Kompleksowy przewodnik po procesie ścinania

Wideo

Wstęp

Proces cięcia jest podstawową operacją w obróbce i produkcji metali, kluczową dla precyzyjnego cięcia różnych materiałów, zwłaszcza blach.Polega na usunięciu materiału wzdłuż wyznaczonej linii poprzez poddanie go siłom ścinającym, co skutkuje czystym i dokładnym cięciem.

Zasadniczo ścinanie polega na przyłożeniu siły powodującej odkształcenie plastyczne materiału, skutecznie oddzielając go wzdłuż określonej ścieżki.Proces ten jest powszechnie wykonywany przy użyciu specjalistycznych maszyn zwanych nożycami, które posiadają ostre ostrza rozmieszczone w sposób ułatwiający wydajne cięcie.

Kluczowe elementy procesu cięcia obejmują przedmiot obrabiany, czyli cięty materiał, oraz ostrza nożyc, które wykonują operację cięcia.Materiał jest umieszczany pomiędzy ostrzami, a po przyłożeniu siły ostrza wywierają wystarczający nacisk, aby wywołać deformację i separację wzdłuż linii cięcia.

Na efektywność procesu ścinania wpływają różne czynniki, w tym właściwości materiału, takie jak grubość, twardość i plastyczność, a także ostrość ostrza, prześwit i wyrównanie.Właściwa kontrola tych parametrów jest niezbędna do uzyskania precyzyjnych cięć przy minimalnych zniekształceniach i defektach.

Zastosowanie nożyc w produkcji blach zmniejszyło się dzięki zastosowaniu narzędzi odcinających w wykrawaniu CNC i zastosowaniu technologii wybijania w celu oddzielenia części od szkieletu blachy.Nożyce służą głównie do cięcia prostokątów lub pasków do tłoczenia oraz wykrojników CNC.

W przypadkach, gdy w celu uzyskania ostatecznych wymiarów stosuje się ścinanie, grubość materiału i wymiar XY części określają stopień precyzji, który jest ekonomicznie wykonalny.Grubszy materiał i większe wymiary XY wymagają większych tolerancji.

W szerokim zakresie produkcji blach grubość materiału waha się od 0,005 cala (0,13 mm) do 0,25 cala (6,35 mm) w materiałach żelaznych i nieżelaznych. Sprzęt do cięcia zmienia się odpowiednio, od pojemności 1/4 cala (6,0 mm) x 12 stóp (3,5 m) długości łóżka do małych ręcznych nożyc o średnicy 0,030 cala (0,8 mm) i 12-calowym (300 mm) ostrzu długość.

W wymiarze XY stosowana jest tolerancja ±0,060 cala (1,52 mm) dla grubszego materiału i ±0,010 cala (0,26 mm) dla cieńszego materiału.Zaleca się skonsultowanie się z dostawcą obróbki metali w sprawie możliwości dostępnego sprzętu.

Charakter krawędzi ciętych

W każdym przypadku cięcia blachy, czy to za pomocą stempli i matryc, nożyc czy krajarek, charakterystyka ciętych krawędzi jest podobna (rysunek 1).

Cięcie przebiega w trzech etapach, gdy krawędź tnąca przemieszcza się przez materiał: początkowe odkształcenie plastyczne, penetracja i pękanie.Podczas początkowego odkształcenia plastycznego powstaje „promień krawędzi” lub „przewrócenie”.Podczas penetracji tworzy się „przycięty pas” lub „polerowanie”.Podczas pękania powstają „pęknięcia” lub „odłamania” i zadziory.

Nożyce i inne urządzenia do cięcia metalu są zwykle konserwowane i regulowane w celu zapewnienia akceptowalnej jakości cięcia przy nominalnych zadziorach oraz ograniczenia zużycia narzędzi i sprzętu.W wyniku tego powstaje cięcie, w którym penetracja następuje na głębokość około 1/3 grubości materiału, a pozostały materiał pęka.Właściwa regulacja powoduje powstawanie zadziorów, które rzadko przekraczają 10% grubości materiału.

Charakterystyka sprzętu

W użyciu jest szeroka gama urządzeń do cięcia mechanicznego.Główne elementy maszyny wspólne dla większości nożyc obejmują zespół ramy, łoże, stół, siłownik, urządzenia dociskowe, sprawdziany, mechanizm uruchamiający i ostrza (Rysunek 2).Urządzenia dociskowe, rozmieszczone wzdłuż łoża w pobliżu ostrza, zaczepiają kolbę i mocno ją zaciskają w pozycji umożliwiającej ścinanie.

Przyrządy tylne służą do ustawiania kolby pod ruchomym ostrzem na zadany wymiar.Mogą one obejmować proste, dodatnie, mechaniczne ograniczniki lub serię sond (przełączników zbliżeniowych), które wykrywają zapas i aktywują maszynę w przypadku jednoczesnego kontaktu z więcej niż jednym.W zależności od typu i stopnia zaawansowania tylne zderzaki mogą być ustawiane ręcznie lub programowane.

Przyrządy pomiarowe przednie są często używane do pozycjonowania półfabrykatu, szczególnie w przypadku dużych przedmiotów obrabianych.Mogą być mechaniczne lub programowalne.

Boczne przyrządy pomiarowe, znane również jako „ramiona kwadratowe”, są montowane prostopadle do ostrza po lewej lub prawej stronie łoża i pomagają w prowadzeniu i ustawianiu kolby w kierunku ostrza.

Operacja

Niezależnie od konstrukcji, rozmiaru czy prędkości, wszystkie nożyce mechaniczne działają podobnie.Arkusz materiału jest przesuwany na stół, aż dotkną tylnych zderzaków i linia cięcia znajdzie się pod ostrzem (Rysunek 3).Kiedy maszyna jest uruchomiona, urządzenia dociskowe zaciskają materiał, a ruchome ostrze ustawione pod kątem tnie stopniowo arkusz w działaniu przypominającym gilotynę.

W zależności od zastosowania nożyce elektryczne mogą być zasilane z przodu lub z tyłu.Podawanie wsteczne może ograniczyć obsługę materiału przy kolejnych cięciach, ale wymaga dodatkowego operatora.

Utrzymanie jakości

Podczas operacji ścinania przeprowadzane są ważne kontrole jakości.Czynniki kontroli jakości obejmują początkową płaskość półfabrykatu, ogólny stan powierzchni i krawędzi.Wady powierzchni i ślady poślizgu są powszechne na produktach w zwojach i arkuszach i są ogólnie akceptowane przez producenta, chyba że takie ślady spowodowałyby kosmetyczne odrzucenie gotowego produktu.Można również wykryć rozwarstwienie, wtrącenia na powierzchni i inne poważne wady materiału, które są przyczyną odrzucenia.

Rozważania projektowe

Aby zapewnić ekonomiczną produkcję, doświadczony projektant uwzględnia kilka aspektów wpływających na koszty i jakość podczas cięcia i późniejszych operacji.Poniżej przedstawiono kilka kwestii związanych z projektowaniem produktu.

●Wykorzystanie materiału:Dostawcy materiałów zazwyczaj udostępniają arkusze w standardowych rozmiarach — szerokości 30, 36, 48 i 60 cali.Efektywne wykorzystanie tych standardowych rozmiarów może skutkować znacznymi oszczędnościami poprzez uniknięcie opłat za dodatkowe cięcie wzdłużne lub przygotowanie do frezowania. Wczesna konsultacja z podmiotem zajmującym się formowaniem metalu może pozwolić na modyfikację wymiarów niewidocznych kołnierzy produktu w celu uzyskania ogólnego układu części nieco mniejszego niż standardowy arkusz rozmiar.Pozwala to uniknąć dodatkowych kosztów i zmniejszyć ilość odpadów.

●Kierunek słojów: Kierunek słojów w płaskim materiale walcowanym (wzdłużnie w zwoju) nie zawsze jest istotnym czynnikiem.Jednakże w niektórych operacjach, takich jak formowanie i gięcie, orientacja ziaren może być istotna. W przypadku bardzo dużych części, które utworzyły kołnierze lub elementy, projektant powinien skonsultować się z wykwalifikowanym dostawcą przed określeniem orientacji ziaren i promienia zgięcia, aby określić, czy istnieją ograniczenia dotyczące rozmiaru materiału pozwoli, aby uformowane elementy znajdowały się w poprzek włókien.Temat ten został omówiony bardziej szczegółowo w rozdziałach poświęconych formowaniu i tłoczeniu na prasach krawędziowych.

●Charakterystyka procesu: Zadziory, ślady docisków i skręcenia (Rysunek 4) są charakterystycznymi cechami procesu ścinania.

1. Po ścinaniu (jak w każdej operacji skrawania metalu) występują zadziory, które zwykle są kontrolowane w dopuszczalnych granicach poprzez odpowiednie praktyki ścinania.

2. Ślady docisków w postaci niewielkich wgłębień wzdłuż jednej strony ściętej krawędzi przedmiotu obrabianego, czasami powstają w wyniku działania docisków.Te znaki rzadko stanowią problem.Często można je umieścić jako część niewidocznego kołnierza w produkcie końcowym lub można je całkowicie wyeliminować podczas przycinania w późniejszych operacjach.

W zastosowaniach krytycznych można zastosować osłony docisków w celu ochrony materiału.Czasami stosuje się materiały z usuwalnymi powłokami ochronnymi, aby zmniejszyć ślady docisku i zadrapania, które są nieodłącznym elementem procesu ścinania.Alternatywy te spowodują znaczne dodatkowe koszty.

3. Skręt, podczas cięcia wąskich pasków powstaje spiralna krzywizna materiału.Jest to spowodowane nożycowym działaniem ścinania i ma na nie wpływ stosunek szerokości ścinania do grubości i stanu taśmy.

Skręt rzadko jest istotnym czynnikiem, z wyjątkiem przypadku ścinania wąskich pasków.Gdy zadanie wymaga bardzo wąskich pasków, często można zastąpić materiał w postaci zwojów ciętych na rolkach (jeśli zamówienie jest w wystarczającej ilości) lub pręty.