logo Federatie Dunne Plaat
Home Niet-verspanende bewerkingstechnieken Plaatmateriaal Gereedschappen Colofon
Gereedschappen | Omvormen | Kanten | Vormgeving dunneplaat

Vormgeving dunne plaat 

Vormgeving dunne plaat Voor de vormgeving van plaatmaterialen staan de verwerker diverse technieken ter beschikking. Persen in een matrijs is een beproefde methode voor complexere 3D producten. Deze techniek leent zich bij uitstek voor grotere series, vanwege de vaak hoge matrijskosten die over grote aantallen uitgesmeerd moeten worden om het prijstechnisch aantrekkelijk te houden. Voor open producten met een grote lengte/diameter-verhouding is dieptrekken een goede mogelijkheid. Extreme dikte- en vormveranderingen zijn hier tegenwoordig mogelijk. Een techniek die vooral wordt toegepast bij holle producten is het hydrovormen. In extreme gevallen wordt wel eens uitgeweken naar exotische technieken als explosief omvormen.Voor wat betreft de tweedimensionale vorm-geving van platen bestaat de keuze grofweg tussen zwenk- en strijkbuigen enerzijds en afkanten anderzijds.

Buigtheorie

Het principe van het kanten is op zich niet zo moeilijk te begrijpen. Toch komt er nog heel wat kennis en vaardigheid bij kijken om het maximum aan productiviteit en kwaliteit uit de techniek te halen. Uiteindelijk is het vooral een samenspel tussen de geometrie van het bovengereedschap (met de stempelhoek en de stempelradius als belangrijkste parameters), de geometrie van het ondergereedschap (de breedte van de V-groef, de V-hoek en de radii van de inloopafrondingen met name) en de perskracht en –snelheid van de afkantpers. Dat alles uiteraard in relatie tot de aard en de dikte van het materiaal en de gewenste buighoek en buigradius van het product. Ook de materiaalkeuze van de gereedschappen is nog een aspect om rekening mee te houden. Om een en ander beter te kunnen begrijpen nemen we eerst een korte duik in de theoretische achtergronden van het buigen.

Zwenkbuigen

 

 

Bij zwenkbuigen wordt het langste plaatbeen ingeklemd tussen klembalken, waarna de buigbalk omhoog komt en het uitstekende plaatdeel rond een buiglijst buigt. Bij veel moderne zwenkbuigmachines kan de buigbalk zowel omhoog als omlaag buigen, wat vooral bij complexere buigproducten met positieve en negatieve hoeken een groot voordeel is. De resulterende buighoek wordt bepaald door de zwenkhoek van de buigbalk en door de gereedschapgeometrie en de plaateigenschappen. Voordeel van zwenkbuigen is het feit dat grote plaatdelen makkelijker zijn te handlen en dat maakt deze techniek eenvoudiger te automatiseren. De kans op beschadigingen van het plaatoppervlak is bovendien miniem. Een beperking is dat de beweging van de buigbalk de benodigde ruimte en bewerkingstijd kost.

Strijkbuigen

Bij strijkbuigen wordt een plaatdeel eveneens ingeklemd, waarna het gereedschap in een op- of neerwaartse beweging het overstekende deel rond de buiglijst buigt. Strijkbuigen is sneller dan zwenkbuigen, maar doordat het gereedschap langs het plaatoppervlak strijkt is de kans op buigsporen en beschadigingen vele malen groter, met name bij scherpe hoeken. De techniek vindt vooral toepassing bij paneel achtige producten met kleine opstaande randen. Met behulp van speciaal gereedschap kan het strijkbuigen ook worden uitgevoerd op kantpersen.

                                        

Kanten in vier varianten 

Kanten in vier varianten Het afkanten is het specifieke onderwerp van deze Guide en deze techniek zullen we dan ook nader onder de loep nemen. Op het gebied van afkanten worden tegenwoordig vier varianten onderscheiden, vrijbuigen, matrijsbuigen, calibreren en driepuntsbuigen. Kenmerk is in alle gevallen dat de plaat door een bovengereedschap in een groef van het ondergereedschap wordt gedrukt. Consequentie daarvan is dat beide plaatuiteinden omhoog komen en dat kan bij grote plaatbenen problemen opleveren met het doorbuigen of –knikken van de plaat. In dat geval wordt bij voorkeur gekozen voor zwenk– of strijkbuigen, al kan er in zo’n situatie bij het kanten gebruik worden gemaakt van meebewegende ondersteuningsconstructies. Ook in situaties waarin sprake is van positieve en negatieve hoeken biedt met name het zwenkbuigen meer flexibiliteit. Grote voordelen van kantpersen zijn vooral de hogere snelheid en flexibiliteit.

Vrijbuigen

Vrijbuigen Bij het vrijbuigen drukt het bovengereedschap de plaat tot een vooraf ingestelde diepte in de V-opening van het ondergereedschap, zonder echter de bodem te raken. Er is sprake van een driepuntsbuiging, waarbij alleen de buigradii van boven- en ondergereedschap in contact komen met de plaat. De punthoek van het bovengereedschap en de V-hoek van het ondergereedschap hoeven niet gelijk te zijn. In sommige gevallen is de V-vorm van het ondergereedschap vervangen door een rechthoekige groef, zoals met name bij de moderne verstelbare ondergereedschappen. De combinatie van onder- en bovengereedschap is dus universeel te gebruiken, dat wil zeggen dat met één combinatie verschillende producten en profielvormen kunnen worden gerealiseerd, enkel door de indringdiepte aan te passen. Met dezelfde combinatie kunnen met andere woorden meerdere materialen in een range van buighoeken worden gebogen. Dat maakt het vrijbuigen tot een bij uitstek flexibele technologie. Het betekent dat het aantal gereedschapwisselingen aanzienlijk kan worden beperkt, zodat ook de productiviteit profiteert. Voordeel is eveneens dat volstaan kan worden met relatief geringe buigkrachten. Gereedschappen kunnen daardoor slank worden geconstrueerd en dat biedt extra vrijheden bij de vormgeving. Ook de machines kunnen ranker en goedkoper worden geconstrueerd. Een beperking van het vrijbuigen is dat de nauwkeurigheid wat minder is. De indringdiepte komt erg nauw en variaties in plaatdikte en plaatselijke slijtage van boven- en ondergereedschap leiden al snel tot onacceptabele afwijkingen. Ook variaties in materiaaleigenschappen zijn van invloed op de resulterende buighoek als gevolg van de terugvering die optreedt. Om de maximale hoeknauwkeurigheid te bereiken wordt een waarde voor de breedte van de V-groef aangehouden van 6S bij dunne platen tot 3 mm, tot 12S bij dikke platen van meer dan 10 mm (vuistregel V=8xS). De haalbare hoeknauwkeurigheid bij het vrijbuigen ligt dan op ongeveer ±30’. In tegenstelling tot matrijsbuigen en calibreren wordt de buigradius niet bepaald door de vorm van het gereedschap, maar is afhankelijk van de stijfheid van het materiaal. Doorgaans ligt de buigradius tussen 1S en 2S. Vanwege de grote flexibiliteit en het relatief milde krachtenspel neigt de markt, dat wil zeggen de plaatbewerkingsindustrie, steeds meer naar vrijbuigen als vormgevingstechniek. Voor de nadelen op het kwalitatieve vlak wordt via specifieke maatregelen (hoekmeetsystemen, in x- en y-richting verstelbare klemmingen en bomberingen, slijtvaste gereedschappen) een oplossing gezocht.

Matrijsbuigen 

Matrijsbuigen Matrijsbuigen is een variant van het vrijbuigen waarbij de plaat tegen de flanken van de V-groef in het ondergereedschap worden gedrukt. Daarbij blijft wel een luchtopening tussen de plaat en de bodem van de V-groef bestaan. Stempelhoek en de hoek van de V-groef zijn in dit geval dus direct aan elkaar gekoppeld en matrijsbuigen biedt dan ook niet dezelfde flexibiliteit als het vrijbuigen. Elke buighoek en elke plaatdikte vraagt zijn eigen gereedschap en dat geldt vaak ook voor verschillende materialen (vanwege het verschil in terugvering en de daarvoor benodigde correctie in het gereedschap. Als optimale breedte van de V-groef (de rechthoekige varianten komen hier niet in aanmerking) wordt bij dunne plaat tot circa 3 mm een waarde gehanteerd van 6S, oplopend tot 12S bij plaatdiktes van meer dan 12 mm(vuistregel V=8xS). De minimaal acceptabele buigradius bij staalplaat loopt in ditzelfde traject op van 0,8S tot 2S, waarbij ook de kwaliteit van het materiaal nog een rol speelt. (Bij een zacht materiaal als koper mag de radius van de buighoek aanzienlijk kleiner zijn, een ondergrens van 0,25S is hier wel acceptabel). De benodigde buigkrachten liggen bij grotere buigradii globaal op hetzelfde niveau als bij het vrijbuigen, maar kunnen bij kleine buigradii wel oplopen tot een niveau dat een factor vijf hoger ligt. Winst is wel de grotere nauwkeurigheid. De resulterende buighoek wordt volledig bepaald door het gereedschap, afgezien van de terugvering waarvoor gecorrigeerd kan worden. (Deze terugvering is bij matrijsbuigen wat geringer dan bij vrijbuigen). Samenvattend horen hoeknauwkeurigheden van circa ±15’ bij matrijsbuigen theoretisch tot de mogelijkheden. Omdat de besturings- en instelmogelijkheden van kantpersen sterk zijn toegenomen, ook bij goedkopere machines, verliest deze kantvariant steeds meer terrein aan het vrijbuigen.

Calibreren 

Bij het calibreren wordt het plaatmateriaal door het bovengereedschap ‘doodgedrukt’ in de buigopening van het ondergereedschap, tot op de bodem van de V-groef. Vandaar ook wel de naam ‘dooddrukken’ die voor deze techniek wordt gebruikt. Bij calibreren komen buigkrachten om de hoek kijken die een veelvoud zijn van die bij vrijbuigen en matrijsbuigen. Doorgaans liggen deze wel een factor 5 à 10 hoger, in sommige gevallen zelfs een factor 25 à 30. Voordeel is wel de grote nauwkeurigheid. Omdat door de hoge buigkrachten de stempelpunt in het materiaal dringt vindt over de hele diktedoorsnede van de plaat plastische vervorming plaats en wordt het fenomeen terugvering tot vrijwel nul gereduceerd. De stempelhoek en de hoek van de V-groef, die uiteraard identiek zijn, kunnen daarom gelijk worden gekozen aan de gewenste buighoek. Variaties in plaatdikte en eigenschappen van het materiaal hebben weinig tot geen invloed op het buigresultaat. Door het hoge krachtenniveau en de mate van plastische vervorming kan de minimale binnenradius van de buighoek ook lager worden gekozen (vanaf 0,4S) dan bij vrijbuigen en matrijsbuigen. Voor de breedte van de V-groef wordt meestal een waarde gekozen van circa 5S. Een bredere V-groef betekent dat een groter diepte gekozen moet worden om dezelfde buighoek te bereiken en dat gaat ten koste van de snelheid en productiviteit. Net als bij matrijsbuigen is het nadeel dat voor elke combinatie van plaatdikte en buighoek een aparte gereedschapset noodzakelijk is. Dat maakt de techniek uiterst inflexibel en er moet veelvuldig worden omgebouwd. De hoge buigkrachten hebben eveneens een ongunstige uitwerking op de levensduur van zowel machine als gereedschappen. De benodigde machines liggen eveneens in een hogere prijsklasse. Deze kantvariant wordt daarom tegenwoordig nog maar sporadisch toegepast en dan nog uitsluitend voor geringe plaatdiktes.

Driepuntsbuigen 

Een relatief nieuwe buigvariant is het driepuntsbuigen, hoewel het door sommigen ook als een speciale variant van het vrijbuigen wordt gezien. Bij deze techniek, die is ontwikkeld door de Zwitserse machinebouwer Hämmerle, wordt gebruikgemaakt van een speciale matrijs waarvan de bodem met behulp van een servomotor nauwkeurig in hoogte verstelbaar is. De plaat wordt over de buigradii van de matrijs gebogen tot deze de bodem raakt, waarbij de buighoek kleiner wordt naarmate de bodem dieper is verzonken. Het bodemniveau kan zoals gezegd heel nauwkeurig worden ingesteld (±0,01 mm) en bovendien kan via een hydraulisch ‘kussen’ tussen bovenbalk en stempel worden gecorrigeerd voor schommelingen in plaatdikte. Daardoor zijn buighoeken te realiseren met een nauwkeurigheid binnen 15’. Voordelen van het driepuntsbuigen zijn een grote flexibiliteit in combinatie met een hoge buignauwkeurigheid. Een belemmering is evenwel het hoge kostenniveau en een beperkt gereedschappenprogramma, zodat deze techniek zich vooralsnog beperkt tot veeleisende marktniches waar de extra kosten opwegen tegen de voordelen.

Buigfenomenen 

Uit de principebeschrijving zijn direct een aantal variabelen af te leiden die van invloed zijn op het buigproces en de resulterende kwaliteit en nauwkeurigheid.

Spanning/rek
Het gedrag van het materiaal tijdens het buigproces wordt weergegeven door de spanning/rek kromme. Daarbij wordt een elastisch gebied onderscheiden en een plastisch gebied. Binnen het elastische gebied veert het materiaal terug in zijn oorspronkelijke toestand zodra de kracht wordt opgeheven. De verschuiving van de atomen in het kristalrooster is nog zo gering dat deze weer in hun oorspronkelijke toestand terugvallen wanneer de kracht wordt opgeheven. In dit gebied neemt de rek evenredig toe met de aangelegde spanning volgens de wet van Hooke: s=E.e. De helling van de lijn E, de elasticiteitsmodulus, is een maat voor de stijfheid van het materiaal.

Plastische vervorming

Voorbij een bepaalde kritische waarde van de uitgeoefende krachten is sprake van een plastische vervorming van het materiaal. Dit wordt aangeduid als het vloeigebied. Roostervlakken verschuiven nu zodanig ten opzichte van elkaar dat het voor de atomen onmogelijk is om terug te vallen in hun oorspronkelijke toestand, zodra de kracht wordt opgeheven. Er is sprake van blijvende veranderingen in de kristalstructuur van het plaatmateriaal. Bij het buigen van plaatmateriaal treedt onder invloed van de aangelegde buigkracht aan de buitenzijde van de kromming rek op, terwijl aan de binnenzijde materiaal wordt opgestuikt. Er is met andere woorden sprake van een overgang van een trekspanning naar een drukspanning over de doorsnede van de plaat, waarbij aan de beide oppervlakken de hoogste waarden worden bereikt. Plastische vervorming treedt dus het eerst op aan de buitenzijden van de plaat en zijn daar gedurende de hele buigcyclus het grootst. Bij het bereiken van een plastische vervorming moet er dus wel rekening mee worden gehouden dat de buigkracht niet zo hoog wordt dat aan de buitenzijde de trekspanning zo groot wordt dat de breukspanning wordt overschreden en scheurvorming optreedt. Bij dikkere platen ligt dit uiteraard het gevoeligst. Vandaar de minimum waarde voor de buigradius die bij het vrijbuigen en matrijsbuigen moet worden aangehouden, uitgedrukt als functie van de dikte. Bij calibreren ligt dit probleem beduidend minder gevoelig. Overigens blijkt ook dat in het midden van de plaat (niet exact het geometrische midden, maar wel bij benadering) sprake is van een zone met geringe spanningen. Hier treedt ook bij grote buigkrachten slechts elastische vervorming op, reden waarom de plaat na het wegnemen van de buigkracht altijd enigszins terugveert. Daarover later meer. Door het kiezen van de juiste buigparameters kan deze terugvering bij dunne plaat tot circa 2 mm beperkt blijven tot circa 1°. Bij dikker plaatwerk, vooral in RVS, kan dit snel oplopen tot wel 6° à 7°. Voor de terugvering kan worden gecorrigeerd via een aangepaste buighoek van het gereedschap. 

Buigkracht

De benodigde buigkracht om bij een bepaald plaatmateriaal een plastische deformatie te bereiken hangt af van de aard van het materiaal (de trekspanning met name), de dikte, de lengte, de V-groefbreedte en de gewenste buighoek. (De trekspanning is een maat voor de krachten waarin de atomen in het kristalrooster zich aan elkaar hebben verbonden, de sterkte van het kristalrooster dus, en wordt ook wel aangeduid als de vormveranderingsweerstand). De benodigde buigkracht is als volgt te berekenen via de formule: F = C.S2.l.Rm/V. In deze formule is F de buigkracht (in kN), S de dikte (in mm), l de plaatlengte (in m), Rm de treksterkte van het materiaal (in kN/cm2) en V de groefbreedte (in mm). C is een constante die nog weer afhankelijk is van de plaatdikte en groefbreedte, volgens de formule C = 1 4S/V. Uit de formule voor F blijkt in ieder geval duidelijk de samenhang tussen de buigkracht en de diverse procesparameters. Als vuistregel levert de formule bij het vrijbuigen van staal een waarde op voor de buigkracht van 80 kN per meter buiglengte en per mm plaatdikte. Voor het bepalen van de benodigde buigkrachten bij het kantpersen vormt de Press Brake Productivity Slide van Wila overigens een eenvoudig en praktisch hulpmiddel. Opgemerkt moet nog worden dat de trekspanning van een materiaal groter wordt met het toenemen van de rek. Dat heeft te maken met het feit dat de kristalroosters en de glijvlakken daartussen steeds meer vervormen, waardoor de vervorming steeds moeilijker gaat en meer energie kost. Dit fenomeen wordt aangeduid als ‘versteviging’ van het materiaal. De mate waarin versteviging optreedt is naast de aard van het materiaal ook afhankelijk van de procesparameters, zoals de temperatuur en de snelheid van de vervorming.

Machines en gereedschappen

Anisotropie 

In de eerste plaats is dat het plaatmateriaal zelf en zijn eigenschappen en met name de variaties daarin. Het plaatmateriaal wordt vervaardigd op grote walsen, waarbij warm- en koudvormprocessen worden onderscheiden. Warmwalsen wordt vooral toegepast bij dikkere plaatmaterialen, koudvormen vooral bij dunnere plaat (omdat het warmteverlies hier te groot is om de temperatuur constant te houden). Via koudwalsen zijn de diktetoleranties bovendien beter te beheersen, terwijl ook een verharding optreedt van de oppervlaktelaag. Tijdens het walsen wordt de kristalstructuur opgerekt en het gevolg daarvan is dat het materiaal in de lengterichting andere mechanische eigenschappen krijgt dan in de dwarsrichting. Het materiaal wordt met andere woorden anisotroop en dat is van invloed op navolgende bewerkingen. Een en ander kan heel goed worden gedemonstreerd door trekproeven uit te voeren aan trekstaafjes die in verschillende richtingen uit het plaatmateriaal zijn gesneden. De verschillen zijn voldoende groot om merkbare afwijkingen te geven in de spanning/rek kromme. Tijdens het buigen kan dit aanleiding geven tot variaties in de resulterende buighoek. Afgezien van dit anisotrope karakter treden er onvermijdelijk variaties op in materiaaleigenschappen, als gevolg van geringe verschillen in samenstelling en walscondities. Dat geeft eveneens aanleiding tot fluctuaties in de spanning/rek krommes, niet alleen tussen verschillende batches plaatmateriaal, maar zelfs binnen één en dezelfde batch.

Terugvering 

Terugvering is het fenomeen waarbij de beide plaatdelen terugveren nadat het buiggereedschap wordt weggenomen. Dat heeft te maken met het feit dat er in het midden van de plaat (niet exact het geometrische midden, maar wel bij benadering) sprake is van een zone met geringe spanningen, waar ook bij grote buigkrachten slechts elastische vervorming optreedt. Dit gedeelte van de plaatdoorsnede wil dus na het opheffen van de buigkracht zijn oorspronkelijke vorm weer aannemen.
De mate waarin terugvering optreedt is, het ligt voor de hand, afhankelijk van de aard van het plaatmateriaal. Hoe stijver het materiaal hoe groter de terugvering. Bij zachte materialen als koper en brons blijft de terugvering daarom in het algemeen beperkt tot hooguit 0,5° en bij staal tot 1°, maar bij RVS kan deze wel oplopen tot 3°. Van invloed is ook de buighoek. Hoe kleiner de relatieve invloed van het elastisch gebied in de neutrale zone hoe geringer de terugvering. Dat is het geval bij kleine buighoeken en kleine buigradii (dus scherp gereedschap). Bij een staalplaat met een dikte van 0,8 mm die wordt gebogen met een buigradius van 1S bedraagt de terugvering bijvoorbeeld 0,5° à 1°. Wordt dezelfde plaat gebogen met een buigradius van 77S dan kan de terugvering wel oplopen tot 30° [Benson]. Bij een beenlengte van 100 mm betekent elke graad afwijking dat het uiteinde van de plaat een ruimtelijke afwijking heeft van 1,7 mm. In verband met een nabewerking als robotlassen kan een dergelijke afwijking dus al gauw buiten de acceptabele toleranties liggen.



In de praktijk is het vrij eenvoudig om bij het buigen van een plaat te corrigeren voor de terugvering, mits de parameters waardoor deze wordt beïnvloed goed bekend zijn. Benson gebruikt voor het berekenen van de terugvering bij koudgewalste staalplaat de formule g=R/2,1xS. Daarin is R de radius van de hoek in mm en S de dikte van de plaat in mm. Bij een plaatdikte van 0,8 mm in staal, een buigradius van 20 mm en een buighoek van 90° levert dit een waarde op voor de terugvering van 11,9°. Om de terugvering bij andere materialen te berekenen maakt Benson gebruik van een correctiefactor, zoals 0,5 voor koper, 0,75 voor warmgewalste plaat en 2,0 voor RVS. Overigens kan onder bepaalde condities bij het vrijbuigen ook sprake zijn van een negatieve terugvering. Met name als gebruik wordt gemaakt van stompe gereedschappen met een grote stempelhoek. Onder bepaalde condities kunnen hier vervormingen ontstaan van de plaat tussen het stempel- en het matrijs oppervlak die zich vertalen in een negatieve terugvering [Amada, ABC]. Bij het calibreren kan bij voldoende hoge persdruk en scherp bovengereedschap de laatste tot voorbij de neutrale zone in het plaatmateriaal drukken. In dat geval wordt overal de plastische fase bereikt en wordt de terugvering tot vrijwel nul gereduceerd.

Aanlading 

Een ander probleem dat zich voor kan doen tijdens het buigen is het ‘aanladen’ van het buiggereedschap. Onder aanladen wordt verstaan het plaatselijk vasthechten van materiaaldeeltjes of walshuid aan het gereedschap als deze tijdens het buigproces in contact komen. Het probleem doet zich met name voor bij de inloopradii in het ondergereedschap. Aanlading kan leiden tot beschadiging van zowel de gereedschappen als het plaatoppervlak. Het probleem kan worden beperkt door het kiezen van een optimale inloopradius van de buigopening in het ondergereedschap en door het harden van de betreffende buigradius. Geharde oppervlakken zijn veel minder gevoelig voor aanladen.

Doorbuiging machine 

Een ander probleem is gerelateerd aan de machine. Tijdens het aanleggen van de (forse) buigkrachten treedt onvermijdelijk doorbuiging op in de lengterichting van bovengereedschap en ondergereedschap. Dat leidt ertoe dat boven- en ondergereedschap niet meer parallel zijn tijdens de buigbewerking en dat heeft tot gevolg dat de buighoek varieert over de lengte van het product. Dat kan uitermate kwalijke gevolgen hebben bij nabewerkingen als (robot)lassen. In het verleden werd dit probleem vaak ondervangen door het plaatsen van papier- of metaalstroken onder het ondergereedschap, om een zodanige bolling te verkrijgen dat daarmee de latere doorbuiging werd gecompenseerd. Tegenwoordig wordt algemeen gebruik gemaakt van computerbestuurde of centraal verstelbare bombeerinrichtingen, waarmee snel en accuraat de doorbuiging over de hele lengte kan worden gecompenseerd. Wila heeft in dit proces een belangrijke voortrekkersrol gespeeld.

Tx/Ty 

De eisen die aan de productiviteit en de nauwkeurigheid van buigprocessen worden gesteld zijn de laatste jaren enorm toegenomen en worden voortdurend verder aangescherpt. Dat heeft enerzijds te maken met steeds hogere eisen die worden gesteld aan eindproducten, een trend die overal voelbaar is binnen de maakindustrie, anderzijds met de automatisering van productieprocessen. Het buigen van plaatproducten maakt in de meeste gevallen onderdeel uit van een keten aan bewerkingen en dat betekent dat met name de geometrische toleranties binnen nauwere grenzen moeten liggen om nabewerkingen als lassen, schroeven en clinchen op een snelle en betrouwbare wijze te kunnen uitvoeren. Tegelijkertijd neemt de robotisering van kantpersen een steeds hogere vlucht en krijgt de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het kantpersproces een steeds hogere urgentie. Daar komt bij dat het buigen in de volgorde van bewerkingen steeds verder naar achteren is geschoven en dat betekent dat uitval in die fase steeds meer uit den boze is geworden.

De toegevoegde waarde van de producten is daarvoor gewoon te groot. Al met al zijn de eisen aan de nauwkeurigheid zijn de afgelopen pakweg twintig jaren met wel een factor tien aangescherpt. Waar het gaat om de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van het buigproces draait het uiteindelijk allemaal om Tx en Ty, oftewel de horizontale en verticale toleranties tijdens het buigproces. Bij de Tx-waarde gaat het om de ligging van de buiglijn ten opzichte van de achteraanslag, bij Ty om de parallelliteit tussen boven- en ondergereedschap. Ook in dit geval is het bereiken van een optimale nauwkeurigheid en buigkwaliteit een samenspel tussen machine en gereedschappen.
Machinebouwers dragen op dit punt hun steentje onder meer bij via de al genoemde meerassige computergestuurde achteraanslagen en via mechanische en optische sensoren om tijdens een buigcyclus bij te kunnen sturen. Gereedschapmakers als Wila spelen op de ontwikkelingen in met in x- en y-richting verstelbare klemsystemen om te kunnen corrigeren voor de som van de bewerkingstoleranties van een machine. In sommige handmatig of CNC-instelbare (mechanische) bomberingssystemen heeft Wila eveneens voorzieningen ingebouwd waarmee genoemde bewerkingstoleranties kunnen worden gecorrigeerd. Ook op het punt van nauwkeurigheid biedt het Universal Press Brake Concept van Wila nieuwe perspectieven.

De kantpers 

Bij een reproduceerbaar en betrouwbaar kantproces draait het om de combinatie van kantpers en kantgereedschap (stempels en matrijzen). Een kantpers bestaat, zeer globaal geschetst, uit twee robuuste C-frames die de zijkant van de machine vormen. Deze zijn aan de onderzijde verbonden door een massieve tafel en aan de bovenzijde door een beweegbare bovenbalk, al hoort de omgekeerde situatie ook tot de mogelijkheden. Het ondergereedschap (de matrijs) rust op de tafel, het bovengereedschap (de stempels) wordt aan de bovenbalk bevestigd. Deze bovenbalk wordt (bij een kantpers in hydraulische uitvoering) met behulp van twee gesynchroniseerde en aan de C-frames bevestigde hydraulische cilinders bewogen. De belangrijkste parameters waardoor de kantpers wordt gekarakteriseerd zijn de persdruk, de werklengte, de ruimte tot de achteraanslag, de werkhoogte en de slag. De bewegingssnelheid van de bovenbalk ligt in het algemeen tussen 1 mm/s en 15 mm/s.


Moderne kantpersen zijn steeds vaker uitgerust met meerassige computergestuurde achteraanslagen. Om tijdens een buigbewerking bij te kunnen sturen zijn sinds kort ook mechanische en optische sensoren in opkomst. Deze meten de buighoek tijdens de buigcyclus en geven deze real-time door aan de machinebesturing, die vervolgens via de procesparameters kan bijsturen. Het innovatieve vermogen van de machinebouwers staat de komende jaren ongetwijfeld garant voor verdere optimalisaties.

Kantpersgereedschappen 

Op het gebied van gereedschappen hebben zich in de loop van de tijd drie hoofdstandaards ontwikkeld: New Standard (van Wila), European Style (Amada/Promecam) en de American Style gereedschappen (gangbaar in met name Noord-Amerika). Daarnaast voeren een aantal producenten van kantpersen nog hun eigen gereedschapssystemen. Een elementair onderscheid tussen de diverse gereedschapsystemen is dat deze elk hun eigen specifieke principe kennen wat betreft de opname van met name de bovengereedschappen. De opname van de ondergereedschappen verschilt eveneens, maar dankzij de werking van de zwaartekracht ligt de zaak hier constructief eenvoudiger. Ook de bevestiging van het klemsysteem aan de bovenbalk is specifiek voor een bepaald systeem. Omdat de opname van het klemsysteem is geïntegreerd in de bovenbalk is elke nieuwe machine dus vanaf zijn geboorte gebonden aan een specifiek gereedschapsysteem. Al zijn er in de vorm van het Universal Press Brake Concept op dit punt nieuwe en interessante ontwikkelingen. De eigenschappen van de gereedschappen zelf worden in belangrijke mate bepaald door hun geometrie, dat wil zeggen parameters als (voor wat betreft de bovengereedschappen) stempelhoek, stempelradius, werkhoogte en kuip. Voor het ondergereedschap draait het vooral om de breedte van de V-groef en de inloopradii. Daarnaast spelen zaken als het harden van de stempelpunten en de inloopradii een belangrijke rol, in verband met fenomenen als slijtage en aanlading. Elk van de bovengenoemde gereedschap- en klemsystemen heeft verder zijn eigen specifieke kenmerken en voor- en nadelen. New Standard onderscheidt zich dankzij het Safety-Click systeem bijvoorbeeld door mogelijkheden om de gereedschappen verticaal te wisselen. Dat maakt zeer korte omsteltijden mogelijk en dit systeem is dan ook vooral aantrekkelijk wanneer sprake is van kleine series en frequente omstellingen. Naarmate de seriegroottes toenemen verliest New Standard op het punt van productiviteit aan voorsprong en winnen de European Style en American Style gereedschappen door hun vaak lagere aanschafprijs aan aantrekkingskracht. Een gunstig aspect van de New Standard gereedschappen is daarnaast echter ook de nauwkeurigheid, de duurzaamheid en robuustheid van de inklemming.

Kwaliteit en productiviteit 

Kijken we naar de ontwikkelingen in de markt voor dunne plaat en de invloed die dit onvermijdelijk heeft op nieuwe generaties kantpers-machines en hun gereedschappen, dan concentreert zich dit in belangrijke mate op de thema’s productiviteit (en dus de prijs per buiging) en kwaliteit (het Tx/Ty-verhaal). Het realiseren van betere kwaliteit en hogere productiviteit bij het kanten is een samenspel tussen machines en gereedschappen.

Machinebouwers leveren cruciale bijdragen door de ontwikkeling van de al eerder genoemde meerassige computergestuurde achteraanslagen en mechanische en optische sensoren. Door het hoekmeetsysteem uit te breiden tot meerdere punten over de totale lengte van de buiging is het in principe mogelijk om ook de bombering tijdens een buigcyclus computergestuurd aan te passen (adaptief buigproces). Het lijkt een logische stap naar een verdere optimalisering van het kantpersproces, hoewel er altijd sprake blijft van een afweging tussen kwaliteit en kosten. Met name in situaties waar sprake is van relatief milde buigkrachten lijkt er een toenemende rol weggelegd voor elektrische kantpersen. De bovenbalk wordt daarbij bijvoorbeeld bewogen met behulp van een kogelomloopspil of door een systeem van riemen. Theoretisch wordt hierbij over de hele lengte van de machine een constante (en maximale) perskracht bereikt.

Pneumatische aandrijvingen zijn in de praktijk minder geschikt gebleken, zeker met het oog op de toenemende nauwkeurigheidseisen. Ook de automatisering van het kantpersproces krijgt steeds meer aandacht van de machinebouwers. Om de reproduceerbaarheid van het proces te vergroten en om te besparen op dure en vaak schaarse mankracht. De automatische wisseling van gereedschappen, de robothandling van plaatproducten, in combinatie met automatische magazijnsystemen: het zit er allemaal aan te komen. Vooral voor plaatwerktoeleveranciers met frequent wisselende orders lijkt dit een uitkomst.

Machinebouwers als bijvoorbeeld Amada, Finn-Power, LVD en Trumpf zijn anno nu, wat betreft kantpersen, al ver gevorderd in dit traject. Op het gebied van gereedschaps- en klemsystemen lijkt New Standard van Wila hoge ogen te gooien. Samen met Wila’s Universal Press Brake Concept wordt de flexibiliteit van het kantpersproces sterk vergroot en bovendien wordt een optimale beheersing van Tx en Ty mogelijk. De New Standard gereedschappen zijn bovendien al volledig geprepareerd op een toekomstige automatische gereedschapwisseling. Doordat het klantontkoppelpunt verder stroomafwaarts komt te liggen neemt ook de flexibiliteit van de machinebouwer enorm toe. Tegelijkertijd lijkt de toekomst (uit oogpunt van flexibiliteit en maakkosten) aan een modulaire opbouw van niet alleen de gereedschappen, maar ook van klemsystemen.

Dit heeft eveneens grote voordelen op het punt van reparatie en onderhoud. Het draagt er tevens aan bij dat de economische levensduur van de kantpers aanzienlijk kan worden verlengd. Naast mechanische klemsystemen hebben inmiddels ook hydraulische versies hun intrede gedaan, waarmee de klemming van alle gereedschappen in één keer wordt gerealiseerd en die zo een bijdrage leveren aan een verdere verkorting van omsteltijden. Door de inzet en innovatiekracht van zowel machinebouwers als gereedschapmakers begint het kantpersproces zich te ontwikkelen tot een hoogontwikkelde en geavanceerde activiteit binnen de metaalbewerking, zoveel mag na voorgaande opsomming duidelijk zijn

terug  |  print

zoeken