TL;DR

Inverkande gängning för bilstansning är en avancerad tillverkningsprocess som integrerar gängningsoperationer direkt i den progressiva verktygsformen, vilket eliminerar behovet av kostsamma sekundärprocesser. Genom att synchronisera gängningshuvuden med pressslagen kan tillverkare uppnå produktionshastigheter som överstiger 200 slag per minut (SPM) samtidigt som de upprätthåller "nollfel"-kvalitetsstandarder som krävs av fordons-tillverkare (OEM). Denna teknik minskar arbetskostnader, WIP (arbete pågående produktion) och kravet på golvyta avsevärt.

Affärsfallet: Varför bilstansning behöver inverkande gängning

Bilindustrins oavbrutna strävan efter effektivitet har gjort att eliminering av sekundära operationer blivit en strategisk prioritet. Traditionellt har stansade delar som kräver gängade hål flyttats till en sekundär station för manuell eller halvautomatisk ingängning. Denna 'processbrytning' introducerar flera potentiella felkällor: ökade hanteringskostnader, risk för delar som blandas ihop och långsammare total genomströmning. Genom att integrera ingängning i stansverktyget omvandlas arbetsflödet till en kontinuerlig, envändig process.

Kostnads- och hastighetsfördelar
Den främsta ekonomiska fördelen är minskade kostnader per del. Genom att utnyttja pressens befintliga rörelse kan in-die-gängningsenheterna tillverka färdiga delar i takter som konkurrerar med själva stanspressen – ofta upp till 250 slag per minut (SPM) för små diametrar. Detta är avsevärt snabbare än fristående gängningsmaskiner. Dessutom är investeringskostnaden för en återanvändbar gängningsenhet (som kan flyttas mellan olika verktyg) ofta lägre än kostnaden för att köpa en dedikerad sekundär gängningsmaskin.

Kultur för noll defekter
Bil-OEM:er kräver strikt kvalitetskontroll. In-die-system förbättrar kvaliteten i sig genom att säkerställa att gängläget är exakt i förhållande till andra stansade detaljer, ofta med toleranser inom 0,001–0,002 tum. Integrerade sensorer upptäcker omedelbart om en gängtap bryts eller om materialmatningen felar, och stoppar då pressen innan tusentals felaktiga delar tillverkas. Denna funktion är avgörande för leverantörer som följer IATF 16949-standarder.

För tillverkare som står inför kapacitetsbegränsningar eller som föredrar att inte hantera de tekniska komplexiteterna med internt verktygstillverkning är det en genomförbar strategi att utlämna arbetet till etablerade ledare. Snabba på din fordonsproduktion med Shaoyi Metal Technology , vars omfattande stanslösningar täcker gapet från snabb prototypframställning till tillverkning i stor skala med pressar upp till 600 ton.

Jämförelse av kärnteknik: Servo- vs. mekaniska system

Att välja rätt drivmekanism är den viktigaste tekniska beslutspunkten för ingenjörer. Valet mellan mekaniska och servodrivna enheter beror på volym, delkomplexitet och budget.

Mekanisk inverktygs-gängning
Mekaniska enheter är branschens arbetsmaskiner. De drivs direkt av pressslagen, vanligtvis med ett kugghjul- eller spindelmechanism. Denna synkronisering säkerställer att gängtappningen kommer in i och ut ur materialet i perfekt tid med presscykeln.
Fördelar: Lägre initial kostnad, robust hållbarhet, enkel underhållshantering och inget behov av externa strömkällor.
Nackdelar: Hastigheten är fast kopplad till pressen; begränsad flexibilitet för varierande gängdjup utan omställning.

Servodriven inverktygsgängning
Servosystem använder oberoende motorer för att driva gängborrarna. Detta kopplar loss gängningsåtgärden från pressens släphastighet, vilket möjliggör programmerbar kontroll av hastighet, vridmoment och vilotid.
Fördelar: exakt kontroll för komplexa delar, möjlighet till 'snabbretur' för att spara cykeltid samt förmåga att gänga stora diametrar utan att sänka huvudpressens hastighet.
Nackdelar: Högre investeringskostnad från början (2–4 gånger kostnaden för mekanisk lösning), kräver elektrisk integration och mer komplicerad underhållsservice.

Enligt IMS Buhrke-Olson , mekaniska system förblir det idealiska valet för enkla, stora serier, medan servosystem erbjuder den nödvändiga anpassningsförmågan för linjer som tillverkar flera variant av delar.

Teknisk konfiguration: Uppifrån och ner, Nerifrån och upp, samt bandföljande

Geometrin hos den formade delen och designen av det progressiva verktyget styr den fysiska konfigurationen av gängningsenheten. Verktygsdesigners måste välja en uppkoppling som tar hänsyn till materialrörelse, särskilt "bandlyft".

Gängning uppifrån och ner

Detta är standardkonfigurationen för platta delar med minimalt bandlyft. Gängningsenheten monteras på övre verktygsskorven och sänks ner tillsammans med pressens släde. Det är den vanligaste och mest kostnadseffektiva metoden, kapabel till höga hastigheter. Den kräver dock att bandet förblir relativt stillastående och plant under gängningsdelen av slaget.

Tappning uppifrån och ner

När en progressiv stans kräver betydande upphöjning av bandet (för att klara former eller utskjutningar) rör sig materialet vertikalt mellan stationerna. I dessa fall monteras en enhet för tappning uppifrån och ner på den nedre stansen. Bandet trycks ner mot tappen, eller så höjs tappen för att möta bandet. Tillverkaren noterar att tappning uppifrån och ner effektivt kompenserar för materialrörelse genom att använda pressslagen för att positionera delen istället för att driva rotationen, vilket är användbart när bandlyftet överstiger standardgränserna.

Bandföljande teknik

För tillämpningar där pressslaget är kort eller bandlyftet är övermåttigt (mer än 2,5 tum) är bandföljande enheter lösningen. Dessa enheter "följer med" bandet under en del av slaget, vilket effektivt förlänger tappningsfönstret. Detta gör att tappen kan slutföra sina gängcykler även i höghastighetspressar med kort slag där en stationär enhet inte skulle ha tillräckligt med tid att ta sig in i och ut ur hålet.

Operativ excellens: Smörjning, skydd och underhåll

Genomförande av inverktygs-gängning kräver en disciplinerad ansats för verktygsskötsel och skydd för att förhindra katastrofal skada på verktyget.

Smörjning och Kylning
Gängning genererar betydande värme och friktion. Moderna inverktygsenheterna har ofta funktionen "genomverktygs-kylning", vilket innebär att högtrycksolja levereras direkt till skärkanten. Detta smörjer inte bara gängan utan hjälper även till att evakuera spån som annars kan kila fast verktyget eller skada delens yta.

Verktygsskyddssensorer
För att kunna köras "utan tillsyn" eller med minimal övervakning är robust sensorteknik obligatorisk. Sensorer bör övervaka:
1. Närvaro av gängningsverktyg: Bekräfta att gängningsverktyget fortfarande är intakt efter varje cykel.
2. Bands position: Säkerställa att hålet är perfekt justerat innan gängningsverktyget kommer in.
3. Vridmomentgränser: Servosystem kan upptäcka plötsliga ökningar i vridmoment (vilket indikerar ett trubbigt verktyg eller för litet hål) och stoppa pressen omedelbart.

Snabbvårdsunderhåll
Avbrott minskar lönsamheten. Ledande tillverkare som Automatiserade gängningsystem använder snabbkopplade drivspindlar, vilket gör att operatörer kan byta en sliten gängstav på sekunder utan att behöva demontera enheten från pressen. Regelbundna underhållsinspektioner bör fokusera på rengöring av steghjul och verifiering av tidsinställning för att förhindra gängskador.

Strategiskt värde med inbyggd gängning

Övergången till in-die-gängning innebär en mognadsmilsten för bilindustrins stansoperationer. Den förvandlar tillverkaren från en leverantör av råkomponenter till en leverantör av färdiga, värdeadderade delar. Även om det krävs en viss teknisk inlärning – särskilt vad gäller slagtidning och hantering av bandlyft – är ROI:n obestridlig tack vare borttagandet av sekundär logistik och möjligheten att uppnå defektfri produktion.

För anläggningschefer handlar beslutet i slutändan om att balansera de initiala ingenjörsutgifterna mot de långsiktiga besparingarna i arbetskraft och golvutrymme. Oavsett om man väljer en robust mekanisk enhet för specialiserade högvolymstjänster eller ett mångsidigt servosystem för en produktfamilj, är inverktygsborrning en grundsten i modern, konkurrenskraftig bilproduktion.

Vanliga frågor

1. Vad är den maximala hastigheten för inverktygsborrning?

Produktionshastigheter beror i hög grad på skärstorlek, material och tråddjup. För hål med liten diameter (t.ex. M3 till M5) i icke-järnmetaller kan hastigheterna överstiga 200 slag per minut (SPM). Större diametrar eller hårdare material som höghållfast stål kommer vanligtvis att köras långsammare, ofta mellan 60 och 100 SPM, för att hantera värme och verktygslivslängd.

2. Kan inverktygsborrning installeras efteråt i befintliga verktyg?

Ja, men det kräver tillräckligt med utrymme i verktyget. Gängningsenheterna är kompakta, men verktyget måste ha en öppen station eller tillräckligt med utrymme mellan befintliga stationer för att rymma enheten och den nödvändiga utskjutningsvägen. Det är viktigt att konsultera en verktygsdesigner för att avgöra om en ombyggnad är möjlig eller om ett nytt verktyg måste konstrueras.

3. Hur förhindrar du att spån skadar verktyget?

Spånhantering är kritiskt. De flesta inverktygssystem använder specialgjorda gängborrar (till exempel rullformningsgängor) som bildar gängor utan att skapa spån. Om skärgängor används tillämpas högtryckskylning genom verktyget tillsammans med sugsystem för att omedelbart spola bort och avlägsna spån, så att de inte förorenar verktyget eller lämnar märken på delarna.