W moim doświadczeniu w obróbce metali, zrozumienie maszyna do strzyżenia podstawy mają kluczowe znaczenie dla osiągnięcia precyzyjnych cięć i wydajnej pracy. Maszyny do strzyżenia to niezbędne narzędzia do precyzyjnego i szybkiego cięcia różnych materiałów, takich jak blacha i płyty. Przez lata zgłębiałem mechanikę tych maszyn, badając ich podzespoły, zasady działania i najlepsze praktyki użytkowania. W tym artykule podzielę się swoimi spostrzeżeniami na temat podstaw nożyc gilotynowych, zapewniając kompleksowy przegląd, który pomoże zarówno początkującym, jak i doświadczonym operatorom zwiększyć możliwości cięcia i zoptymalizować przepływ pracy.

Część 1 Terminologia ścinania

● Podstawowe komponenty i filozofia ścinania

Podstawowa rama ścinająca składa się ze stołu montażowego, który jest przyspawany lub przykręcony do ram bocznych, zespołu ruchomego siłownika, który jest napędzany hydraulicznie lub mechanicznie, oraz siłownika dociskającego, również zamocowanego do ram bocznych.

Nożyce to prosty proces, w którym arkusz metalu jest cięty na mniejsze kawałki za pomocą dwóch noży ustawionych pod kątem względem siebie. Dolny nóż jest mocno zamocowany w kieszeni w nieruchomym stole, a górne ostrze jest zamocowane do ruchomego zespołu suwaka. Dwa ostrza są od siebie oddalone o odległość mierzoną w tysięcznych cala w miejscu cięcia.

Zaciski dociskowe przymocowane do przedniego, nieruchomego tłoka muszą zostać dociśnięte tuż przed zetknięciem się noża ruchomego tłoka z ciętym materiałem. Zapobiega to skręcaniu się lub przesuwaniu materiału podczas cięcia.

Tak jak znajdziesz mechaniczne, hydrauliczne i hydromechaniczne prasy krawędzioweTo samo dotyczy nożyczek.

Nożyce mechaniczne są napędzane mimośrodem, który jest załączany przez sprzęgło koła zamachowego. Ten układ napędowy jest generalnie sztywny i szybki, ale oferuje operatorowi mniejszą kontrolę i ochronę przed przeciążeniem.

Układ napędowy hydrauliczny składa się z silnika sprzężonego z pompą, która z kolei jest połączona z kolektorem z zaworami hydraulicznymi i jednym lub kilkoma cylindrami hydraulicznymi. Olej jest pompowany do cylindra (cylindrów), który z kolei uruchamia siłownik.

Układ napędowy hydromechaniczny stanowi kombinację powyższych rozwiązań, w której siłownik jest napędzany hydraulicznie, ale uzyskuje przewagę mechaniczną dzięki zespołowi wahaczy. 

● Gilotyna

Gilotyna to termin używany do opisania nożyc, które wykorzystują system klinowania, aby zapewnić stabilność górnej belki noża podczas jej prowadzenia w dół w płaszczyźnie prostej, umożliwiając stosowanie ostrzy 4-ostrzowych. Jest to dobra, sztywna konstrukcja, ale zazwyczaj uniemożliwia łatwą regulację odstępu między ostrzami.

● Belka wahadłowa

Nożyce z belką wahliwą to termin używany do opisania nożyc, w których górna belka nożowa porusza się po łuku wokół łożyska obrotowego. Zazwyczaj górne ostrze noża jest stożkowe i ma tylko dwie użyteczne krawędzie, aby uniknąć kolizji z dolnym ostrzem podczas ruchu łukowego. Nożyce z belką wahliwą charakteryzują się zazwyczaj niższym profilem i są lżejsze niż gilotyna, ale jednocześnie umożliwiają łatwiejszą regulację luzu ostrza za pomocą mimośrodu w łożysku obrotowym.

● Hydra-mechaniczny wahacz

Ta konstrukcja, unikalna dla nożyc, zapewnia wytrzymałość, moc i sztywność systemu gilotynowego, a jednocześnie pozwala na łatwy dostęp do ostrza, jak w przypadku nożyc z belką wahliwą. Ta hydrauliczno-mechaniczna konstrukcja wykorzystuje dwa cylindry hydrauliczne, połączone ze sobą grubościenną rurą skrętną, aby zapewnić siłę ścinającą siłownika.

Podobnie jak gilotyna, nożyce te przecinają materiał w linii prostej, co pozwala na zastosowanie ostrzy o czterech krawędziach skrawających i kącie natarcia 1 stopnia. Podobnie jak w przypadku belki wahadłowej, konstrukcja nożyc umożliwia łatwą regulację odstępu między ostrzami za pomocą mimośrodowego układu krzywkowego w osi obrotu tylnego ramienia łącznika. 

Część 2Zasady ścinania

● Skręt

Skręcenie to powszechny problem podczas ścinania, opisywany jako tendencja odciętego kawałka materiału do zwijania się w spiralę lub korkociąg. Chociaż skręcenie może być spowodowane naprężeniami wewnętrznymi w materiale i stępionymi ostrzami noża, powstaje ono głównie za sprawą kąta natarcia górnego ostrza noża i szerokości części opadającej. Wysokie kąty natarcia znacznie zwiększają skręcanie materiału podczas procesu ścinania. 

● Łuk

Łukowatość opisuje tendencję materiału do zwijania się w dół podczas cięcia. Ponownie, jest ona najbardziej powszechna podczas cięcia długich, wąskich pasów. Jest ona spowodowana niedoborami lub naprężeniami w materiale oraz cięciem pod większymi kątami natarcia. 

● Zgięcie

Wygięcie powstaje, gdy ścinany materiał odsuwa się poziomo od arkusza. Jest ono niemal w całości wynikiem naprężeń wewnętrznych w samym materiale, jednak prędkość tłoka, kierunek włókien i luz między nożami również mogą mieć pewien wpływ na wielkość wygięcia. 

● Kąt natarcia i jakość ścinania

Kąt natarcia nożyc to nachylenie górnego noża od lewej do prawej. Nożyce mają stały lub regulowany kąt natarcia, w którym operator ustawia kąt dla odpowiedniej grubości ciętego metalu.

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

Zwiększenie kąta natarcia znacznie zmniejszy obciążenie, ale spowoduje pogorszenie jakości ciętego materiału ze względu na zwiększony skręt i wygięcie. Należy zauważyć, że wiele nożyc sprzedawanych na całym świecie ma lekką konstrukcję z regulowanymi kątami natarcia. Kąty natarcia są zazwyczaj bardzo wysokie, co skutkuje gorszą jakością ciętego materiału ze względu na skręt i wygięcie.

Wysokie kąty natarcia zwiększają:

Skręć i wygnij odcięty kawałek materiału

Wymagania dotyczące długości skoku, co powoduje zmniejszenie liczby cykli na minutę.

Marnotrawstwo materiału, który został skręcony w sposób uniemożliwiający odzyskanie kształtu lub niepotrzebna strata czasu na ponowne prostowanie

● Dlaczego regulowany odstęp między ostrzami jest ważny

Luz między ostrzami to odległość między górnym a dolnym ostrzem nożyc podczas ich mijania się podczas cięcia. Aby uzyskać optymalną jakość cięcia, luz między górnym a dolnym ostrzem powinien wynosić około 7% grubości materiału.

Zbyt duży luz ostrza powoduje, że cięty materiał będzie miał zadziory na krawędziach. Zbyt mały luz spowoduje, że cięte kawałki będą miały podwójne cięcie.

Optymalne ustawienie ostrza pozwoli na czyste pękanie materiału. Większość nożyc jest wyposażona w ręczny lub mechaniczny system regulacji luzu ostrza, jednak w niektórych przypadkach ich ustawienie może być niewygodne lub zakres regulacji może być ograniczony.

Część 3 Czynniki wpływające na dokładność cięcia

A) Opadanie płyty

Zderzak tylny nie jest w stanie zmierzyć wielkości opadania od krawędzi noża do listwy zderzaka. W efekcie opadanie powoduje, że cięte elementy są dłuższe niż pozwala na to ustawienie zderzaka tylnego. Problem ten jest poważniejszy w przypadku cięcia materiałów o małej grubości, a system podtrzymywania arkusza może być niezbędny do zapewnienia dobrej dokładności.

B) Ustawienie luzu ostrza

Ustawienie luzu ostrza wpływa na punkt cięcia względem dolnego noża tnącego. Tylny ogranicznik jest regulowany tak, aby odczytywał odległość od nieruchomego dolnego noża, jednak wraz ze wzrostem luzu ostrza w przypadku grubszych metali, punkt cięcia również przesuwa się w kierunku od noża.

C)Ostrość ostrza

Jakość cięcia jest wprost proporcjonalna do ostrości ostrzy nożyczek. Tępe ostrza pozostawiają nierówne krawędzie.

D) Konserwacja tylnego zderzaka

Aby uzyskać wysoką dokładność tylnego ogranicznika, konieczne jest przeprowadzanie standardowych czynności konserwacyjnych, w tym smarowanie i ponowna regulacja równoległości pręta ograniczającego.

● Cięcie skośne

Krawędzie cięcia mogą być ścięte w zależności od ustawienia prześwitu ostrza. W efekcie długość ciętego elementu może różnić się o kilka tysięcznych cala, mierząc od góry, środka lub dołu cięcia. Ścięcie jest bardziej zauważalne w przypadku grubszych arkuszy.

Część 4 Ostrza nożycowe

● Klasyfikacje

Większość producentów ostrzy do nożyc wytwarza różnorodne ostrza w różnych klasyfikacjach.

Najtwardsze ostrze dostępne na rynku to D2, ale ze względu na brak właściwości amortyzujących powinno być oferowane wyłącznie do nożyc o średnicy 1/4 cala lub lżejszych. Chociaż ostrze to zachowuje ostrość dłużej niż inne typy, jest również kruche i podatne na pękanie lub wykruszanie podczas cięcia twardszych metali lub materiałów o większej grubości.

Powszechną klasyfikacją ostrzy jest High Carbon High Chrome. Choć nie są tak twarde jak D2, to ostrze zapewnia dobrą odporność na zużycie przy cięciu do grubości 3/8 cala włącznie. Ostrze to jest również podatne na pękanie lub odpryskiwanie podczas cięcia twardszych metali lub blach o większej grubości. Nożyce o grubości 1/2 cala lub większej powinny być zawsze sprzedawane z ostrzami High Carbon Shock Resisting. Ostrze odporne na wstrząsy nie zachowa ostrości krawędzi tak długo, jak D2 lub HCHC, ale zapewnia niezbędną odporność na wstrząsy, aby wytrzymać obciążenia cięższych blach.

Niektórzy producenci ostrzy oferują również ostrze pośrednie, zwane modyfikowanym ostrzem wysokowęglowym z wysoką zawartością chromu. Takie ostrze zapewnia odpowiednią twardość, a także odporność na wstrząsy, minimalizując problem odpryskiwania podczas cięcia metali, takich jak stal nierdzewna lub blacha T1.

Osiągnięcie maksymalnej żywotności ostrza

Ostrość ostrza jest niezwykle ważna dla uzyskania najwyższej jakości cięcia. Tępe ostrza muszą wnikać głębiej w materiał, aby nastąpiło czyste pęknięcie. Powoduje to mniej pożądane cięcie i zwiększa siłę cięcia. Dwa czynniki – rodzaj ciętego materiału i liczba cykli cięcia – decydują o normalnej żywotności ostrza. Twardsze materiały, takie jak blacha T1 i stal nierdzewna, odpowiednio skracają żywotność ostrza. Aby zapewnić długą żywotność ostrzy nożyc, należy przestrzegać następujących zasad:

Nie przecinaj metalu na opalonych krawędziach

Nie ścinać prętów okrągłych

Nie ścinaj materiału przekraczającego znamionową wytrzymałość nożyc.

Nie strzyż tępymi lub zaokrąglonymi krawędziami tnącymi 

Nie strzyż przy niewłaściwym ustawieniu odstępu między ostrzami

Część 5 Osiąganie wyższej produktywności

● Przenośnik nożycowy / układarka

Najbardziej podstawowe pytanie zadawane przez klienta badającego cel przenośnika/układarki brzmi: „Czy ten system pozwoli zaoszczędzić czas i pieniądze?”. W typowych warunkach cięcia jedna osoba (lub więcej) jest potrzebna do wyjęcia ciętej blachy zza nożyc, ułożenia jej w stos i usunięcia odpadu. System przenośnika/układarki wykonuje to automatycznie, eliminując w ten sposób konieczność angażowania osoby (lub osób) do tego celu. Oszczędności są bardzo znaczące, zwłaszcza w przypadku konieczności cięcia produkcyjnego. 

Badanie czasu, pokazujące pojedynczego operatora nożyc, który… tnie wymagany materiał, a następnie zbiera go zza nożyc, układa płyty i oddziela przycięte kawałki… wykazało następujący podział:

Podawanie …………………………………..30%

Rzeczywiste strzyżenie ………………….…5%

Wyjście i układanie ………………65%

Przyjmując koszt robocizny wynoszący $30,00 za godzinę, otrzymamy następujące zestawienie:

Podawanie …………………………$ 9,00

Strzyżenie …………………………………1,50

Wyjście …………………………………19,50

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

● Pomiar czołowy CNC

Dostępnych jest niewiele systemów pomiaru grubości CNC do cięcia. Należy jednak rozważyć zastosowanie pomiaru grubości CNC, gdy wymagane jest cięcie o dużej wydajności lub gdy z jednego kawałka materiału wymagane są cięcia o różnej szerokości.

Możliwość zaprogramowania liczby cięć i wymiarów szerokości pozwoli zaoszczędzić znaczną ilość czasu, gdy zachodzi potrzeba wykonania dużej ilości cięcia.

Należy jednak pamiętać, że samo pomiary czołowe CNC oferują ograniczony wzrost poziomu produkcji… ponieważ usuwanie materiału nadal stanowi większość w procesie cięcia. (Analizę procentowego podawania, cięcia i odbierania można znaleźć w sekcji „Przenośnik/układarka nożycowa”).

Pomiar czołowy pozwala na osiągnięcie wyższej precyzji cięcia niż w przypadku standardowego cięcia, ponieważ materiał leży płasko na przednich podporach i zapewnia dokładny pomiar do krawędzi noża. W typowym zastosowaniu cięcia bez użycia pomiaru czołowego lub podpory arkusza do przytrzymywania elementu opuszczanego, materiał opada przed dotarciem do opornika, co powoduje pewne niedokładności.

● Opcje tylnego ogranicznika

Ograniczniki nożyc mogą mieć różną postać – od prostych ograniczników mechanicznych po systemy CNC.

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę pełną funkcjonalność tylnego zderzaka i zapoznać się z różnymi funkcjami oszczędzającymi czas. Na przykład przycisk „Go-To-Position” na tylnym zderzaku to doskonała funkcja oszczędzająca czas. Możliwość szybkiego ustawienia żądanego numeru tylnego zderzaka, a następnie naciśnięcia przycisku „Go-To-Position”, umożliwi operatorowi pozycjonowanie metalu podczas przesuwania się listwy pomiarowej do odpowiedniej pozycji.

Niektóre systemy pomiarowe posiadają pamięć programów, a także opcję sekwencyjnego ścinania w jednym kroku. Funkcje te mogą być bardzo przydatne w wielu zastosowaniach i pozwalają zaoszczędzić czas.

● Czasy cykli dużej prędkości

Producenci nożyc zazwyczaj oferują pakiety hydrauliczne o dużej prędkości. Chociaż rzeczywisty cykl cięcia stanowi niewielki procent całkowitego zastosowania nożyc, tę opcję należy rozważyć w przypadku cięcia produkcyjnego.

Część 6 Kwestie bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo w warsztacie maszynowym regulują przepisy i dyrektywy OSHA i ANSI.

W Kanadzie kwestie bezpieczeństwa reguluje Ustawa o odszkodowaniach pracowniczych.

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

Maszyny firmy Shear wyposażone są w wiele zabezpieczeń. Więcej informacji na ten temat można znaleźć w rozdziale 2, na stronach 18–21 Podręcznika bezpieczeństwa.

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

Nożyce wyposażone są w osłonę ostrza zgodną z wymogami OSHA, wyłącznik nożny z osłoną pedału i zatrzaskiem oraz mają trzy tryby pracy: jog, automatyczny i ręczny.

Część 7 Pytania, które należy zadać potencjalnemu kupującemu

● Jaka jest maksymalna grubość materiału, który będziesz ścinać?

Wielu nabywców nadal zaniża wymiary maszyn, licząc na to, że będą w stanie przeciąć krótki kawałek materiału, który jest grubszy niż nominalna nośność. Należy pamiętać, że siły ścinające powstają w miejscu cięcia. Użycie cięższego materiału niż nominalna nośność spowoduje zatrzymanie nożyc i wywarcie nadmiernego nacisku na ostrza.

● Jakie gatunki metalu będziesz ciąć?

Materiały różnią się znacznie pod względem wytrzymałości na rozciąganie i plastyczności. Wszystkie nożyce mają określoną wytrzymałość na rozciąganie w odniesieniu do stali miękkiej. Niezwykle ważne jest jednak, aby znać znamionową wytrzymałość na rozciąganie. Na przykład, blacha ze stali miękkiej o grubości 1/4 cala może mieć twardość 75 000 psi, ale sama wytrzymałość na rozciąganie może wynosić jedynie 60 000 psi. W „Tabeli wytrzymałości na ścinanie” na stronie 4.10 znajdują się wskazówki dotyczące określania wytrzymałości na ścinanie dla innych metali, takich jak stale nierdzewne, aluminium i blachy stalowe T1.

● Jaka jest budowa i waga nożyc?

Lekkie nożyce ze stołami szynowymi pozostawiają wiele do życzenia w dłuższej perspektywie. Utrzymanie dokładności cięcia od końca do końca jest trudne ze względu na zwiększone poziome ugięcie łoża i stempla w lżejszych nożycach. Ponadto praca ze stołem szynowym jest uciążliwa, zwłaszcza podczas cięcia małych elementów.

● Jaki jest kąt natarcia ścinania zapewniający maksymalną nośność?

Wiele nożyc, szczególnie tych produkowanych poza granicami kraju, jest sprzedawanych z regulowanymi kątami natarcia. Przy maksymalnej wydajności znamionowej kąt natarcia jest zazwyczaj bardzo wysoki, co prowadzi do trzech niepożądanych skutków:

Zwiększone skręcenie i wygięcie upuszczonego kawałka materiału.

Dłuższe czasy cykli przy znamionowych wydajnościach ze względu na konieczność stosowania dłuższych długości skoku.

Dodatkowy czas potrzebny na ustawienie kątów nachylenia dla różnych grubości metalu.

● Czym jest funkcja tylnego ogranicznika?

Użytkownicy końcowi muszą dokładnie rozumieć wszystkie funkcje tylnego ogranicznika nożyc, w tym łatwość ustawiania żądanej liczby, programowalność, długości przesuwu i funkcje ogranicznika, takie jak możliwość odchylenia do góry przy maksymalnym przesuwie.

● 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 blach?

● Czym jest gwarancja na nożyce i dostępność części?

Nowe nożyce są objęte gwarancją, jednak ważne jest, aby przed zakupem zapoznać się z jej warunkami. Dostępność części zamiennych powinna być kolejnym istotnym czynnikiem dla kupującego. Zakup maszyny innej marki w atrakcyjnej cenie szybko straci na atrakcyjności, jeśli części staną się trudno dostępne i drogie.

Demo wideo