공급 속도와 굽힘 속도가 더 빨라지는 반면, 와이어가 두꺼울수록 강도가 높을수록 툴링 스트레스와 조기 마모를 방지하기 위해 굽힘을 더 느리고 제어할 수 있어야 합니다.
단순한 부품에는 1~2개의 굽힘만 필요할 수 있지만 다축 기계에서 생산된 복잡한 와이어 형태에는 단일 연속 사이클 내에서 15개 이상의 개별 굽힘, 코일 및 절단 작업이 포함될 수 있습니다.
항상 그런 것은 아니지만 많은 고탄소 및 음악 와이어 부품은 성형 후 저온 응력 완화 베이킹을 통해 이점을 얻습니다. 이는 잔류 응력을 줄이고 경도를 크게 변경하지 않고도 치수 안정성을 향상시킵니다.
정확도 손실은 거의 항상 툴링 마모, 피드 롤러 미끄러짐 또는 드라이브 메커니즘의 백래시 누적으로 인해 발생하며, 이 모두는 이 기사 앞부분에서 설명한 예정된 유지 관리 간격을 통해 해결됩니다.
예, 대부분의 CNC 스프링 벤딩 기계는 프로그램에서 이송력 조정, 롤러 압력 교정 및 오버벤드 보상 값을 통해 호환되는 재료 간에 전환할 수 있습니다. 단, 매우 다른 와이어 직경에는 물리적 툴링 변경이 필요할 수 있습니다.
2개 또는 3개의 굴곡이 있는 단순한 부품은 단일 교대 내에서 프로그래밍하고 검증할 수 있는 반면, 공차가 엄격한 복잡한 다중 굴곡 형상은 전체 생산 출시 전에 프로그래밍과 첫 번째 제품 반복에 며칠이 걸릴 수 있습니다.
TK-13200, TK-7230 TK-13200, TK-7230 12축 CNC 스프링 코일링 기계 ...
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TK-13200, TK-7230 TK-13200, TK-7230 12축 CNC 스프링 코일링 기계 ...
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