По моему опыту работы с металлообработкой, понимание стригальная машина Основы имеют решающее значение для достижения точных разрезов и эффективности операций. Машины для стрижки – это незаменимые инструменты для точной и быстрой резки различных материалов, таких как листовой металл и пластины. На протяжении многих лет я углублялся в механику этих машин, изучая их компоненты, принципы работы и передовые методы эксплуатации. В этой статье я поделюсь своими знаниями об основах работы с гильотинными ножницами, предоставив исчерпывающий обзор, который поможет как новичкам, так и опытным операторам улучшить свои навыки резки и оптимизировать рабочий процесс.

Часть 1. Терминология сдвига

● Основные компоненты и философия резки

Базовая рама ножниц состоит из узла стола, который приварен или прикреплен болтами к боковым рамам, подвижного узла ползуна, который приводится в действие гидравлически или механически, и прижимного ползуна, также закрепленного на боковых рамах.

Резка — это простой процесс, при котором лист металла разрезается на более мелкие части двумя ножами, расположенными под углом друг к другу. Нижний нож прочно закреплен в гнезде неподвижного стола, а верхний — на подвижном ползунке. Расстояние между двумя ножами в точке реза составляет всего несколько тысячных долей дюйма.

Прижимные зажимы, закреплённые на переднем неподвижном ползуне, должны сжиматься непосредственно перед тем, как нож подвижного ползуна коснётся разрезаемого материала. Это предотвращает смещение или перемещение материала во время резки.

Так же, как вы найдете механические, гидравлические и гидромеханические листогибочные прессыто же самое относится и к ножницам.

Механические ножницы приводятся в движение эксцентриком, который зацепляется маховиком с муфтой. Такая система привода, как правило, жёсткая и быстрая, но обеспечивает меньший контроль со стороны оператора и защиту от перегрузок.

Система гидравлического привода включает в себя двигатель, соединённый с насосом, который, в свою очередь, соединён с коллектором с гидравлическими клапанами и одним или несколькими гидравлическими цилиндрами. Масло поступает в цилиндр(ы), что, в свою очередь, приводит в действие гидроцилиндр.

Система гидромеханического привода представляет собой комбинацию вышеперечисленных систем, при этом таран приводится в действие гидравлически, но развивает механическое преимущество посредством узла коромысла. 

● Гильотина

Термин «гильотина» используется для обозначения ножниц, в которых используется система гибки, обеспечивающая устойчивость верхнего ножевого бруса при его движении вниз по прямой плоскости, что позволяет использовать четырёхгранные лезвия. Такая конструкция обеспечивает жёсткость, но, как правило, не позволяет легко регулировать зазор между лезвиями.

● Поворотная балка

Термин «поворотная балка» используется для описания ножниц, в которых верхний ножевой брус движется по дуге вокруг поворотного подшипника. Обычно верхнее лезвие ножа имеет коническую форму с двумя рабочими кромками, чтобы избежать соприкосновения с нижним лезвием во время движения по дуге. Ножницы с поворотной балкой, как правило, имеют более низкую конструкцию и меньший вес, чем гильотина, но также позволяют проще регулировать зазор между лезвиями с помощью эксцентрика в поворотном подшипнике.

● Гидромеханический коромысло

Эта уникальная конструкция обеспечивает прочность, мощность и жёсткость гильотинной системы, а также облегчает перемещение лезвий, что необходимо для работы ножниц с поворотной балкой. Эта гидромеханическая конструкция использует два гидравлических цилиндра, соединённых толстостенной трубой, для обеспечения усилия среза, создаваемого толкателем.

Как и гильотина, ножницы производят прямолинейный разрез материала, что позволяет использовать лезвия с четырьмя режущими кромками и углом наклона 1 градус. Как и Swing Beam, конструкция ножниц позволяет легко регулировать зазор между лезвиями с помощью эксцентриковой кулачковой системы, расположенной в шарнире задней тяги. 

Часть 2Принципы сдвига

● Твист

Скручивание — распространённое явление при резке, характеризующееся склонностью отрезанного куска материала закручиваться в спираль или штопор. Хотя скручивание может быть вызвано внутренними напряжениями в материале и затуплением лезвий ножей, в первую очередь оно обусловлено передним углом верхнего лезвия ножа и шириной режущей кромки. Большие передние углы значительно увеличивают скручивание материала во время резки. 

● Лук

Изгиб описывается как тенденция материала загибаться вниз во время резки. Он чаще всего встречается при резке длинных и узких полос. Он возникает из-за дефектов или напряжений в материале, а также резки под большими передними углами. 

● Развал

Прогиб возникает при горизонтальном движении обрабатываемого материала от листа. Он практически полностью обусловлен внутренними напряжениями в самом материале, однако скорость ползуна, направление волокон и зазор между ножами также могут оказывать некоторое влияние на величину прогиба. 

● Передний угол и качество резки

Передний угол ножниц — это наклон верхнего ножа слева направо. Ножницы могут иметь фиксированный или регулируемый передний угол, который оператор устанавливает в зависимости от толщины обрабатываемого металла.

Усилие, необходимое для резки материала, зависит от толщины и угла наклона верхнего лезвия. С увеличением толщины металла усилие сдвига растёт очень быстро. Например, лист мягкой стали толщиной 3/8 дюйма всего на 50% толще листа стали толщиной 1/4 дюйма, но усилие сдвига увеличивается на 225% при том же угле наклона.

Увеличение переднего угла значительно снизит нагрузку, но приведёт к снижению качества обрезаемого материала из-за увеличения скручивания и прогиба. Важно отметить, что многие продаваемые по всему миру ножницы имеют облегчённую конструкцию с регулируемым передним углом. Как правило, передние углы очень большие, что приводит к снижению качества обрезаемого материала из-за скручивания и прогиба.

Большие передние углы увеличивают:

Скручиваем и сгибаем отрезанный кусок материала.

Требования к длине хода, таким образом, снижают количество циклов в минуту.

Потери материала, который был деформирован без возможности восстановления, или ненужная трата времени на повторное выпрямление

● Почему важен регулируемый зазор между лезвиями

Зазор между лезвиями — это расстояние между верхним и нижним лезвиями ножниц при их соприкосновении в процессе резки. Для оптимального качества резки зазор между верхним и нижним лезвиями должен составлять примерно 7% толщины материала.

При слишком большом зазоре между лезвиями на срезаемых кромках останутся заусенцы. При недостаточном зазоре на срезаемых кромках будут двойные пропилы.

Оптимальная настройка лезвий обеспечит чистое измельчение материала. Большинство ножниц оснащены ручной или электрической системой очистки лезвий, однако в некоторых случаях их настройка может быть неудобной или иметь ограниченные возможности регулировки.

Часть 3. Факторы, влияющие на точность реза

A) Провисание пластины

Задний упор не может измерить величину провисания от кромки ножа до упора. В результате провисания длина отрезаемых деталей превышает установленную задним упором длину. Эта проблема особенно актуальна при резке тонколистового материала, и для обеспечения высокой точности может потребоваться система поддержки листа.

B) Установка зазора между лезвиями

Настройка зазора между лезвием и нижним ножом влияет на положение точки реза. Планка заднего упора регулируется для измерения расстояния от неподвижного нижнего ножа. Однако при увеличении зазора между лезвием и нижним ножом для более толстых металлов точка реза также отдаляется от ножа.

C) Острота лезвия

Качество реза напрямую зависит от остроты лезвий. Тупые лезвия оставляют неровные края.

D) Техническое обслуживание заднего упора

Для достижения постоянной высокой точности заднего упора необходимо регулярное профилактическое обслуживание, включая смазку и повторную регулировку параллельности планки упора.

● Скос реза

Кромки реза могут быть скошены в зависимости от настройки зазора между лезвиями. Фактически, длина отрезанного куска может отличаться на несколько тысячных дюйма при измерении сверху, снизу или посередине реза. Скос реза более заметен на более толстых заготовках.

Часть 4. Ножницы

● Классификации

Большинство производителей ножниц выпускают разнообразные лезвия в соответствии с различными классификациями.

Самое твёрдое лезвие в продаже — D2, но его следует предлагать только для ножниц с шириной лезвия 1/4 дюйма (6 мм) или более лёгких из-за отсутствия амортизирующих свойств. Хотя это лезвие дольше сохраняет остроту, чем другие типы, оно также хрупкое и подвержено растрескиванию или сколам при резке твёрдых металлов или материалов большей толщины.

Распространенная классификация лезвий — «High Carbon High Chrome». Хотя это лезвие не такое твёрдое, как D2, оно обеспечивает хорошую износостойкость при резке до 3/8 дюйма (9 мм) включительно. Это лезвие также подвержено растрескиванию и сколам при резке твёрдых металлов или более толстого материала. Ножницы с номинальной толщиной 1/2 дюйма (1,2 мм) и более следует всегда продавать с лезвиями из высокоуглеродистой стали с ударопрочностью. Ударопрочность лезвия не позволяет сохранять остроту режущей кромки так же долго, как D2 или HCHC, но оно обеспечивает необходимую ударопрочность, чтобы выдерживать нагрузку от более тяжёлых листов.

Некоторые производители лезвий также предлагают промежуточное лезвие, называемое модифицированным высокоуглеродистым лезвием с высоким содержанием хрома. Такое лезвие обладает необходимой твёрдостью и ударопрочностью, что позволяет минимизировать проблему сколов при резке таких металлов, как нержавеющая сталь или листы T1.

Достижение максимального срока службы лезвия

Острота лезвия крайне важна для достижения высочайшего качества реза. Тупым лезвиям придётся глубже проникать в материал, прежде чем получится чистый срез. Это ухудшает качество реза и увеличивает давление резки. Срок службы лезвия определяется двумя факторами: типом обрабатываемого материала и количеством циклов резки. Более твёрдые материалы, такие как пластины T1 и нержавеющие стали, соответственно сокращают срок службы лезвия. Чтобы обеспечить долговечность лезвий ножниц, следует соблюдать следующие правила:

Не режьте металл по обгоревшим краям.

Не режьте круглый пруток

Не разрезайте материал сверх номинальной грузоподъемности ножниц.

Не режьте тупыми или закругленными поверхностями с острыми краями. 

Не производите стрижку с неправильными настройками зазора лезвий.

Часть 5. Достижение более высокой производительности

● Конвейер-ножницы / Штабелер

Самый простой вопрос, который задают заказчики, изучая назначение конвейера/штабелера: «Сэкономит ли эта система время и деньги?» При обычной резке один (или несколько) человек требуется для извлечения отрезанного листа из-под ножниц, укладки его в штабель и удаления отходов. Система конвейера/штабелера делает это автоматически, тем самым исключая необходимость в отдельном человеке (или людях), необходимом для этой операции. Экономия средств весьма существенна, особенно если требуется резка в процессе производства. 

Исследование времени, показывающее одного оператора ножниц, который… режет требуемый материал, затем собирает материал из-за ножниц, складывает пластины и разделяет обрезки… дало следующую разбивку:

Подача …………………………………..30%

Фактическая стрижка ………………….…5%

Выгрузка и укладка ………………65%

Использование стоимости труда $30.00 в час приведет к следующей разбивке:

Подача …………………………$ 9.00

Стрижка ……………………………1.50

Выход ……………………………19.50

Из этого исследования ясно видно, что автоматическая система конвейера/укладчика обеспечит отличную окупаемость инвестиций.

● Передний калибр с ЧПУ

Существует очень мало систем ЧПУ для торцевого упора, предназначенных для резки. Однако, если требуется высокопроизводительная резка или резка на разную ширину из одного куска материала, следует рассмотреть возможность использования торцевого упора с ЧПУ.

Возможность программирования количества резов и размеров ширины позволит существенно сэкономить время при необходимости высокопроизводительной резки.

Однако следует помнить, что одно только торцевое измерение с ЧПУ обеспечивает ограниченное увеличение производительности… поскольку удаление материала по-прежнему составляет большую часть процесса резки. (Анализ процентных долей подачи, резки и выгрузки см. в разделе «Конвейер/укладчик ножниц».)

Передняя калибровка позволяет добиться более высокой точности резки по сравнению со стандартной резкой, поскольку материал ровно ложится на передние опоры и обеспечивает точное измерение до кромки ножа. При обычной резке без передней калибровки или опоры для листа, удерживающей опорный элемент, материал будет провисать, не достигнув упора, что приводит к некоторым неточностям.

● Варианты заднего упора

Задние упоры на ножницах варьируются от простых механических счетчиков до систем с ЧПУ.

Важно учитывать все функции заднего упора и ознакомиться с различными функциями, экономящими время. Например, кнопка «Перейти в позицию» на заднем упоре — отличная функция, экономящая время. Возможность быстро установить нужное значение заднего упора и нажать кнопку «Перейти в позицию» позволит оператору позиционировать металл, пока измерительная линейка перемещается в нужное положение.

Некоторые системы измерения имеют встроенную память для хранения программ, а также возможность пошаговой последовательной резки. Это может существенно сэкономить время во многих областях применения.

● Высокоскоростные циклы

Производители ножниц обычно предлагают высокоскоростные гидравлические комплекты. Хотя сам цикл резки составляет лишь небольшую часть от общего объема работ, этот вариант следует рассмотреть для производственных ножниц.

Часть 6. Вопросы безопасности

Безопасность в механическом цехе регулируется правилами и директивами OSHA и ANSI.

В Канаде вопросы безопасности регулируются Законом о компенсациях работникам.

Информацию об этих организациях можно найти в Руководстве по безопасности, Глава 1, страницы 6–9.

В машины Shear встроено множество функций безопасности. Более подробную информацию можно найти в Главе 2, на страницах 18–21 Руководства по технике безопасности.

К числу таких функций относятся: электрическая защита от перегрузки, ручной выключатель, концевые выключатели, предохранительный клапан для предотвращения перегрузки рамы и гидравлической системы, а также гидравлический уравновешивающий клапан, который не допускает опускания плунжера под действием собственного веса. 

Ножницы оснащены защитным кожухом лезвия, соответствующим требованиям OSHA, ножным переключателем с ножной крышкой и защелкой и имеют три режима работы: толчковый, автоматический и ручной.

Часть 7. Вопросы, которые следует задать потенциальному покупателю

● Какую максимальную толщину материала вы будете резать?

Многие покупатели всё ещё выбирают машины меньшего размера, надеясь, что смогут разрезать короткий кусок материала, толщина которого превышает номинальную. Помните, что сила резания возникает в точке реза. Установка инструмента, превышающего номинальную, затормозит работу ножниц и создаст чрезмерное давление на лезвия.

● Какие марки металла вы будете резать?

Материалы сильно различаются по пределу прочности на растяжение и пределу текучести. Все ножницы рассчитаны на определенную нагрузку по отношению к мягкой стали. Однако крайне важно знать номинальную нагрузку на растяжение. Например, лист мягкой стали толщиной 1/4 дюйма может иметь твёрдость на растяжение 75 000 фунтов на квадратный дюйм, но сам нож может быть рассчитан на прочность на растяжение только 60 000 фунтов на квадратный дюйм толщиной 1/4 дюйма. Руководство по определению нагрузки на сдвиг для других металлов, таких как нержавеющая сталь, алюминий и стальной лист класса T1, см. в «Таблице допустимой нагрузки на сдвиг» на стр. 4.10.

● Какова конструкция и вес ножниц?

Легкие ножницы с рельсовыми столами оставляют желать лучшего в долгосрочной перспективе. Точность сквозной резки сложно поддерживать из-за повышенного горизонтального прогиба станины и ползуна на более лёгких ножницах. Кроме того, работа на рельсовом столе затруднительна, особенно при резке небольших деталей.

● Какой передний угол сдвига обеспечивает максимальную грузоподъемность?

Многие ножницы, особенно офшорные, продаются с регулируемым углом наклона. Угол наклона при максимальной нагрузке, как правило, очень высокий, что приводит к трём нежелательным последствиям:

Увеличенный изгиб и скручивание куска материала.

Более медленное время цикла при номинальной производительности из-за необходимости большей длины хода.

Дополнительное время требуется для установки передних углов для различных толщин металла.

● Какова функциональность заднего упора?

Конечные пользователи должны иметь четкое представление обо всех функциях заднего упора на ножницах, включая простоту установки нужного числа, программируемость, длину хода и функции ограничителя обратного хода, такие как возможность подъема при максимальном ходе.

● Какие дополнительные функции требуются?

Необходимо определить и учесть все дополнительные функции, чтобы обеспечить надлежащую комплектацию ножниц. Рассмотрел ли заказчик конвейерную систему для извлечения пластин?

● Что такое гарантия на ножницы и доступность запчастей?

На новые ножницы предоставляется гарантия, однако важно ознакомиться с её условиями перед покупкой. Доступность запчастей также должна быть важным фактором для покупателя. Покупка неоригинальной машины по привлекательной цене вскоре потеряет свою привлекательность, если запчасти станут труднодоступными и дорогими.

Видеодемонстрация