Podstawy maszyn do ścinania

Część 1 Terminologia ścinania

● Podstawowe komponenty i filozofia ścinania

Podstawowa rama nożyc składa się z zespołu stołu, który jest przyspawany lub przykręcony do ram bocznych, zespołu ruchomego siłownika napędzanego hydraulicznie lub mechanicznie oraz siłownika dociskowego, również przymocowanego do ram bocznych.

Cięcie to prosty proces, podczas którego arkusz blachy jest cięty na mniejsze kawałki za pomocą dwóch noży ustawionych względem siebie pod kątem.Nóż dolny jest stabilnie osadzony w kieszeni stołu stacjonarnego, natomiast ostrze górne jest przymocowane do zespołu ruchomego siłownika.Obydwa ostrza dzieli jedynie odległość mierzona w tysięcznych calach w miejscu cięcia.

Zaciski dociskowe przymocowane do przedniego nieruchomego siłownika muszą zostać wciśnięte tuż przed zetknięciem się ruchomego noża siłownika z ścinanym materiałem.Zapobiega to skręcaniu się lub przesuwaniu materiału podczas procesu ścinania.

Podobnie jak znajdziesz mechaniczne, hydrauliczne i hydromechaniczne prasy krawędzioweto samo dotyczy nożyczek.

Mechaniczne nożyce napędzane są mimośrodem, który jest włączany przez kombinację sprzęgła z kołem zamachowym.Ten układ napędowy jest ogólnie sztywny i szybki, ale zapewnia operatorowi mniejszą kontrolę i ochronę przed przeciążeniem.

Hydrauliczny układ napędowy składa się z silnika połączonego z pompą, która jest połączona z kolektorem z zaworami hydraulicznymi i jednym lub większą liczbą cylindrów hydraulicznych.Olej jest pompowany do cylindra(ów), co z kolei uruchamia tłok.

Hydromechaniczny układ napędowy jest kombinacją powyższych, w którym siłownik jest napędzany hydraulicznie, ale ma przewagę mechaniczną dzięki zespołowi wahaczy.

● Gilotyna

Gilotyna to termin używany do opisania nożyc, które wykorzystują system karbowania, aby zapewnić stabilność górnej belki noża, gdy jest ona prowadzona w dół przez cięcie w prostej płaszczyźnie, co pozwala na użycie ostrzy o 4 krawędziach.Jest to dobra sztywna konstrukcja, ale generalnie nie pozwala na łatwą regulację luzu ostrza.

● Belka wahadłowa

Belka wahadłowa to termin używany do opisania nożyc, podczas których górny pręt noża porusza się po łuku wokół łożyska obrotowego.Zwykle górne ostrze noża jest zwężone i ma tylko dwie użyteczne krawędzie, aby uniknąć kolizji z dolnym ostrzem podczas ruchu łukowego.Nożyce z belką wahliwą mają zazwyczaj konstrukcję o niższym profilu i mniejszą masę niż gilotyna, ale umożliwiają także łatwiejszą metodę regulacji luzu ostrza za pomocą mimośrodu w łożysku obrotowym.

● Hydra-mechaniczne ramię wahacza

Konstrukcja ta, unikalna dla nożyc, zapewnia wytrzymałość, moc i sztywność systemu gilotynowego, ale także pozwala na łatwy odstęp ostrza w przypadku nożyc z belką wahliwą.Ta konstrukcja hydromechaniczna wykorzystuje dwa cylindry hydrauliczne, połączone ze sobą grubościenną rurą reakcyjną, aby zapewnić siłę ścinającą siłownika.

Podobnie jak gilotyna, nożyce wytwarzają ruch cięcia w linii prostej w materiale, co pozwala na użycie ostrzy z 4 krawędziami i kątem przyłożenia 1 stopnia.Podobnie jak w przypadku belki wahliwej, konstrukcja ścinana umożliwia łatwą regulację prześwitu lemiesza za pomocą mimośrodowego systemu krzywek w przegubie tylnego wahacza.

Część 2 Zasady ścinania

● Skręcać

Skręcenie to powszechny stan ścinania, opisywany jako tendencja odciętego kawałka materiału do zwijania się w spiralę lub korkociąg.Chociaż skręcenie może być spowodowane wewnętrznymi naprężeniami w materiale i stępieniem ostrzy noża, powstaje ono głównie w wyniku kąta natarcia górnego ostrza noża i szerokości kropli.Wysokie kąty natarcia znacznie zwiększają skręcanie materiału podczas procesu ścinania.

● Ukłon

Łukowatość opisuje się jako tendencję materiału do zwijania się w dół podczas procesu ścinania.Po raz kolejny jest to najbardziej rozpowszechnione podczas ścinania długich, wąskich pasków.Jest to spowodowane brakami lub naprężeniami w materiale oraz ścinaniem przy większych kątach natarcia.

● Wygięcie

Wygięcie powstaje, gdy ścinany materiał odsuwa się poziomo od arkusza.Jest to prawie całkowicie wynikiem naprężeń wewnętrznych w samym materiale, jednakże prędkość tłoka, kierunek włókien i luz noża mogą również mieć pewien wpływ na wielkość wygięcia.

● Kąt natarcia i jakość ścinania

Kąt natarcia nożyc to nachylenie górnego noża od lewej do prawej.Nożyce będą miały stały kąt natarcia lub regulowany kąt natarcia, przy czym operator ustawi kąt dla odpowiedniej grubości ciętego metalu.

Obciążenie wymagane do ścinania materiału zależy od grubości i natarcia górnego ostrza.Wraz ze wzrostem grubości metalu obciążenie ścinające wzrasta bardzo szybko.Na przykład stal miękka 3/8” jest tylko o 50% grubsza niż 1/4”, ale obciążenie ścinające wzrasta o 225% przy tym samym ustawieniu kąta natarcia.

Zwiększanie kąta natarcia znacznie zmniejszy obciążenie, ale spowoduje gorszą jakość ścinanego materiału ze względu na zwiększone skręcenie i wygięcie.Należy zauważyć, że wiele nożyc sprzedawanych na całym świecie jest produkowanych w lekkiej konstrukcji i wyposażonych w regulowane kąty natarcia.Kąty natarcia są zazwyczaj bardzo duże, co skutkuje gorszą jakością ścinanego materiału z powodu skręcenia i wygięcia.

Zwiększają się wysokie kąty natarcia:

Skręć i zwiąż odcięty kawałek materiału

Wymagania dotyczące długości skoku, zmniejszając w ten sposób liczbę cykli na minutę.

Marnowanie materiału, który został skręcony w stopniu uniemożliwiającym odzyskanie lub niepotrzebny czas na ponowne wyprostowanie

● Dlaczego regulowany prześwit ostrza jest ważny

Luz ostrza to odległość pomiędzy górnym i dolnym ostrzem nożyc, gdy mijają się one podczas procesu ścinania.Aby uzyskać optymalną jakość ścinania, prześwit pomiędzy górnym i dolnym ostrzem powinien być ustawiony na około 7% grubości materiału.

Jeżeli luz ostrza jest zbyt duży, na ścinanym materiale pozostaną zadziory na krawędziach.Niewystarczający luz spowoduje, że ścięte kawałki będą miały podwójne cięcie.

Optymalne ustawienie ostrza umożliwi czyste pękanie materiału.Większość nożyc jest wyposażona w ręczny lub elektryczny system odstępu ostrza, jednak w niektórych przypadkach ustawienie ich może być niewygodne lub mieć ograniczony zakres regulacji.

Część 3 Czynniki wpływające na dokładność cięcia

A) Opadnięcie płyty

Zderzak tylny nie jest w stanie zmierzyć stopnia opadania od krawędzi noża do pręta ogranicznika.W rezultacie opad powoduje, że ścinane kawałki są dłuższe niż ustawienie tylnego zderzaka.Problem staje się bardziej krytyczny w przypadku cięcia materiałów o małej grubości i w celu zapewnienia dobrej dokładności może być konieczny system podparcia arkusza.

B) Ustawienie luzu ostrza

Ustawienie luzu ostrza będzie miało wpływ na punkt cięcia w stosunku do dolnego noża ścinającego.Listwa tylnego zderzaka jest dostosowana do odczytu odległości od nieruchomego noża dolnego, jednak gdy zwiększa się prześwit ostrza w przypadku grubszych metali, zwiększa się również punkt cięcia w kierunku od noża.

C) Ostrość ostrza

Jakość cięcia jest wprost proporcjonalna do ostrości ostrzy nożyc.Tępe ostrza pozostawiają postrzępione krawędzie.

D) Konserwacja zderzaka tylnego

Aby stale osiągać wysoką dokładność zderzaka tylnego, konieczna jest normalna konserwacja zapobiegawcza, obejmująca smarowanie i ponowną regulację równoległości drążka jednokierunkowego.

● Cięcie skosu

Krawędzie cięcia mogą być fazowane w zależności od ustawienia luzu ostrza.W rezultacie długość odciętego kawałka może różnić się o kilka tysięcznych cala, mierząc od góry, środka lub dołu cięcia.Skos cięcia jest bardziej zauważalny w przypadku cięższych mierników.

Część 4 Ostrza ścinające

● Klasyfikacje

Większość producentów ostrzy nożycowych produkuje różnorodne ostrza w różnych klasyfikacjach.

Najtwardsze sprzedawane ostrze jest określane jako D2, ale powinno być oferowane wyłącznie w nożycach o pojemności 1/4 cala lub lżejszych ze względu na brak właściwości amortyzujących. Chociaż to ostrze zachowa ostrość dłużej niż inne typy, jest również kruche i podatne na pękanie lub odpryski podczas cięcia twardszych metali lub grubszych metali.

Powszechną klasyfikacją ostrzy jest wysokowęglowy chrom.Chociaż ostrze to nie jest tak twarde jak ostrze D2, zapewnia dobrą odporność na zużycie w przypadku cięcia do 3/8 cala włącznie. Ostrze to jest również podatne na pękanie lub odpryski podczas ścinania twardszych metali lub o większej grubości. Nożyce o wartości znamionowej: O pojemności 1/2' lub większej należy zawsze sprzedawać z ostrzami odpornymi na wstrząsy o wysokiej zawartości węgla.Ostrze odporne na wstrząsy nie utrzyma ostrości krawędzi tak długo jak D2 czy HCHC, ale zapewnia niezbędną odporność na wstrząsy, aby wytrzymać obciążenia cięższych płyt.

Niektórzy producenci ostrzy oferują również ostrze pośrednie, określane jako zmodyfikowane ostrze o wysokiej zawartości węgla i wysokiej zawartości chromu.Ostrze to zapewnia niezbędną twardość, a także odporność na wstrząsy, aby zminimalizować problem odprysków podczas cięcia metali, takich jak stal nierdzewna lub płyta T1.

Osiągnięcie maksymalnej żywotności ostrza

Ostrość ostrza jest niezwykle ważna dla uzyskania najwyższej jakości cięć.Tępe ostrza będą musiały wniknąć głębiej w materiał, zanim nastąpi czyste pęknięcie.Pozostawia to mniej pożądane cięcie, a także zwiększa nacisk cięcia.Dwa czynniki — rodzaj ścinanego materiału i liczba cykli ścinania — decydują o normalnej żywotności ostrza.Twardsze materiały, takie jak płyta T1 i stal nierdzewna, odpowiednio skracają żywotność ostrza.Aby zapewnić trwałość ostrzy nożyc, należy przestrzegać następujących zasad:

Nie przecinaj metalu po spalonych krawędziach

Nie ścinaj okrągłego pręta

Nie ścinaj materiału powyżej znamionowej wydajności ścinania

Nie tnij matowych lub zaokrąglonych powierzchni o krawędzi noża

Nie ścinaj przy nieprawidłowych ustawieniach luzu ostrza

Część 5 Osiąganie wyższej produktywności

● Przenośnik ścinający / układarka

Najbardziej podstawowe pytanie zadawane przez klienta badającego przeznaczenie przenośnika/układarki brzmi: „Czy ten system pozwoli zaoszczędzić czas i pieniądze?” W normalnej praktyce cięcia jedna osoba (lub więcej) jest potrzebna do usunięcia ściętej płyty od tyłu nożyce, ułóż je w stos i usuń złom.System przenośników/układarek zrobi to automatycznie, eliminując w ten sposób osobę (lub osoby) potrzebną do tego zastosowania.Oszczędności są bardzo znaczne, szczególnie tam, gdzie wymagane jest cięcie produkcyjne.

Badanie czasu, pokazujące jednego operatora ścinania, który… przecina wymagany materiał, następnie zbiera materiał spod nożyc, układa płyty w stosy i oddziela cięcia przycinające… dało następujący podział:

Zasilanie …………………………..30%

Rzeczywiste ścinanie………………….…5%

Wyprowadzanie i układanie …………...65%

Korzystanie z kosztu pracy wynoszącego 30,00 USD za godzinę spowoduje następujący podział:

Karmienie ………………………$ 9,00

Ścinanie …………………………1,50

Wyjście …………………………19.50

Z tego badania jasno wynika, że ​​automatyczny system przenośników/układarek zapewni doskonały zwrot z inwestycji.

● Pomiar przedni CNC

Dostępnych jest bardzo niewiele przednich systemów pomiarowych CNC do operacji cięcia.Jeżeli wymagane jest ścinanie o dużej wydajności lub gdy wymagane są cięcia o różnej szerokości z jednego kawałka materiału, należy jednak rozważyć zastosowanie przedniego zderzaka CNC.

Możliwość zaprogramowania liczby cięć i wymiarów szerokości pozwoli zaoszczędzić znaczną ilość czasu, gdy wymagane jest ścinanie o dużej wydajności.

Należy jednak pamiętać, że samo sprawdzanie czołowe CNC zapewnia ograniczony wzrost poziomu produkcji… ponieważ usuwanie materiału nadal stanowi większość zastosowań ścinania. (Patrz informacje w sekcji „Przenośnik ścinający / układarka”, aby zapoznać się z analizą wartości procentowych podawania, ścinania i odbierania.)

Pomiar przedni oferuje możliwość osiągnięcia wyższej precyzji ścinania niż standardowa operacja ścinania, ponieważ materiał będzie leżał płasko na przednich podporach i zapewnia dokładny pomiar aż do krawędzi noża.W typowym zastosowaniu ścinania bez użycia przedniego sprawdzianu lub podpórki arkuszowej do przytrzymywania opadającej części, materiał opadnie przed dotarciem do listwy ograniczającej, powodując pewne niedokładności.

● Opcje zderzaka

Zderzaki tylne na nożycach różnią się od prostych liczników mechanicznych po systemy CNC.

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę pełną funkcjonalność zderzaka tylnego i przejrzeć różne funkcje oszczędzające czas.Na przykład przycisk Przejdź do pozycji na zderzaku tylnym to doskonała funkcja oszczędzająca czas.Możliwość szybkiego ustawienia żądanego numeru zderzaka tylnego, a następnie naciśnięcia klawisza Go-To-Position umożliwi operatorowi ustawienie metalu w czasie, gdy pasek miernika przesuwa się do żądanej pozycji.

Niektóre systemy pomiarowe mają pamięć programów, a także opcję jednoetapowego cięcia sekwencyjnego.Mogą to być świetne funkcje oszczędzające czas w wielu zastosowaniach.

● Czasy cykli przy dużej prędkości

Producenci nożyc zazwyczaj oferują szybkie zespoły hydrauliczne.Chociaż rzeczywisty cykl ścinania stanowi niewielki procent całkowitego zastosowania ścinania, tę opcję należy rozważyć w przypadku ścinania produkcyjnego.

Część 6 Zagadnienia bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo warsztatu mechanicznego regulują przepisy i dyrektywy OSHA i ANSI.

W Kanadzie bezpieczeństwo reguluje ustawa o odszkodowaniach pracowniczych.

Informacje na temat tych organizacji można znaleźć w Podręczniku bezpieczeństwa, rozdział 1, strony 6 do 9.

Firma Shear ma wiele funkcji bezpieczeństwa wbudowanych w swoje maszyny, a więcej informacji można znaleźć w rozdziale 2, strony 18 do 21 Podręcznika bezpieczeństwa.

Niektóre z tych funkcji obejmują: elektryczne zabezpieczenie przed przeciążeniem, ręczny wyłącznik, wyłączniki krańcowe, ciśnieniowy zawór nadmiarowy zapobiegający przeciążeniu ramy i układu hydraulicznego oraz hydrauliczny zawór równoważący, który zapobiega opuszczeniu siłownika pod wpływem własnego ciężaru.

Nożyce są wyposażone w osłonę ostrza zgodną z OSHA, włącznik nożny z osłoną pedału i zatrzaskiem oraz posiadają trzy tryby pracy: impulsowy, automatyczny i ręczny.

Część 7 Pytania, które należy zadać potencjalnemu nabywcy

● Jaka jest maksymalna grubość materiału, który będziesz ciąć?

Wielu nabywców nadal produkuje maszyny o zbyt małych wymiarach, mając nadzieję, że będą w stanie ściąć krótki kawałek materiału, który jest grubszy niż znamionowa wytrzymałość na ścinanie.Należy pamiętać, że siły ścinające powstają w miejscu cięcia.Włożenie elementu o większym udźwigu niż znamionowy spowoduje zatrzymanie nożyc i wywarcie nadmiernego nacisku na ostrza nożyc.

● Jakie gatunki metalu będziesz ciąć?

Materiały różnią się znacznie pod względem wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności.Wszystkie nożyce mają określoną pojemność w odniesieniu do stali miękkiej.Niezwykle ważne jest jednak, aby wiedzieć, jaka jest znamionowa wytrzymałość na rozciąganie.Na przykład płyta ze stali miękkiej o grubości 1/4 cala może mieć twardość wynoszącą 75 000 psi, ale samo ścinanie może mieć jedynie wytrzymałość na rozciąganie 1/4 cala, 60 000 psi.Wskazówki dotyczące określania wytrzymałości na ścinanie dla innych metali, takich jak stale nierdzewne, aluminium i blacha stalowa T1, można znaleźć w „Tabeli wytrzymałości na ścinanie” na stronie 4.10.

● Jaka jest konstrukcja i waga nożyc?

Lekkie nożyce ze stołami szynowymi w dłuższej perspektywie pozostawiają wiele do życzenia.Dokładność ścinania od końca do końca jest trudna do utrzymania ze względu na zwiększone ugięcie poziomego łoża i tłoka w przypadku lżejszych nożyc.Ponadto praca na stole szynowym jest uciążliwa, szczególnie podczas cięcia małych kawałków.

● Jaki jest kąt natarcia ścinającego dla maksymalnej wydajności?

Wiele nożyc, szczególnie marek off-shore, jest sprzedawanych z regulowanymi kątami natarcia.Zgarnianie przy maksymalnej wydajności znamionowej jest na ogół bardzo wysokie, co powoduje trzy niepożądane skutki:

Zwiększone skręcenie i wygięcie opadającego kawałka materiału.

Wolniejsze czasy cykli przy wydajnościach znamionowych ze względu na wymagane dłuższe długości skoku.

Dodatkowy czas wymagany do ustawienia kątów natarcia dla różnych grubości metalu.

● Jaka jest funkcjonalność zderzaka tylnego?

Użytkownicy końcowi muszą dobrze rozumieć wszystkie funkcje zderzaka tylnego nożyc, w tym łatwość ustawiania żądanej liczby, programowalność, długości przesuwu i funkcje blokady jednokierunkowej… takie jak możliwość odchylenia w górę przy maksymalnym skoku.

● Jakie dodatkowe funkcje opcjonalne są wymagane?

Należy zidentyfikować i rozważyć wszystkie opcjonalne funkcje, aby upewnić się, że nożyce są odpowiednio wyposażone.Czy klient rozważał system przenośników do usuwania płyt?

● Jaka jest gwarancja na ścinanie i dostępność części?

Nowe nożyce będą objęte pewną gwarancją, jednak ważne jest, aby zapoznać się z warunkami gwarancji przed dokonaniem zakupu. Dostępność części również powinna być kolejnym poważnym problemem dla kupującego.Zakup maszyny innej marki po atrakcyjnej cenie szybko straci swój blask, jeśli części staną się trudno dostępne i drogie w zakupie.