チューブの曲げシワを拭き取る

これらのワイパー ダイ インサートは、特定のホルダーに取り付けるように設計されており、さまざまなチューブ曲げ用途のしわを伸ばすのに役立ちます。

お客様から、90 度の曲げを伴うチューブ成形の仕事について問い合わせがありました。 このアプリケーションには 2 インチのチューブが必要です。 外径 (OD)、0.065 インチ。 壁の厚さ、4インチ。 中心線半径 (CLR)。 顧客は、1 年間で毎週 200 個を希望しています。

必要な工具は、曲げダイ、クランプ ダイ、加圧ダイ、マンドレル、およびワイパー ダイです。 問題ない。 いくつかのプロトタイプを曲げるのに必要なツールはすべてショップにあり、すぐに使用できるようです。 機械プログラムを設定した後、オペレーターはチューブをロードし、テスト曲げを実行して、機械を調整する必要があるかどうかを確認します。 最初の曲がりはマシンから外れ、完璧です。 そこで、製造業者はいくつかの曲げチューブのサンプルを顧客に送り、顧客は確実に儲かる定期的なビジネスにつながる契約を締結します。 世界ではすべてがうまくいっているように思えます。

数か月が経ち、同じ顧客が材料費を削減したいと考えています。 この新しいアプリケーションでは、外径 2 インチ、内径 0.035 インチのチューブが必要です。 壁の厚さは 3 インチです。 CLR。 別のアプリケーションのツールは社内にあるため、ショップはすぐにプロトタイプを作成できます。 オペレーターは曲げ機にすべてのツールを取り付け、テスト曲げを試みます。 最初の曲げは機械から取り出され、曲げの内側にしわができます。 なぜ？ これは、薄肉で狭い半径を伴うチューブ曲げ用途に特に重要な 1 つの工具コンポーネント、つまりワイパー ダイに関係しています。

ドローチューブの回転曲げ中に 2 つのことが起こります。チューブの外壁がつぶれて薄くなり、チューブの内側が圧縮されてしわができます。 回転ドローチューブの曲げに最低限必要なツールは、チューブを曲げる曲げダイと、曲げダイの周囲でチューブを曲げる際にチューブを所定の位置に保持するクランプ ダイです。

圧力ダイは、曲げが発生する接線でチューブにかかる圧力を一定に維持するのに役立ちます。 これにより、曲げるための反力が得られます。 加圧ダイの長さは、部品の曲げの程度と中心線の半径によって異なります。

必要なツールはアプリケーションによって決まります。 用途によっては、曲げダイ、クランプダイ、加圧ダイのみが必要な場合もあります。 厚い壁を大きな半径に成形する作業がある場合は、おそらくワイパー ダイやマンドレルは必要ありません。 他の用途では、ワイパー ダイを含むツール一式が必要です。 マンドレル。 そして（特定の機械の場合）コレットは、曲げおよび曲げ回転面の際にチューブをガイドするのに役立ちます（「」を参照）。図1）。

ワイパー ダイは、曲げの内側半径をサポートし、シワを拭き取るのに役立ちます。 また、チューブの真円から外れた変形も最小限に抑えます。 しわは、チューブ内のマンドレルが十分な反力を提供できなくなると発生します。

ワイパーは、曲げ加工時にチューブの内側に挿入されるマンドレルと常に組み合わせて使用​​されます。 マンドレルの主な仕事は、曲げの外側半径の形状を制御することです。 マンドレルは内側半径もサポートしますが、特定の曲げ係数と壁係数を含む限られた範囲の用途のみを完全にサポートします。 ベンドの D はベンドの CLR をチューブの外径で割ったものであり、壁係数はチューブの外径をチューブの壁の厚さで割ったものです（参照図2）。

ワイパーダイは、マンドレルが内側半径の十分な制御やサポートを提供できなくなった場合に使用されます。 一般に、薄肉マンドレルの曲げにはワイパー ダイが必要です。 (薄壁マンドレルは、密ピッチ マンドレルと呼ばれることもあります。ピッチとは、マンドレル上のボール間の距離です。) マンドレルとワイパー ダイの選択は、チューブの外径、チューブの壁の厚さ、および曲げ半径によって決まります。

アプリケーションで薄肉のチューブやより狭い半径が必要な場合、適切なワイパー ダイのセットアップが特に重要になります。 この記事の冒頭の例をもう一度考えてみましょう。 4 インチでは何が機能しますか。 CLR は 3 インチでは機能しない可能性があります。 CLR、および顧客が費用節約のために要求している材料変更には、工具セットアップで要求されるより厳しい精度が伴います。

図1回転ドローチューブ曲げセットアップの基本コンポーネントは、クランプ ダイ、曲げダイ、および加圧ダイです。 特定のセットアップでは、マンドレルをチューブ内に挿入する必要があり、他のセットアップでは、マンドレルと組み合わせてワイパー ダイを使用する必要があります。 コレット (ここでは呼ばれていませんが、チューブにロードする中央に配置されます) は、曲げプロセスでチューブをガイドするのに役立ちます。 接線 (曲げが発生する点) とワイパー ダイの先端の間の距離は、理論上のワイパー ダイのセットバックと呼ばれます。

適切なワイパー ダイを選択する。 曲げダイ、加圧ダイ、マンドレルによる適切なサポートを実現します。 しわや変形の原因となる隙間をなくすために正しいワイパー ダイの位置を見つけることが、高品質でしっかりとした曲げを実現する鍵となります。 原則として、ワイパー ダイのチップのセットアップは、チューブのサイズと半径によって決まり、接線から 0.060 ～ 0.300 インチの範囲でオフセットする必要があります (図 1 に示す理論上のワイパー ダイのセットバックを参照)。 正確な寸法を取得するには、工具の供給元に問い合わせてください。

ワイパー ダイ チップがチューブの溝に対して平らに配置されていること、およびワイパー チップとチューブの溝の間に隙間 (または「こぶ」) がないことを確認します。 加圧ダイの圧力設定も確認してください。 ワイパー ダイがチューブの溝に対して正しい位置にある場合は、加圧ダイにもう少し圧力を加えてチューブを曲げダイに押し込み、しわを拭き取りやすくします。

ワイパーダイにはさまざまな形状やサイズがあります。 長方形および正方形のチューブ用途向けの長方形/正方形のワイパー ダイを入手でき、特定の形状にフィットして独自の機能をサポートする輪郭/形状のワイパーを使用できます。

最も一般的な 2 つのスタイルは、スクエアバック ソリッド ワイパー ダイとインサート付きワイパー ホルダーです。 スクエアバック ワイパー ダイス (参照)図3) は、薄肉用途、きつい曲げ D (通常 1.25D 以下)、航空宇宙産業、高度な外観用途、および少量から中量の生産に使用されます。

2D 未満の曲げの場合は、プロセスを最適化しながら、四角いバックのワイパー ダイから始めることができます。 たとえば、壁係数 150 の 2D ベンドを備えたスクエア バック ワイパー ダイから始めることができます。 一方、壁係数 25 の 2D 曲げなど、あまり攻撃的ではない用途では、インサート付きのワイパー ホルダーを使用することになるでしょう。

スクエアバックのワイパーダイは内側の半径を最大限にサポートします。 チップが摩耗した後に再カットすることもできますが、再カット後に短いワイパー ダイに合わせて機械を調整する必要があります。

もう 1 つの一般的なスタイルであるワイパー インサート付きのホルダーは、より安価で、曲げ加工の生産においてよりコスト効率が高くなります (「図4 ）。 中程度から厳しい曲げ D に使用したり、同じ OD と CLR を使用して異なるチューブ材料を曲げたりするのに使用できます。 チップが磨耗していることが確認できたら、交換できます。 すると、チップが前回のインサートと同じ位置に自動的にセットされるので、ワイパーホルダーの取り付け位置を調整する必要がありません。 ただし、インサート キーの構成とワイパー ダイ ホルダーの位置は異なるため、インサートの設計がワイパー ホルダーの設計と一致していることを確認する必要があることに注意してください。

インサート付きのワイパー ホルダーはセットアップ時間を短縮しますが、狭い半径にはお勧めできません。 また、長方形、正方形のチューブ、またはプロファイル形状にも使用できません。 スクエアバックワイパーダイスもインサート付きワイパーホルダーもクローズアプローチスタイルで製作可能です。 近接アプローチ ワイパー ダイは、チューブの無駄を最小限に抑えるために作られており、取り付け部分をワイパーの後ろに延長し、コレット (チューブをガイドするユニット) を曲げダイに近づけることで、作業長を短縮します (「参照」を参照)。図5）。

目標は、必要なチューブの長さを短くして、適切な用途に必要な材料を節約できるようにすることです。 これらの近接ワイパーは無駄が少なくなりますが、標準的なスクエアバック ワイパーやインサート付きの標準的なワイパー ホルダーに比べてサポート力が劣ります。

現在の作業に最適なワイパー ダイの材料を使用していることを確認してください。 ステンレス鋼、チタン、インコネル合金などの硬い材料を曲げる場合は、アルミニウム青銅材料を使用する必要があります。 軟鋼、銅、アルミニウムなどの柔らかい材料を曲げる場合は、スチールまたはクロムメッキスチール製のワイパーを使用してください (「図6）。

図2一般に、攻撃性の低い用途ではワイパー ダイは必要ありません。 このチャートを読むには、上のキーを参照してください。

インサート付きのホルダーを使用する場合、ホルダーは通常スチール製ですが、特定の用途ではホルダーとチップの両方をアルミニウム青銅で作る必要がある場合があります。

ワイパー ダイを使用している場合でも、インサート付きのワイパー ホルダーを使用している場合でも、両方に同じ機械セットアップを使用します。 チューブを完全なクランプ位置に固定し、曲げダイとチューブの背面からワイパー ダイをセットします。 ワイパーチップは、ゴムハンマーでワイパーダイの背面を叩くと自動的に固定されます。

この方法が使用できない場合は、目と直定規(定規)を使ってワイパーダイやワイパーホルダーをインサートにセットしてください。 注意して、指または眼球を使って、チップが一直線上にあることを確認してください。 先端が前に出すぎないように注意してください。 チューブ材料がワイパー ダイの先端を通過するときに、スムーズな移行を維持する必要があります。 必要に応じてこのプロセスを繰り返し、優れた品質の曲げを実現します。

すくい角は、加圧ダイに対するワイパーの角度です。 航空宇宙やその他の分野の一部の特殊用途では、ほとんどまたはまったくすくいなく使用できるように設計されたワイパーが使用されています。 ただし、ほとんどの用途では、図 1 に示すように、抵抗を低減するのに十分なクリアランスを確保するために、すくい角は通常 1 ～ 2 度に設定されます。 セットアップと曲げのテスト中に正確なすくい角を決定する必要がありますが、最初の曲げでダイヤルインできる場合もあります。

標準のワイパー ダイを使用して、ワイパー チップを接線より少し後ろにセットします。 これにより、オペレーターがワイパーチップが磨耗するときにワイパーチップを前方に移動できる余地が残ります。 ただし、ワイパー ダイの先端を接線または接線を超えた位置に設定しないでください。 ワイパーダイチップが破損する可能性があります。

柔らかい素材を曲げる場合は、必要なだけレーキを適用できます。 ただし、ステンレス鋼やチタンなどのより硬い材料を曲げる場合は、ワイパー ダイのすくい角を最小限に保つようにしてください。 より硬い材料を使用してワイパー ダイをできるだけ真っ直ぐに保つと、曲がり部や曲がり部の後ろの直線部分のしわを拭き取るのに役立ちます。 このようなセットアップには、しっかりとフィットするマンドレルも含める必要があります。

最高の曲げ品質を得るには、曲げの内側をサポートし、楕円性を制御するためにマンドレルとワイパー ダイを使用する必要があります。 用途にワイパー ダイとマンドレルが必要な場合は、両方を使用してください。後悔することはありません。

先ほどのジレンマに戻って、より薄い壁とよりタイトな CLR の次の契約を勝ち取るように努めてください。 ワイパーダイを正しい位置にセットすると、チューブはしわのない完璧な状態で機械から取り外されます。 これは業界が求める品質の種類を表しており、業界が取得すべきものは品質です。