Nella mia esperienza con la fabbricazione dei metalli, la comprensione macchina per tagliare i principi fondamentali sono stati cruciali per ottenere tagli precisi e operazioni efficienti. Macchine per taglio Sono strumenti essenziali utilizzati per tagliare vari materiali, come lamiere e piastre, con precisione e velocità. Nel corso degli anni, ho approfondito la meccanica di queste macchine, esplorandone i componenti, i principi di funzionamento e le migliori pratiche d'uso. In questo articolo, condividerò le mie conoscenze sui fondamenti delle cesoie, fornendo una panoramica completa che aiuterà sia i principianti che gli operatori esperti a migliorare le proprie capacità di taglio e ottimizzare il flusso di lavoro.

Parte 1 Terminologia di taglio

● Componenti di base e filosofia di taglio

Il telaio di base della cesoia è costituito da un gruppo tavola saldato o imbullonato ai telai laterali, da un gruppo cilindro mobile azionato idraulicamente o meccanicamente e da un cilindro di fissaggio anch'esso fissato ai telai laterali.

La cesoiatura è un processo semplice in cui una lamiera viene tagliata in pezzi più piccoli da due lame posizionate ad angolo l'una rispetto all'altra. La lama inferiore è saldamente fissata in una tasca del tavolo fisso, mentre la lama superiore è fissata al gruppo del pistone mobile. Le due lame sono separate solo da una distanza misurata in millesimi di pollice nel punto di taglio.

I morsetti di fissaggio fissati al pistone fisso anteriore devono abbassarsi appena prima che la lama del pistone mobile entri in contatto con il materiale da tagliare. Questo evita che il materiale si muova o si muova durante il processo di taglio.

Proprio come troverai meccanici, idraulici e idromeccanici presse piegatrici, lo stesso vale per le forbici.

Una cesoia meccanica è azionata da un eccentrico, che viene innestato tramite una frizione a volano. Questo sistema di azionamento è generalmente rigido e veloce, ma offre meno controllo da parte dell'operatore e minore protezione dai sovraccarichi.

Il sistema di azionamento idraulico prevede un motore, accoppiato a una pompa, che a sua volta è collegata a un collettore con valvole idrauliche e uno o più cilindri idraulici. L'olio viene pompato nei cilindri, che a loro volta azionano il pistone.

Un sistema di azionamento idromeccanico è una combinazione di quanto sopra, in cui il pistone è azionato idraulicamente, ma sviluppa un vantaggio meccanico attraverso un gruppo bilanciere. 

● Ghigliottina

"Ghigliottina" è un termine usato per descrivere una cesoia che utilizza un sistema di gibbing per garantire la stabilità della barra superiore del coltello mentre viene guidata lungo un piano rettilineo attraverso il taglio, consentendo l'uso di lame a 4 taglienti. Si tratta di un buon design rigido, ma generalmente non consente una facile regolazione del gioco delle lame.

● Trave girevole

"Trave oscillante" è un termine usato per descrivere una cesoia in cui la barra di taglio superiore si muove descrivendo un arco attorno a un cuscinetto di articolazione. Normalmente, la lama del coltello superiore è rastremata con solo due bordi utilizzabili per evitare interferenze con la lama inferiore durante il movimento ad arco. La cesoia a trave oscillante ha generalmente un profilo più basso e un peso inferiore rispetto alla ghigliottina, ma consente anche una più semplice regolazione del gioco delle lame tramite un eccentrico nel cuscinetto di articolazione.

● Bilanciere idra-meccanico

Questo design, esclusivo della cesoia, offre la resistenza, la potenza e la rigidità del sistema a ghigliottina, ma consente anche la facilità di gioco delle lame tipica della cesoia a trave oscillante. Questo design idromeccanico utilizza due cilindri idraulici, interconnessi da un tubo di torsione a pareti spesse, per fornire la forza di taglio del pistone.

Come la ghigliottina, la cesoia produce un movimento di taglio rettilineo attraverso il materiale, consentendo l'utilizzo di lame a 4 taglienti e un angolo di scarico di 1 grado. Come la trave oscillante, il design della cesoia consente una facile regolazione del gioco delle lame tramite un sistema a camma eccentrica nel perno del braccio di collegamento posteriore. 

Parte 2Principi di taglio

● Torsione

La torsione è una condizione di taglio comune, descritta come la tendenza del pezzo di materiale tagliato ad arricciarsi a spirale o a spirale. Sebbene la torsione possa essere causata da sollecitazioni interne al materiale e da lame smussate, è creata principalmente dall'angolo di spoglia della lama superiore e dalla larghezza del pezzo di taglio. Angoli di spoglia elevati aumentano notevolmente l'azione di torsione del materiale durante il processo di taglio. 

● Arco

L'incurvatura è descritta come la tendenza del materiale ad arricciarsi verso il basso durante il processo di taglio. Ancora una volta, è più frequente quando si tagliano strisce lunghe e strette. È causata da carenze o sollecitazioni nel materiale e dal taglio con angoli di spoglia più elevati. 

● Campanatura

La curvatura si crea quando il materiale da tagliare si allontana orizzontalmente dalla lamiera. È quasi interamente il risultato di sollecitazioni interne al materiale stesso; tuttavia, anche la velocità del pistone, la direzione della fibra e il gioco tra i coltelli possono influire sull'entità della curvatura. 

● Angolo di spoglia e qualità di taglio

L'angolo di spoglia di una cesoia è l'inclinazione del coltello superiore da sinistra a destra. Le cesoie possono avere un angolo di spoglia fisso o regolabile, in base al quale l'operatore imposta l'angolo in base allo spessore del metallo da tagliare.

Il carico richiesto per tagliare il materiale dipende dallo spessore e dall'angolo di spoglia della lama superiore. All'aumentare dello spessore del metallo, il carico di taglio aumenta molto rapidamente. Ad esempio, un acciaio dolce da 3/8" è solo 50% più spesso di uno da 1/4", ma il carico di taglio aumenta di 225% con la stessa impostazione dell'angolo di spoglia.

Aumentando l'angolo di spoglia si riduce notevolmente il carico, ma si ottiene una qualità inferiore del materiale tagliato a causa dell'aumento di torsione e curvatura. È importante notare che molte cesoie vendute in tutto il mondo sono realizzate con un design leggero, che incorpora angoli di spoglia regolabili. Gli angoli di spoglia sono generalmente molto elevati, con conseguente riduzione della qualità del materiale tagliato a causa della torsione e della curvatura.

Gli angoli di spoglia elevati aumentano:

Ruotare e piegare il pezzo di materiale tagliato

Requisiti di lunghezza della corsa, riducendo così i cicli al minuto.

Spreco di materiale che è stato deformato oltre ogni possibilità di recupero o tempo non necessario per raddrizzarlo nuovamente

● Perché è importante la regolazione della distanza della lama

La distanza tra le lame è la distanza tra la lama superiore e quella inferiore della cesoia quando si incrociano durante il processo di taglio. Per una qualità di taglio ottimale, la distanza tra le lame superiore e inferiore deve essere impostata a circa 7% dello spessore del materiale.

Quando la distanza tra le lame è eccessiva, il materiale tagliato risulterà con bordi sbavati. Una distanza insufficiente lascerà i pezzi tagliati con un doppio taglio.

Un'impostazione ottimale della lama consentirà al materiale di fratturarsi in modo netto. La maggior parte delle cesoie è dotata di un sistema di regolazione manuale o motorizzato, tuttavia in alcuni casi potrebbe essere difficile da impostare o avere una regolazione limitata.

Parte 3 Fattori che influenzano la precisione del taglio

A) Abbassamento della piastra

Il registro posteriore non è in grado di misurare l'entità dell'abbassamento dal filo della lama alla barra di battuta. Di fatto, l'abbassamento lascia i pezzi tagliati più lunghi dell'impostazione del registro posteriore. Il problema è più critico quando si tagliano materiali di piccolo spessore, e potrebbe essere necessario un sistema di supporto per i fogli per garantire una buona precisione.

B) Regolazione del gioco della lama

L'impostazione della distanza della lama influirà sul punto di taglio rispetto alla lama inferiore. La barra del registro posteriore viene regolata per rilevare la distanza dalla lama inferiore fissa; tuttavia, quando la distanza della lama aumenta per metalli più spessi, anche il punto di taglio si allontana dalla lama.

C) Affilatura della lama

La qualità del taglio è direttamente proporzionale all'affilatura delle lame. Le lame smussate lasceranno bordi frastagliati.

D) Manutenzione del registro posteriore

Per ottenere costantemente un'elevata precisione del registro posteriore è necessaria una normale manutenzione preventiva, che comprende la lubrificazione e la regolazione del parallelismo della barra di arresto.

● Taglio smussato

I bordi tagliati possono essere smussati a seconda dell'impostazione del gioco della lama. In effetti, la lunghezza del pezzo tagliato può variare di diversi millesimi di pollice se misurata dalla parte superiore, centrale o inferiore del taglio. Lo smusso del taglio è più evidente sui calibri più pesanti.

Parte 4 Lame di taglio

● Classificazioni

La maggior parte dei produttori di lame da taglio produce una varietà di lame classificate in modo diverso.

La lama più dura in commercio è la D2, ma dovrebbe essere disponibile solo su forbici con capacità di 1/4" o inferiori a causa della mancanza di capacità di assorbimento degli urti. Sebbene questa lama mantenga l'affilatura più a lungo rispetto ad altri tipi, è anche fragile e soggetta a fratture o scheggiature quando si tagliano metalli più duri o di calibro maggiore.

Una classificazione comune delle lame è "High Carbon High Chrome". Sebbene non sia dura quanto la D2, questa lama offre una buona resistenza all'usura per capacità di taglio fino a 3/8" (9,5 mm) inclusi. Questa lama è anche soggetta a fratture o scheggiature durante il taglio di metalli più duri o di calibri più pesanti. Le cesoie con capacità di taglio da 1/2" (1,27 mm) o superiori dovrebbero sempre essere vendute con lame antiurto ad alto tenore di carbonio. Una lama antiurto non manterrà l'affilatura del filo a lungo come la D2 o la HCHC, ma fornisce le caratteristiche di resistenza agli urti necessarie per sopportare i carichi di lamiere più pesanti.

Alcuni produttori di lame forniscono anche una lama intermedia, denominata "modified high carbon high chrome". Questa lama offre la durezza necessaria e anche alcune qualità di resistenza agli urti per ridurre al minimo il problema delle scheggiature durante il taglio di metalli come acciai inossidabili o lamiere T1.

Raggiungere la massima durata della lama

L'affilatura della lama è estremamente importante per ottenere tagli di alta qualità. Lame smussate dovranno penetrare ulteriormente nel materiale prima che si verifichi una frattura netta. Questo provoca un taglio meno gradevole e aumenta anche la pressione di taglio. Due fattori: il tipo di materiale da tagliare e la quantità di cicli di taglio determinano la normale durata della lama. Materiali più duri come la lamiera T1 e gli acciai inossidabili riducono di conseguenza la durata della lama. Per garantire la longevità delle lame, è necessario rispettare le seguenti regole:

Non tagliare il metallo sui bordi bruciati

Non tagliare la barra tonda

Non tagliare il materiale oltre la capacità nominale della cesoia

Non tagliare con superfici smussate o arrotondate 

Non tagliare con impostazioni di gioco della lama non corrette

Parte 5: Raggiungere una maggiore produttività

● Trasportatore a cesoia / impilatore

La domanda più semplice che si pone un cliente che valuta lo scopo di un trasportatore/impilatore è: "Questo sistema farà risparmiare tempo e denaro?". In una normale procedura di taglio, una o più persone sono necessarie per rimuovere la lamiera tagliata da dietro la cesoia, impilarla e rimuovere gli scarti. Un sistema di trasportatore/impilatore esegue automaticamente questa operazione, eliminando così la persona (o le persone) necessarie per questa applicazione. Il risparmio sui costi è notevole, soprattutto quando è richiesta una cesoiatura di produzione. 

Uno studio temporale, che mostra un singolo operatore di cesoia che... taglia il materiale richiesto, quindi raccoglie il materiale da dietro la cesoia, impila le piastre e separa i tagli di rifilatura... ha prodotto la seguente ripartizione:

Alimentazione ……………………………..30%

Taglio effettivo ……………….…5%

Uscita e impilamento ………………65%

Utilizzando un costo di manodopera di $30,00 all'ora si otterrà la seguente ripartizione:

Alimentazione …………………………$ 9.00

Tosatura ……………………………1.50

Uscita ……………………………19.50

Da questo studio si evince chiaramente che un sistema di trasporto/impilamento automatico avrà un eccellente ritorno sull'investimento.

● Misurazione frontale CNC

Sono pochissimi i sistemi di calibratura frontale CNC disponibili per le operazioni di cesoiatura. Tuttavia, un calibratore frontale CNC dovrebbe essere preso in considerazione quando è richiesta una cesoiatura ad alta produzione o quando sono richiesti tagli di diverse larghezze da un singolo pezzo di materiale.

La possibilità di programmare il numero di tagli e le dimensioni della larghezza consentirà di risparmiare una notevole quantità di tempo quando è richiesta una cesoiatura ad alta produzione.

Va tuttavia ricordato che la sola calibratura frontale CNC offre un incremento limitato dei livelli di produzione, poiché l'asportazione di materiale rappresenta ancora la parte preponderante di un'applicazione di cesoiatura. (Per un'analisi delle percentuali di alimentazione, cesoiatura e scarico, fare riferimento alle informazioni contenute nella sezione "Trasportatore/Impilatore di cesoia").

La calibratura frontale offre la possibilità di ottenere una precisione di taglio maggiore rispetto a un'operazione di taglio standard, poiché il materiale si adagia in piano sui supporti anteriori e fornisce una misurazione accurata del filo della lama. In una tipica applicazione di taglio senza l'uso della calibratura frontale o di un supporto in lamiera per sostenere il pezzo da tagliare, il materiale si abbassa prima di raggiungere la barra di arresto, creando alcune imprecisioni.

● Opzioni di registro posteriore

I registri posteriori delle cesoie variano da semplici contatori meccanici a sistemi CNC.

È importante considerare la funzionalità completa del registro posteriore e valutare le varie funzionalità che consentono di risparmiare tempo. Ad esempio, un pulsante "Go-To-Position" sul registro posteriore è un'eccellente funzionalità che consente di risparmiare tempo. La possibilità di impostare rapidamente il numero di registro posteriore desiderato e quindi premere un tasto "Go-To-Position" consentirà all'operatore di posizionare il metallo mentre la barra di registro si sposta in posizione.

Alcuni sistemi di misura dispongono di una memoria di programma e offrono la possibilità di eseguire tagli sequenziali in un unico passaggio. Queste funzionalità possono far risparmiare molto tempo in molte applicazioni.

● Tempi di ciclo ad alta velocità

I produttori di cesoie offrono generalmente pacchetti idraulici ad alta velocità. Sebbene il ciclo di cesoiatura vero e proprio rappresenti una piccola percentuale dell'intera applicazione di cesoiatura, questa opzione dovrebbe essere presa in considerazione per la cesoiatura di produzione.

Parte 6 Problemi di sicurezza

La sicurezza nelle officine meccaniche è regolata dalle normative e dalle direttive OSHA e ANSI.

In Canada la sicurezza è regolata dal Worker's Compensation Act.

Informazioni su queste organizzazioni sono disponibili nel Manuale sulla sicurezza, Capitolo 1, pagine da 6 a 9.

Shear ha integrato numerose funzioni di sicurezza nelle sue macchine; maggiori informazioni sono disponibili nel Capitolo 2, pagine da 18 a 21 del Manuale di sicurezza.

Alcune di queste caratteristiche includono: protezione da sovraccarico elettrico, un interruttore di disconnessione manuale, interruttori di finecorsa, una valvola di sicurezza per evitare il sovraccarico del telaio e del sistema idraulico e una valvola di controbilanciamento idraulico che impedisce al pistone di abbassarsi a causa del proprio peso. 

Le cesoie sono dotate di una protezione per la lama conforme alle norme OSHA, di un interruttore a pedale con coperchio e fermo e hanno tre modalità di funzionamento: jog, automatica e manuale.

Parte 7 Domande da porre a un potenziale acquirente

● Qual è lo spessore massimo del materiale che taglierai?

Molti acquirenti continuano a sottodimensionare le macchine, sperando di riuscire a tagliare un pezzo di materiale corto e più spesso della capacità di taglio nominale. Ricordate, le forze di taglio si accumulano nel punto di taglio. L'inserimento di un pezzo più pesante della capacità nominale causerà il blocco della cesoia e una pressione eccessiva sulle lame.

● Quali gradi di metallo taglierai?

I materiali variano notevolmente in termini di resistenza alla trazione e allo snervamento. Tutte le cesoie sono classificate per una certa capacità in riferimento all'acciaio dolce. È estremamente importante, tuttavia, conoscere la capacità di trazione nominale. Ad esempio, una piastra di acciaio dolce da 1/4" può avere una durezza di 75.000 psi, ma la cesoia stessa può essere classificata solo per 1/4", ovvero 60.000 psi. Fare riferimento alla "Tabella delle capacità di taglio", pagina 4.10, per una guida alla determinazione delle capacità di taglio per altri metalli come acciai inossidabili, alluminio e lamiere di acciaio T1.

● Qual è la costruzione e il peso della cesoia?

Le cesoie leggere con tavola su rotaia lasciano molto a desiderare nel lungo termine. La precisione di taglio end-to-end è difficile da mantenere a causa delle maggiori flessioni orizzontali del piano e del pistone sulle cesoie più leggere. Inoltre, lavorare su una tavola su rotaia è scomodo, soprattutto quando si tagliano pezzi di piccole dimensioni.

● Qual è l'angolo di taglio per la massima capacità?

Molte cesoie, in particolare quelle prodotte da marchi offshore, sono vendute con angoli di taglio regolabili. L'angolo di taglio alla massima capacità nominale è generalmente molto alto, il che comporta tre risultati indesiderati:

Aumento della torsione e della curvatura del pezzo di materiale caduto.

Tempi di ciclo più lenti alle capacità nominali a causa delle lunghezze di corsa più lunghe richieste.

Tempo aggiuntivo necessario per impostare gli angoli di spoglia per diversi calibri di metallo.

● Che cos'è la funzionalità Backgauge?

Gli utenti finali devono avere una chiara comprensione di tutte le funzioni del registro posteriore di una cesoia, tra cui la facilità di impostazione del numero desiderato, la programmabilità, le lunghezze di corsa e le caratteristiche di arresto posteriore, come la capacità di oscillare verso l'alto alla massima corsa.

● Quali funzionalità opzionali aggiuntive sono richieste?

È necessario identificare e valutare tutte le caratteristiche opzionali per garantire che la cesoia sia equipaggiata correttamente. Il cliente ha preso in considerazione un sistema di trasporto per la rimozione delle lamiere?

● Qual è la garanzia Shear e la disponibilità dei pezzi di ricambio?

Una nuova cesoia è dotata di una certa garanzia, tuttavia è importante comprenderne le condizioni prima dell'acquisto. Anche la disponibilità dei ricambi dovrebbe essere un'altra importante preoccupazione per l'acquirente. Acquistare una macchina di marca sconosciuta a un prezzo interessante perderà presto il suo fascino se i ricambi diventano difficili da reperire e costosi da acquistare.

Video dimostrativo