Introduzione

IL processo di tosatura È un'operazione fondamentale nel campo della lavorazione e produzione dei metalli, fondamentale per il taglio preciso di vari materiali, in particolare lamiere. Consiste nell'asportazione di materiale lungo una linea designata, sottoponendolo a forze di taglio, ottenendo un taglio netto e preciso.

Nel suo nucleo, tosatura si basa sull'applicazione di una forza per causare una deformazione plastica nel materiale, separandolo efficacemente lungo un percorso predeterminato. Questo processo viene comunemente eseguito utilizzando macchine specializzate chiamate cesoie, dotate di lame affilate disposte in modo da facilitare un taglio efficiente.

I componenti chiave del processo di cesoiatura includono il pezzo in lavorazione, ovvero il materiale da tagliare, e le lame di taglio, che eseguono l'azione di taglio. Il materiale viene posizionato tra le lame e, applicando la forza, le lame esercitano una pressione sufficiente a indurre la deformazione e la separazione lungo la linea di taglio.

Diversi fattori influenzano l'efficacia del processo di cesoiatura, tra cui le proprietà del materiale come spessore, durezza e duttilità, nonché l'affilatura, il gioco e l'allineamento della lama. Il corretto controllo di questi parametri è essenziale per ottenere tagli precisi con distorsioni o difetti minimi.

L'uso delle cesoie nella produzione di lamiere è diminuito grazie all'impiego di utensili di taglio nella punzonatura CNC e all'impiego della tecnologia di distaffatura per separare i pezzi dallo scheletro della lamiera. Le cesoie sono utilizzate principalmente per il taglio di rettangoli o strisce per stampi e presse CNC.

Nei casi in cui si utilizza il processo di taglio per ottenere le dimensioni finali, lo spessore del materiale e la dimensione XY del pezzo determinano il grado di precisione economicamente realizzabile. Un materiale più spesso e dimensioni XY maggiori richiedono tolleranze più generose.

Nell'ampia gamma di produzione di lamiere, gli spessori dei materiali variano da 0,005 pollici (0,13 mm) a 0,25 pollici (6,35 mm) nei materiali ferrosi e non ferrosi. Attrezzatura per la tosatura varia, di conseguenza, da una capacità di 1⁄4 di pollice (6,0 mm) x una lunghezza del letto di 12 piedi (3,5 m) a piccole cesoie manuali con una capacità di 0,030 pollici (0,8 mm) e una lunghezza della lama di 12 pollici (300 mm).

Nella dimensione XY si applica una tolleranza di ±0,060 pollici (1,52 mm) per materiali più spessi e di ±0,010 pollici (0,26 mm) per materiali più sottili. Si consiglia di consultare il proprio fornitore di attrezzature per la formatura dei metalli per conoscere le capacità delle attrezzature disponibili.

Natura dei bordi tagliati

Ogni volta che la lamiera viene tagliata, sia con punzoni e matrici, cesoie o taglierine, le caratteristiche dei bordi tagliati sono simili (Figura 1).

L'azione di taglio avviene in tre fasi mentre il tagliente si muove attraverso il materiale: deformazione plastica iniziale, penetrazione e frattura. Durante la deformazione plastica iniziale, si forma il "raggio del tagliente" o "rotolamento". Durante la penetrazione, si crea la "banda di taglio" o "brunito". E durante la frattura, si sviluppano la "rottura" o "spezzatura" e la bava.

Le cesoie e gli altri dispositivi di taglio dei metalli vengono normalmente sottoposti a manutenzione e regolazione per garantire una qualità di taglio accettabile con bave nominali e per limitare l'usura di utensili e attrezzature. Ciò produce un taglio in cui la penetrazione avviene a una profondità di circa 1⁄3 dello spessore del materiale e la frattura si verifica attraverso il materiale rimanente. Una regolazione corretta genera una bava che raramente supera 10% dello spessore del materiale.

Caratteristiche dell'attrezzatura

Esiste un'ampia varietà di attrezzature per la cesoiatura meccanica. I principali elementi comuni alla maggior parte delle cesoie includono il telaio, il bancale, il tavolo, il pistone, i dispositivi di bloccaggio, i calibri, il meccanismo di attivazione e le lame (Figura 2). I dispositivi di bloccaggio, disposti lungo il bancale vicino alla lama, agganciano il pezzo e lo bloccano saldamente in posizione per la cesoiatura.

I registri posteriori servono a posizionare il pezzo sotto la lama in movimento a una quota predeterminata. Possono variare da semplici fermi meccanici positivi a una serie di sonde (interruttori di prossimità) che rilevano il pezzo e attivano la macchina quando più di una viene a contatto contemporaneamente. A seconda del tipo e della complessità, i registri posteriori possono essere impostati manualmente o programmati.

I calibri frontali vengono spesso utilizzati per posizionare il pezzo, soprattutto quando si tratta di pezzi di grandi dimensioni. Possono essere meccanici o programmabili.

I calibri laterali, noti anche come "bracci di squadratura", sono montati perpendicolarmente alla lama sul lato sinistro o destro del letto e aiutano a guidare e squadrare il materiale rispetto alla lama.

Operazione

Indipendentemente da struttura, dimensioni o velocità, tutte le cesoie elettriche funzionano in modo simile. Un foglio di materiale viene fatto avanzare sul tavolo finché i registri posteriori non vengono a contatto e la linea di taglio si trova sotto la lama (Figura 3). Quando la macchina viene attivata, i dispositivi di bloccaggio bloccano il materiale e la lama mobile angolata taglia progressivamente il foglio con un movimento simile a quello di una ghigliottina.

A seconda dell'applicazione, le cesoie elettriche possono essere alimentate frontalmente o posteriormente. L'alimentazione posteriore può ridurre la movimentazione del materiale per i tagli successivi, ma richiede un operatore aggiuntivo.

Mantenere la qualità

Durante l'operazione di taglio vengono eseguiti importanti controlli di qualità. I fattori di controllo qualità includono la planarità iniziale del materiale, le condizioni generali della superficie e dei bordi. Difetti superficiali e segni di slittamento sono comuni sui prodotti in bobina e in lamiera e sono generalmente accettabili per il produttore, a meno che tali segni non causino il rifiuto estetico del prodotto finito. Anche delaminazioni, inclusioni superficiali e altri gravi difetti nel materiale possono essere identificati e costituiscono motivo di rifiuto.

Considerazioni di progettazione

Per una produzione economica, il progettista esperto deve riconoscere diversi aspetti che incidono sui costi e sulla qualità durante il taglio e nelle operazioni successive. Di seguito sono riportate alcune di queste considerazioni sulla progettazione del prodotto.

●Utilizzo del materiale: i fornitori di materiali generalmente mettono a disposizione lamiere in dimensioni standard, con larghezze di 30, 36, 48 e 60 pollici. L'uso efficace di queste dimensioni standard può comportare risparmi significativi, evitando costi aggiuntivi per tagli o preparazioni in laminazione. Una consultazione tempestiva con il produttore di lamiera può consentire di modificare le dimensioni delle flange non visibili sul prodotto per ottenere un layout complessivo del pezzo leggermente più piccolo rispetto alle dimensioni standard della lamiera. Ciò può evitare costi aggiuntivi e ridurre gli sprechi.

● Direzione della grana: la direzione della grana nei laminati piani (nel senso della lunghezza della bobina) non è sempre un fattore significativo. Tuttavia, in alcune operazioni come la formatura e la piegatura, l'orientamento della grana può essere importante. Su pezzi di grandi dimensioni con flange o caratteristiche formate, il progettista dovrebbe consultare un fornitore qualificato prima di specificare l'orientamento della grana e il raggio di piegatura per determinare se le limitazioni dimensionali del materiale consentano di realizzare caratteristiche formate trasversalmente alla grana. Questo argomento è approfondito nei capitoli sulla formatura tramite pressa piegatrice e sulla produzione tramite stampaggio.

●Caratteristiche del processo: bave, segni di fissaggio e torsioni (Figura 4) sono caratteristiche del processo di taglio.

1. Dopo la cesoiatura (come in qualsiasi operazione di taglio dei metalli) si formano delle sbavature che normalmente vengono controllate entro limiti accettabili mediante opportune pratiche di cesoiatura.

2. I segni di bloccaggio, che si presentano come leggere incisioni lungo un lato del bordo tranciato del pezzo, a volte derivano dall'azione di serraggio dei dispositivi di bloccaggio. Questi segni raramente rappresentano un problema. Spesso possono essere integrati come parte di una flangia invisibile nel prodotto finale, oppure possono essere eliminati completamente durante le operazioni di rifilatura successive.

Nelle applicazioni critiche, è possibile utilizzare rivestimenti sui dispositivi di fissaggio per proteggere il materiale. Talvolta vengono utilizzati materiali con rivestimenti protettivi rimovibili per ridurre i segni e i graffi causati dai dispositivi di fissaggio, tipici del processo di taglio. Queste alternative comportano un notevole aumento dei costi.

3. Torsione, una curvatura a spirale del materiale che si verifica durante il taglio di strisce strette. È causata dall'azione a forbice della cesoia ed è influenzata dal rapporto tra la larghezza tagliata e lo spessore e la tempra della striscia. 

La torsione è raramente un fattore importante, tranne quando si tagliano strisce strette. Quando un lavoro richiede strisce molto strette, spesso è possibile sostituire il materiale con coil tagliato a rulli (se l'ordine è in quantità sufficiente) o barre.