鈑金零件在折彎過(guò)程中通常會(huì)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(wèn)題，因此難以達(dá)到要求的角度精度。一般在折彎?rùn)C(jī)性能良好的情況下，引起角度變化的常見(jiàn)因素主要有四個(gè)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(jī)械性能變化。為了解決這些問(wèn)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(guó)Data M 公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一款專用于折彎?rùn)C(jī)的折彎角度檢測(cè)且實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)某商捉鉀Q方案——LaserCheck 角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)。
什么是角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)
LaserCheck 角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)由激光角度檢測(cè)傳感器、相機(jī)模組、應(yīng)變測(cè)量?jī)x、工業(yè)PC、定制化軟件以及用于傳感器移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸等部件組成，形成了一套完整的實(shí)時(shí)進(jìn)行角度測(cè)量和補(bǔ)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(cè)系統(tǒng)，更重要的是可以針對(duì)不同工況和不同材料（碳鋼板、不銹鋼板、鋁板、銅板等）進(jìn)行角度補(bǔ)償、修正，從而保證折彎角度一次達(dá)到完美的預(yù)設(shè)效果。
圖1 LaserCheck 角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)
角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理
LaserCheck 角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)通過(guò)相機(jī)模組掃描投射在板材表面上的激光投影線的變化來(lái)測(cè)量折彎角度，折彎過(guò)程保持與數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，如圖2 所示。安裝在折彎?rùn)C(jī)工作臺(tái)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(jī)將此夾角數(shù)值的變化不停刷新并實(shí)時(shí)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(cè)不同板材的特性，保持與數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，計(jì)算并控制滑塊下死點(diǎn)精確位置，并通過(guò)CNC 控制Y1、Y2及撓度補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證第一次折彎就能達(dá)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(wèn)題。
圖2 角度檢測(cè)激光線投影
對(duì)于250t 及以上噸位設(shè)備，為了保證更高精度的補(bǔ)償效果，可在折彎?rùn)C(jī)機(jī)架兩側(cè)C 形口位置安裝應(yīng)變測(cè)量?jī)x，如圖3所示。折彎過(guò)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(cè)量移動(dòng)“錯(cuò)誤”，安裝應(yīng)變測(cè)量?jī)x可用于測(cè)量?jī)蓚?cè)機(jī)架的張口變形量，并將張口變形量反饋到折彎?rùn)C(jī)數(shù)控系統(tǒng)。
圖3 應(yīng)變測(cè)量?jī)x
LaserCheck 角度檢測(cè)傳感器出廠精度校準(zhǔn)報(bào)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(shí)際折彎的精度受機(jī)床精度、數(shù)控系統(tǒng)、模具、折彎工藝、折彎工件檢測(cè)長(zhǎng)度、環(huán)境及溫度等影響，會(huì)導(dǎo)致精度有所不同。經(jīng)過(guò)全方位實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證得出結(jié)論：以目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的折彎?rùn)C(jī)的出廠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試，無(wú)論哪種板材的補(bǔ)償角度均可以控制在±0.3°。同時(shí)，為了提高折彎精度，所有的角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)在安裝后都需要通過(guò)專業(yè)的校準(zhǔn)設(shè)備和工具進(jìn)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(bào)告
角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用
作為全球首家提供折彎?rùn)C(jī)專用角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)的德國(guó)Data M 公司，30 多年來(lái)一直根據(jù)最終用戶的實(shí)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(duì)8 ～2000t 的折彎?rùn)C(jī)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(jì)客戶實(shí)際采購(gòu)數(shù)據(jù)，目前角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用以工程機(jī)械類企業(yè)居多，如徐工集團(tuán)、三一重工集團(tuán)、勝代集團(tuán)、濰柴集團(tuán)、太重集團(tuán)、中車集團(tuán)等，有效減少了折彎過(guò)程中人工對(duì)折彎角度修正的干預(yù)，減少了報(bào)廢率，大大提高了生產(chǎn)效率。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，搭配LaserCheck 角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)出口到歐美及俄羅斯等國(guó)家的折彎?rùn)C(jī)以100 ～250t 的居多。
國(guó)內(nèi)客戶通常會(huì)問(wèn)：“角度檢測(cè)如何保證折彎時(shí)一步補(bǔ)償?shù)轿?，是否?huì)出現(xiàn)第一刀就壓過(guò)頭造成角度不準(zhǔn)確呢？”“這種情況絕對(duì)不會(huì)有！”
眾所周知，在折彎過(guò)程中，不同材料、不同厚度、不同模具配合都會(huì)呈現(xiàn)不同的反彈量。角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)恰好是自動(dòng)計(jì)算板材反彈量并實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)告知折彎?rùn)C(jī)Y 軸繼續(xù)下壓，并精準(zhǔn)控制滑塊下死點(diǎn)位置直至角度完全合格的過(guò)程。折彎下壓及回彈過(guò)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(cè)量?jī)x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(guò)程中角度的變化和板材的反彈情況。比如，啟用角度檢測(cè)補(bǔ)償功能時(shí)第一刀折彎預(yù)設(shè)值是90°，那么折彎?rùn)C(jī)第一次下壓完成后角度一般會(huì)大于90°，下壓完成后板材釋放壓力并實(shí)時(shí)檢測(cè)反彈后的角度，如果此時(shí)測(cè)試的角度是92.5°，那么即可計(jì)算板材的反彈值為2.5°，接著折彎?rùn)C(jī)會(huì)再下壓直至87.5°后釋放，板材反彈2.5°后折彎工件的實(shí)際角度剛好為90°，所以不會(huì)出現(xiàn)角度壓大或壓小的情況。
圖5 折彎下壓及回彈過(guò)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(shí)，不需要每刀都重復(fù)啟用檢測(cè)功能，可以采取“學(xué)習(xí)”“跟隨”模式，即跟隨首刀、首件的檢測(cè)和補(bǔ)償模式，無(wú)需擔(dān)心角度不準(zhǔn)的情況出現(xiàn)。角度檢測(cè)案例如圖6 所示。
圖6 角度檢測(cè)案例演示
測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
⑴非接觸式工作，不受模具形狀的影響，不需要對(duì)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(cè)。
⑶移動(dòng)式傳感器可進(jìn)行多點(diǎn)補(bǔ)償測(cè)量和矯正，可設(shè)定不同的測(cè)量位置，既可設(shè)置檢測(cè)工件中間點(diǎn)或兩端，也可設(shè)置檢測(cè)全長(zhǎng)范圍內(nèi)的左、中、右三點(diǎn)。
⑷并聯(lián)使用2 個(gè)傳感器或4 個(gè)傳感器。
⑸通過(guò)使用應(yīng)變測(cè)量?jī)x來(lái)計(jì)算板材的回彈特性。
⑹角度檢測(cè)可設(shè)置僅檢測(cè)首件或初始N 件，也可設(shè)置檢測(cè)首件后其余工件跟隨首件檢測(cè)；選擇跟隨檢測(cè)模式時(shí)，角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)需反復(fù)運(yùn)動(dòng)，節(jié)省節(jié)拍時(shí)間；加工同一批次工件時(shí)，可根據(jù)需要選擇進(jìn)行抽檢。
⑺針對(duì)折彎步驟較繁瑣的工件或邊長(zhǎng)較小的折彎面，可設(shè)置檢測(cè)第一刀折彎，保證第一刀達(dá)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(jìn)行檢測(cè)，節(jié)省折彎節(jié)拍時(shí)間。
⑻可沿板材長(zhǎng)度方向自由移動(dòng)，移動(dòng)速度最大可達(dá)1000mm/s。
⑼應(yīng)變測(cè)量?jī)x和放大器（Strain gauge DA68 and amplifier GSV-6K-S）用于測(cè)量在折彎過(guò)程中的機(jī)架變形量并反饋給系統(tǒng)。
⑽量程擴(kuò)展裝置（Range Extender）適合較寬工作臺(tái)、下模品種多樣化、不同V 形槽開(kāi)口和不同高度的情況，為了盡可能滿足不同模具使用時(shí)工件的測(cè)量和補(bǔ)償，可根據(jù)實(shí)際情況選擇量程擴(kuò)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(tái)的寬度和高度等情況，選擇添加擴(kuò)充軸，在使用不同下模進(jìn)行不同類型工件折彎時(shí)，激光角度檢測(cè)裝置可自動(dòng)移動(dòng)，角度檢測(cè)區(qū)域隨之自動(dòng)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(jìn)行定制化服務(wù)。
⑾工件角度在30°～180°內(nèi)均可檢測(cè)。
⑿根據(jù)折彎?rùn)C(jī)的不同噸位、下模V 形槽開(kāi)口、工作臺(tái)寬度、激光射線的距離大小等選擇匹配型號(hào)。目前國(guó)內(nèi)客戶廣泛應(yīng)用的LaserCheck 系列產(chǎn)品的主要型號(hào)為L(zhǎng)aserCheck10、LaserCheck11、LaserCheck12， 通 常安裝在折彎?rùn)C(jī)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(cè)工況，建議折彎工件的最小邊長(zhǎng)可檢測(cè)范圍不小于20mm。當(dāng)然，如有客戶的工件邊長(zhǎng)確實(shí)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?rùn)C(jī)下工作臺(tái)）改為安裝在折彎?rùn)C(jī)上滑塊的合適位置（需保證安裝機(jī)構(gòu)與其他部件無(wú)干涉），如圖8 所示，此時(shí)角度檢測(cè)傳感器型號(hào)可以選擇定制款LaserCheck XR，它的有效檢測(cè)照射距離可達(dá)2m。
圖7 角度檢測(cè)傳感器常規(guī)安裝示意圖
圖8 角度檢測(cè)傳感器非標(biāo)需求安裝示意圖（對(duì)邊長(zhǎng)無(wú)限制）
結(jié)束語(yǔ)
目前國(guó)內(nèi)整個(gè)鈑金制造行業(yè)對(duì)角度檢測(cè)補(bǔ)償?shù)恼J(rèn)識(shí)還停留在初步概念性階段，大多數(shù)客戶只知道它可以實(shí)現(xiàn)的效果，對(duì)其工作原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)的概念都比較模糊，特別是針對(duì)不同噸位設(shè)備該如何選擇合適的角度檢測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)、具體設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試要如何進(jìn)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(guó)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(jìn)行模擬加工、分析使用環(huán)境和工況、一對(duì)一技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)等24 小時(shí)在線服務(wù)。
