Гибка листового металла теория

Обновлено: 21.09.2024

На сегодняшний день гибка листового металла осуществляется различными способами. Наибольшее распространение получили станки типа Press Brake. Популярность применения такой технологии обусловлена следующими особенностями.

На одном и том же оборудовании можно изготавливать детали различных конфигураций из различных материалов и различных толщин.
Высокая производственная гибкость — большинство деталей изготовляется без переналадки оборудования и смены инструмента. Более того, часто инструмент вообще не меняется, при этом в производстве может находиться большое количество деталей отличных как по конфигурации, так и по материалу/толщине.
Высокая производительность.
Низкая стоимость оборудования и себестоимость производства.
Применимость автоматизации процесса.

Вместе с тем, возможности такого технологического процесса не могут быть безграничными. Основными лимитирующим факторами или их сочетанием, являются:

свойства материала;
особенности инструмента;
знания и умения технологов и операторов;
возможности пресса.

Рассмотрим основные, наиболее важные, вопросы гибки листового металла на станках типа Press Brake.

Деформация металла

Гибка на листогибочных прессах основана на принципе 3 точек. Лист опирается на 2 точки матрицы. Пуансон давит на лист между 2 точками матрицы, образуя третью, центральную точку. По мере опускания пуансона, центральная точка листа опускается вместе с ним, а нижние боковые поверхности листа скользят по радиусам V-раскрытия матрицы. Материал несколько сжимается в месте давления пуансона и значительно растягивается с нижней стороны листа. Также, материал деформируется в месте скольжения по матрице — там остаются видимые или невидимые следы деформации (вдавливания).

Схематичное изображение деформации металла при гибке

Длина развертки в направлении, перпендикулярном линии гиба, всегда увеличивается. В связи с этим длину развертки делают меньше чем сумму всех бортов. Удлинение заготовки на каждом гибе зависит от:

толщины и типа материала,
угла гиба,
радиуса гиба (ширины V-раскрытия матрицы и радиуса пуансона),
направления проката.

Теоретический расчет всегда будет приближенным. Наиболее точный результат можно получить опытным путем. Для этого нужно взять несколько заготовок, например, 100x100. Отметить направление проката. Согнуть равное количество заготовок вдоль проката и поперек. Сделать замеры полученных бортов. Для каждой заготовки суммировать длины бортов и вычесть 100. Полученная разница и будет удлинением для заданных условий гибки. Сравнивая полученные результаты можно оценить следующее:

стабильность результатов,
влияние направления проката.

В большинстве случаев разницей в удлинении вдоль проката и поперек можно пренебречь. Однако, если требования к точности получаемых размеров очень высокие и/или количество гибов большое, то эту разницу следует учитывать при создании развертки и расположении ее на листе.

Отдельно нужно отметить тот факт, что чем больше нужно деформировать металл (уменьшение минимального борта, угла и радиуса гиба) тем большее воздействие потребуется. Здесь воздействие напрямую связно с давлением и моментом силы. Давление является отношением силы к площади, на которую она приложена. Таким образом, для увеличения воздействия необходимо прикладывать большее усилие на меньшей площади. Момент силы, в свою очередь, является произведением воздействующей силы на длину рычага приложения силы. Уменьшение минимального борта или радиуса гибки требует использования матрицы с меньшим V-раскрытием и, как следствие, меньшим рычагом приложения силы. Соответственно, при прочих равных, гибка на матрице с меньшим раскрытием требует приложения большей силы.

Схематичное изображение силы и рычага при гибке на матрицах с разным V-раскрытием

Гибка листового металла - методы и советы по проектированию [часть 1]

Гибка - одна из наиболее распространенных операций по изготовлению листового металла. Этот метод, также известен как прессование, отбортовка, гибка штампа, фальцовка и окантовка, этот метод используется для деформации материала до угловой формы.

Это достигается за счет приложения силы к заготовке. Сила должна превышать предел текучести материала для достижения пластической деформации. Только так можно получить стойкий результат в виде изгиба.

Какие методы гибки наиболее распространены? Как пружинистость влияет на изгиб? Что такое k-фактор? Как рассчитать допуск на изгиб?

Все эти вопросы обсуждаются в этом посте вместе с некоторыми советами по гибке.

Методы гибки:

Существует довольно много различных методов гибки. У каждого есть свои преимущества. Обычно возникает дилемма между стремлением к точности или простоте, в то время как последняя находит все большее применение. Более простые методы более гибкие и, что наиболее важно, для получения результата требуется меньше различных инструментов.

V-образный изгиб:

V-образная гибка является наиболее распространенным методом гибки с использованием пуансона и штампа. Она имеет три подгруппы - гибка на основе или нижняя гибка, «свободная» или «воздушная» гибка и чеканка. На воздушную гибку и гибку на основе приходится около 90% всех операций гибки.

Приведенная ниже таблица поможет вам определить минимальную длину фланца b (мм) и внутренний радиус ir (мм) в зависимости от толщины материала t (мм). Вы также можете увидеть ширину матрицы V (мм), которая необходима для таких характеристик. Для каждой операции нужен определенный тоннаж на метр. Это также показано в таблице. Вы можете видеть, что более толстые материалы и меньшие внутренние радиусы требуют большей силы или тоннажа. Выделенные параметры являются рекомендуемыми спецификациями для гибки металла.

График силы изгиба

Допустим, у меня есть лист толщиной 2 мм, и я хочу его согнуть. Для простоты я также использую внутренний радиус 2 мм. Теперь я вижу, что минимальная длина фланца для такого изгиба составляет 8,5 мм, поэтому я должен учитывать это при проектировании. Требуемая ширина матрицы составляет 12 мм, а тоннаж на метр - 22. Самая низкая общая производительность стенда составляет около 100 тонн. Линия гибки моей заготовки составляет 3 м, поэтому общая необходимая сила составляет 3 * 22 = 66 тонн. Таким образом, даже простой верстак, с достаточным количеством места, чтобы согнуть 3-метровые листы, подойдет.

Тем не менее, нужно помнить об одном. Эта таблица применима к конструкционным сталям с пределом текучести около 400 МПа. Если вы хотите согнуть алюминий , значение тоннажа можно разделить на 2, так как для этого требуется меньше усилий. С нержавеющей сталью происходит обратное - требуемое усилие в 1,7 раза больше, чем указано в этой таблице.

Нижнее прессование:

При нижнем прессовании, пуансон прижимает металлический лист к поверхности матрицы, поэтому угол матрицы определяет конечный угол заготовки. Внутренний радиус скошенного листа зависит от радиуса матрицы.

По мере сжатия внутренней линии требуется все большее усилие для дальнейшего манипулирования ею. Нижнее прессование позволяет приложить это усилие, так как конечный угол задан заранее. Возможность приложить большее усилие уменьшает пружинящий эффект и обеспечивает хорошую точность.

Разница углов учитывает эффект пружинящего отката

При нижнем прессовании важным этапом является расчет отверстия V-образной матрицы.

Ширина проема V (мм)
Метод / Толщина (мм)	0,5…2,6	2,7…8	8,1…10	Более 10
Нижнее прессование	6т	8т	10т	12т
Свободная гибка	12. 15т
Чеканка	5т

Экспериментально доказано, что внутренний радиус составляет около 1/6 ширины проема, что означает, что уравнение выглядит следующим образом: ir = V/6.

Воздушная гибка:

Частичная гибка, или воздушная гибка, получила свое название от того факта, что обрабатываемая деталь фактически не касается деталей инструмента полностью. При частичном гибе заготовка опирается на 2 точки, и пуансон толкает изгиб. По-прежнему обычно выполняется на листогибочном прессе, но при этом нет фактической необходимости в боковом штампе.

Воздушная гибка дает большую гибкость. Допустим, у вас есть матрица и пуансон на 90°. С помощью этого метода вы можете получить результат от 90 до 180 градусов. Хотя этот метод менее точен, чем штамповка или чеканка, в его простоте и заключается его прелесть. В случае, если нагрузка ослабнет, и упругая отдача материала приведет к неправильному углу, его легко отрегулировать, просто приложив еще немного давления.

Конечно, это результат меньшей точности по сравнению с нижним прессованием. В то же время большим преимуществом частичной гибки является то, что для гибки под другим углом не требуется переналадка инструмента.

Чеканка:

Раньше чеканка монет была гораздо более распространена. Это был практически единственный способ получить точные результаты. Сегодня техника настолько хорошо контролируема и точна, что такие методы больше не используются.

Чеканка при гибке дает точные результаты. Например, если вы хотите получить угол в 45 градусов, вам понадобятся пуансон и матрица с точно таким же углом. Не о чем беспокоиться.

Почему? Потому что штамп проникает в лист, вдавливая углубление в заготовку. Это, наряду с большим усилием (примерно в 5-8 раз больше, чем при частичной гибке), гарантирует высокую точность. Проникающий эффект также обеспечивает очень маленький внутренний радиус изгиба.

U-образная гибка:

U-образная гибка в принципе очень похожа на V-образную. Есть матрица и пуансон, на этот раз они имеют U-образную форму, что приводит к аналогичному изгибу. Это очень простой способ, например, гибки стальных U-образных каналов, но он не так распространен, поскольку такие профили также можно производить с использованием других, более гибких методов.

Ступенчатая гибка:

Ступенчатая гибка - это, по сути, многократная V-гибка. Этот метод, также называемый гибовкой вразбежку, использует множество последовательных V-образных изгибов для получения большого радиуса заготовки. Окончательное качество зависит от количества изгибов и шага между ними. Чем их больше, тем более гладким будет результат.

Валковая гибка:

Валковая гибка используется для изготовления труб или конусов различной формы. При необходимости может также использоваться для изгибов с большим радиусом. В зависимости от мощности машины и количества рулонов можно выполнять один или несколько изгибов одновременно.

При этом используются два приводных ролика и третий регулируемый. Этот ролик движется за счет сил трения. Если деталь необходимо согнуть с обоих концов, а также в средней части, требуется дополнительная операция. Это делается на гидравлическом прессе или листогибочном станке. В противном случае края детали получатся плоскими.

Гибка с вытеснением:

При гибке с вытеснением листовой металл зажимается между прижимной подушкой и штампом для протирания. Форма штампа для протирки, расположенного внизу, определяет угол получаемого изгиба. После того, как металлический лист был надежно зажат, перфоратор опускается на свисающий конец металлического листа, заставляя его соответствовать углу протирочной матрицы. Конечным результатом обычно является чеканка металлического листа вокруг протирочного штампа.

Ротационная гибка:

Другой способ - ротационная гибка, она имеет большое преимущество перед гибкой вытеснением или V-образной гибкой - она не царапает поверхность материала. На самом деле, существуют специальные полимерные инструменты, позволяющие избежать каких-либо следов от инструмента, не говоря уже о царапинах. Ротационные гибочные станки также могут сгибать более острые углы, чем 90 градусов. Это очень помогает с общими углами.

Наиболее распространенный метод - с двумя валками, но есть также варианты с одним валком. Этот метод также подходит для производства U-образных каналов с близко расположенными фланцами, так как он более гибкий, чем другие методы.

Возврат при сгибе:

При сгибании заготовка естественным образом немного отскакивает после подъема груза. Следовательно, эту величину необходимо компенсировать при изгибе. Заготовка изгибается под необходимым углом, поэтому после упругого возврата она принимает желаемую форму.

Еще один момент, о котором следует помнить, - радиус изгиба. Чем больше внутренний радиус, тем больше пружинящей эффект. Острый пуансон дает маленький радиус и снимает пружинящий эффект.

Почему происходит пружинение? При сгибании деталей сгиб делится на два слоя разделяющей их линией - нейтральной линией. С каждой стороны происходят разные физические процессы. «Внутри» материал сжимается, «снаружи» - вытягивается. Каждый тип металла имеет разные значения нагрузок, которые они могут воспринимать при сжатии или растяжении. И прочность материала на сжатие намного превосходит прочность на разрыв.

В результате, на внутренней стороне труднее достичь постоянной деформации. Это означает, что сжатый слой не деформируется окончательно и пытается восстановить свою прежнюю форму после снятия нагрузки.

Допуск на изгиб

Если вы проектируете гнутые детали из листового металла в программе CAD, которая имеет специальную среду для работы с листовым металлом, используйте ее. Она существует не просто так. При выполнении изгибов она учитывает спецификации материалов. Вся эта информация необходима при изготовлении плоского шаблона для лазерной резки.

Длина дуги нейтральной оси должна использоваться для расчета развертки.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Гибка листового металла - методы и советы по проектированию [часть 2]

Если вы сами создаете чертежи, вам нужно знать следующее. Процесс гибки удлиняет материал. Это означает, что нейтральная линия или ось, о которой мы говорили в предыдущей статье, на самом деле находится не посередине материала. Но плоская деталь должна быть сформирована в соответствии с нейтральной линией. И для нахождения ее положения требуется коэффициент k.

Коэффициент K - это эмпирическая константа, то есть его значение было определено в результате испытаний. Он варьируется в зависимости от материала, его толщины, радиуса изгиба и метода гибки. По сути, коэффициент k смещает нейтральную линию, чтобы обеспечить плоский рисунок, отражающий реальность. Используя его, вы получаете допуск на изгиб, который, по сути, является длиной изогнутой нейтральной оси.

Первую часть данной статьи вы можете найти в нашем блоге по ссылке. Примечание: данная статья является переводом.

Формула коэффициента K:

Формулы припусков на изгиб:

Для изгибов от 90 до 165 градусов формула имеет вид:

Для изгибов более 165° нет необходимости рассчитывать припуски на изгиб, так как нейтральная ось остается практически посередине детали.

Для расчета плоской детали необходимо использовать длину дуги нейтральной оси

Расчет допуска на изгиб:

Допустим, у вас есть деталь, похожая на ту, что на изображении выше - у нее прямая ножка 20 мм и другая 70 мм. Угол изгиба составляет 90°, толщина листа - 5 мм, а внутренний радиус - 6 мм. Мы хотим узнать конечную длину детали. Во-первых, мы должны начать с коэффициента k:

Другой способ определения коэффициента k - следовать "правилу большого пальца". Просто выберите коэффициент k в соответствии с вашим материалом из приведенной ниже таблицы. Это дает достаточно точные результаты для большинства случаев.

Теперь мы можем перейти к припускам на изгиб:

Для получения окончательной длины мы просто прибавляем две длины ног к припуску на подгибку:

Советы по гибке листового металла:

Итак, я поговорил с нашим опытным менеджером по продажам, который знает толк в гибке листового металла. Он загорелся и решил воспользоваться возможностью и поделиться своими знаниями о гибке листового металла. Таким образом, он привел список распространенных ошибок и решений, как их избежать.

Минимальная длина фланца:

Существует минимальная длина фланца, как уже говорилось ранее. Для ориентировки смотрите таблицу изгибающих усилий. В зависимости от толщины выбирается ширина штампа. Если вы разработаете слишком короткий фланец, он будет неловко "проваливаться" в щель, и вы не получите желаемого результата.

Боковые стороны с фаской:

Фаска должна заканчиваться перед основанием детали

Если вы хотите сделать фланец с фаской на одном или двух концах, предыдущее правило о минимальной длине фланца остается в силе. Фаски должны оставлять достаточно места для выполнения правильных изгибов, иначе фланец будет выглядеть деформированным, и никто не будет удовлетворен.

Расстояние от отверстия до изгиба:

Близко расположенные отверстия могут деформироваться

Если отверстия расположены слишком близко к изгибу, они могут деформироваться. Круглые отверстия не так проблематичны, как другие типы, но болты все равно могут не пройти. Опять же, смотрите диаграмму изгибающего усилия для минимальных размеров фланца и размещайте отверстия дальше, чем минимальные.

Симметрия:

Чтобы избежать путаницы, прямоугольное отверстие может быть с обеих сторон

Существует большая опасность при изготовлении деталей, которые почти симметричны. Если возможно, делайте их симметричными. Если деталь почти симметрична, оператор гибочного пресса может запутаться. Результат? Ваша деталь будет согнута в неправильном направлении.

Заклепочные гайки:

Заклепочная гайка на пути гибочного инструмента

Если вы используете заклепочные гайки вблизи линии изгиба, известно, что их установка перед изгибом хороша для обеспечения его применимости. После изгиба отверстия могут деформироваться. Тем не менее, убедитесь, что гайки не будут мешать инструментам при гибке.

Маленькие фланцы для больших деталей:

Небольшой изгиб в конце большой детали может привести к трудностям

Лучше отказаться от маленьких фланцев на больших и тяжелых деталях. Это очень усложняет производство, и может потребоваться ручная обработка, которая обойдется дороже, чем простая механическая. В результате, если есть возможность, лучше выбрать альтернативное решение.

Сгибы рядом друг с другом:

Проверьте таблицу изгибающих усилий для минимальной длины фланца

Если вы хотите включить последовательные изгибы, проверьте, выполнимо ли это. Проблема возникает, когда вы не можете установить уже согнутую деталь на штамп. Если изгибы направлены в одну сторону - U-образный изгиб, - то общее правило заключается в том, что промежуточная часть должна быть длиннее фланцев.

Разместите изгибы на одной линии:

Эта часть нуждается в многочисленных корректировках.

Лучше всего проектировать изгибы на одной линии, если у вас есть несколько фланцев подряд. Имея это в виду, вы можете свести количество операций к минимуму. В противном случае оператору необходимо вносить корректировки для каждого отдельного изгиба, а это означает потерю времени и денег.

Линия изгиба параллельна стороне:

Такой вид линий сгиба приводит к неточным результатам

Как говорится в заголовке. Для целей позиционирования должна быть параллельная сторона вашей линии изгиба. Если её нет, выравнивание детали станет настоящей головной болью, и в итоге вы можете получить неудовлетворительный результат.

Рельеф изгиба:

Рельеф изгиба необходим

Для достижения наилучшего результата рекомендуется сделать не просто небольшой разрез лазером, а настоящий вырез по бокам будущего фланца - который должен быть рельефом изгиба. Ширина такого надреза должна превышать толщину материала. Это гарантирует отсутствие разрывов и деформаций при окончательном изгибе. Другой хорошей практикой здесь является включение небольших радиусов в рельефы изгиба, поскольку они также снимают напряжение материала.

Сгибание коробки:

Небольшие зазоры гарантируют выполнение работы

При сгибании коробки необходимо оставлять небольшие зазоры между фланцами. В противном случае последний сгиб может врезаться в существующие, ломая всю конструкцию.

Проверьте плоский шаблон:

Следует помнить о том, что время от времени нужно переключать вид CAD на плоский шаблон. В этом есть много плюсов. Во-первых, если вы увлечетесь фланцами, в итоге может получиться что-то, что не может существовать в плоской схеме. А то, что не может существовать в плоской схеме, не может существовать и в любой другой.

Измерьте макет. Возможно, вы сможете скорректировать конструкцию для оптимальной посадки. Старайтесь не брать лист большего размера, если меньший размер находится в пределах досягаемости. Может быть, вы сможете уместить 2 детали на одном листе, если просто убавите несколько миллиметров? Это отразится на окончательной цене проекта.

Эмпирическое правило для минимального радиуса изгиба:

Будьте проще. Что может быть проще, чем выбрать внутренний радиус (ir), равный толщине материала. Это позволяет избежать последующих проблем, излишних раздумий и глупых ошибок. Уменьшение радиуса ниже этого значения может привести к проблемам. Больший радиус только усложнит некоторые другие расчеты.

Направление изгиба:

Изгиб перпендикулярно прокатке

Не следует проектировать изгибы в том же направлении, в котором производилась прокатка материала. Это особенно важно для алюминия. Конечно, все мы знаем алюминиевые корпуса с 4 сторонами, которые подразумевают гибочные операции, противоположные тем, что мы предлагаем. Тем не менее, лучше избегать этого, если возможно. Результатом могут стать неровные поверхности или даже трещины.

Хотя инженеры-производители заботятся о том, чтобы замечать такие вещи, полезно замечать их самостоятельно. Это помогает учесть расход материала.

Загиб кромок:

Оставляйте внутренний радиус, если это возможно

Если вы хотите укрепить края металлического листа, то загиб кромок - отличный вариант. Тем не менее, здесь применимы некоторые советы. Лучше оставить небольшой радиус внутри загиба. Для полного разрушения радиуса требуется большая мощность и тоннаж. Кроме того, это подвергает материал опасности растрескивания. Оставление радиуса, напротив, снимает эту опасность.

Оцените материал:

Обычные тонкие листы конструкционной стали толщиной 1. 3 мм могут выдержать практически все. После этого необходимо провести исследование. Некоторые материалы гораздо более капризны в обращении с ними. Получение хорошего результата зависит от ваших знаний и от помощи, которую может оказать ваш инженер-технолог.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Краткая теория резки и гибки листового металла

Ниже Вы найдете полезную информацию для определения оптимальных качественных параметров инструмента для операций гибки и резки листового металла.

ПРОЦЕСС ГИБКИ

Большинство процессов обработки листового металла, включают формообразование заготовки. Различные типы процессов гибки широко используются в широком спектре продукции: автомобильные компоненты, мебель, двери, детали для железнодорожного транспорта, строительства, авиации, электроники, телефонии, судостроения и т.д.. Мы можем сказать с полным основанием, что процесс гибки листов найдет свое место в подавляющем большинстве продукции. Несмотря на кажущуюся простоту, процесс гибки является весьма сложной производственной технологией, которую требуется понимать, и грамотно использовать в производстве.

Гибка — пластическое деформирование листового металла под действием внешней силы.

εp = пластическая деформация,
εe = обратное пружинение.

При промышленном изготовлении деталей, одной из важнейших задач является обеспечение жестких геометрических допусков в готовой продукции. Идеальный гиб определяется тремя основными факторами:

• Точный угол гиба (ß теоретический против ß реального),
• Постоянный угол гиба на всей длине детали,
• Плоскостность отгибаемой полки по всей длине гиба.

“ВОЗДУШНАЯ” ИЛИ СВОБОДНАЯ ГИБКА

Среди процессов гибки V-типа, “воздушная” гибка является наиболее простым методом и широко используется в широком диапазоне производственных процессов. Процесс “воздушной” гибки обеспечивается точным перемещением пуансона по отношению к V-образной матрице. Таким образом, листовой металл сгибается, создавая угол в точке контакта между пуансоном и листом. Листовой металл имеет 3 точки контакта с пуансоном и матрицей. Угол гиба определяется тем, насколько глубоко пуансон вошел внутрь матрицы. Обратное пружинение компенсируется увеличенным ходом пуансона, что позволяет листу вернуться к требуемому углу гиба (перегиб листа) после снятия нагрузки. Преимуществами “воздушной” гибки являются: низкое усилие гибки, возможность гибки очень толстых листов и возможность получения различных углов гибки используя одни и те же инструменты. Эти преимущества делают этот метод менее дорогим и более гибким. “Воздушная” гибка характеризуется сложностью достижения точного угла в связи с наличием эффекта обратного пружинения, а также необходимостью использовать высокотехнологичные прессы, чтобы гарантировать отличную точность гибки.

Таблицы расчета усилия F при «воздушной» гибке.

, где
F — требуемое усилие на 1 м пуансона, тонн
r — внутренний радиус, мм.,
b — минимальной высоты отогнутой полки, мм.,
g — толщина материала, мм.,
V — ширина ручья (раскрытия матрицы), мм.

Пример: Листовая сталь с пределом прочности RM 430-500 МПа с толщиной 6 мм можно согнуть на размере матрицы V=50 мм, минимальная кромка — 35 мм, внутренним радиусом 8 мм, необходимое усилие гибки составит 48 тонн на метр пуансона.

Соответственная таблица для нержавеющей стали…

Для более конкретного случая воспользуйтесь файлом: Расчет требуемого усилия гибки

КАЛИБРОВКА ИЛИ ЧЕКАНКА (гибка до полного касания инструментов)

При использовании метода чеканки, пуансон через лист полностью касается матрицы, это обеспечивается тем, что поверхности пуансона и матрицы повторяют друг друга. Чеканка в основном используется для изготовления деталей с углом 90 градусов на тонком листе, где требуется малый радиус гиба. Гиб обеспечивается, прессованием детали в матрице, так что листовой металл точно повторяет профиль матрицы. Учитывая сильную пластическую деформацию обратное пружинение сведено к минимуму. Преимуществами данного метода являются высокая точность угла, минимальное обратное пружинение, возможность получать минимальный радиус гиба. Основными недостатками метода являются необходимость наличия наборов инструментов для каждого угла и радиуса, а также необходимость использования увеличенного усилия (в 3-10 раз по сравнению с “воздушной” гибкой).

ПЛЮЩЕНИЕ

Как правило, метод применяются для увеличения жесткости детали и для создания безопасной кромки. Процесс выполняется в 2 шага: сначала предварительная гибка с углом 26 ° -35 ° (“воздушная” гибка), оконча-тельное плющение, полностью или частичное, в зависимости от приложенного усилия.

ПРОЦЕСС ГИЛЬОТИННОЙ РЕЗКИ

Гильотинная резка представляет собой процесс прямолинейной резки листового металла. Материал разрезается между противоположными кромками двух лезвий. Предварительно лист фиксируется с помощью прижимных цилиндров. Во время процесса резки подвижное лезвие двигается по отношению к неподвижному лезвию с определенным зазором между ними, который определяется условиями резки. Подвижное лезвие может быть установлено под углом по отношению к неподвижному для того, чтобы резка велась последовательно от одной стороны к другой, этот угол называется углом между лезвиями, и это уменьшает усилие резки, но увеличивает ход подвижного лезвия.

Что касается самой гильотины, то, машина состоит из станины со столом, системы прижима листа, верхнего и нижнего лезвия и заднего упора. Задний упор обеспечивает требуемый размер отрезаемой детали.

Задний угол верхнего лезвия незначительно влияет на усилие резки. При использованием двух лезвий с четырьмя режущими кромками требуется более высокое усилие резки, чем когда верхняя лезвие отшлифованы с небольшим задним углом, этот угол, как правило, не более 3°.

Угол между лезвиями значительно влияет на усилие резки и влияет на дефекты, которые возникают при резке узких полос. Данный угол — менее 3°.

Зазор между лезвиями — это расстояние (перпендикулярное) между лезвиями. Чистота резки зависит от толщины листа и прочности материала. Точные значения зазора должны быть определены для каждого конкретного случая. Если зазор слишком маленький, то наблюдается увеличенный износ лезвий: затраты на переточку инструмента и усилие резки будет выше. Если зазор слишком большой, то материал сминается между двумя лезвиями. В результате отрезаемая кромка будет с увеличенным конусом и большими пластическими деформациями. Зазор — ключевой фактор для получения качественной кромки.

Дефекты готовых изделий из листового металла в результате резки:

дефект скручивания,
дефект саблевидности,
дефект изгиба
дефект непрямолинейной кромки.

ДЕФЕКТ САБЛЕВИДНОСТИ

Этот дефект выражается в изгибе отрезанной детали в плане (поверхность остается плоской) после резки. Это связано с шириной детали, ее толщиной, прочности материала и направления линий прокатки (остаточные напряжения). Для уменьшения этого дефекта рекомендуется использовать меньший угол между лезвиями и выполнять резы вдоль направления линий прокатки.

ДЕФЕКТ СКРУЧИВАНИЯ

Этот дефект выражается в скручивании готовой детали вдоль ее оси после резки. Этот дефект возникает обычно,при резке узких полос. Условия резки, которые усиливают этот дефект, связаны с геометрией листового металла (большая толщина, малая ширина, короткая длина), характеристик материала (мягкий материал, неравномерное распределение напряжений) и, конечно, параметры резки (большой угол между лезвиями, высокая скорость резки).

ДЕФЕКТ ИЗГИБА

Этот дефект выражается в изгибе отрезанной детали (деталь не плоская), после резки. Этот дефект обусловлен углом между лезвиями и жесткостью заготовки. Для уменьшения этого дефекта рекомендуется использовать меньший угол между лезвиями и поддерживать отрезаемую заготовку.

ДЕФЕКТ НЕПРЯМОЛИНЕЙНОЙ КРОМКИ

Разрезаемый материал пластически деформируется в очень небольшой области, которая формирует остаточную деформацию. Область чистой кромки, где верхний нож проникает в материал до образования трещин, которые в свою очередь ведут к образованию грубой и нерегулярной поверхности известной как область трещин. Область трещин распространяется до области заусенцев, которые появляются на завершающем этапе резки и зависят от зазора, характеристик металла и состояния инструмента.

Специфика гибки листового металла на гидравлическом листогибочном оборудовании

Выполнять гибку листового металла можно различными способами. Однако наиболее распространенным и универсальным методом получения трехмерных изделий из металлического листа является использование гидравлических листогибочных прессов с вертикальной гибочной балкой.

Главные задачи, которые должны решаться в процессе гибки — достижение максимальной точности радиуса и угла в месте гиба и соблюдение точного размера полок детали в диапазоне заданных допусков. Установка детали осуществляется на матрицу и позиционируется против упоров в горизонтальном положении.

Необходимый угол гибки достигается за счет глубины проникновения в матрицу пуансона, вдавливающего в нее заготовку. Радиус при этом зависит от расстояния между кромками матрицы (при ее раскрытии) и радиуса пуансона.

Следует понимать, что на такие ключевые параметры гибки, как глубина проникновения пуансона, открытие матрицы и усилие прямое влияние оказывают глубина гиба и механические характеристики самого материала. В особенности это имеет значение, если толщина и характеристики металла разнятся даже в пределах одной поставляемой партии.

Как правило, для достижения нужных радиуса и угла прибегают сразу к нескольким методам гибки. У каждого из них есть как преимущества, так и некоторые недостатки. При этом для всех методов очень важным является вопрос подбора наиболее подходящих инструментов. Именно от размеров и формы наладки «пуансон-матрица» во многом зависит возможность получения требуемых радиусов и углов. Детально остановимся на ключевых моментах только двух наиболее распространенных методов — адаптивном (гибка металла по трем точкам) и гибки в воздухе. Но перед описанием рассмотрим конструкцию и принцип работы современных листогибочных прессов.

Основными элементами конструкции листогибочного пресса являются:

станина;
гидравлические цилиндры;
нижняя балка со столом и специальной системой крепления матриц;
верхняя балка с системой крепления пуансонов, установленных на штоках гидроцилиндров;
система задних упоров, благодаря которой достигается базирование заготовки и нижней балки.

Штоки гидроцилиндров придают верхней балке движение в вертикальном направлении; при этом достигается необходимая глубина проникновения в матрицу пуансона. Задние упоры свободно перемещаются по глубине, вдоль линии гиба, и по высоте относительно линии гиба.

Листогибочная машина может оснащаться устройством передней поддержки листа, предусматривающим функцию его сопровождения во время процесса гибки.

В зависимости от способа контроля позиций и перемещения осей листогибочные прессы классифицируются на три категории:

прессы с ручным позиционированием осей;
прессы с управлением от ЧПУ-контроллера;
прессы с ЧПУ.

Приобретая гидравлический листогиб первых двух категорий, предприятие делает выбор в пользу достаточно бюджетных решений своих задач. При его покупке у заказчика, как правило, не возникает слишком много дополнительных вопросов. Чего не скажешь о станках с ЧПУ, требующих более обстоятельного подхода при выборе.

Критериев, на основании которых осуществляется подбор оборудования, будь то отрезные станки или гидравлические листогибы, может быть несколько. Они зависят от реальных производственных задач, качества выпускаемой продукции. В этой статье мы рассмотрим выбор листогибочных прессов исключительно с позиции их технических возможностей.

Верхняя балка пресса перемещается с учетом развиваемого усилия, скорости возврата, подхода и рабочего хода, длины гиба. Именно эти параметры оказывают первоочередное влияние на производительность. Однако самым важным параметром является все же точность позиционирования, так как от нее и зависит угол гиба. Почти все производители прессов обеспечивают контроль этого параметра за счет монтажа на боковых стойках оборудования оптических линеек. Необходимо, чтобы точность позиционирования обеспечивалась в пределах 0,01 мм. Это связано с тем, что изменение на данную величину приводит к возникновению ошибки в 1° при угле гиба в 135° (раскрытие матрицы составляет 4 мм). Чем меньше толщина и чем больше угол, тем большее влияние на точность угла оказывает точность позиции. Контроль качества передвижения верхней балки непосредственно связан с передвижением штоков правого и левого гидравлических цилиндров.

Важнейшей задачей производителей прессов является синхронизация позиционирования и перемещений. Если будет существовать разность позиций, то и угол изделия по длине гиба также будет разным. Помимо этого, запрограммировать можно и перекос верхней балки. Это требуется в том случае, если необходимо получить различные углы с правой и левой стороны линии гиба.

Перемещение и позиционирование верхней балки прессов тесно связаны с двумя их особенностями. Первая заключается во времени задержки и удержания усилия в нижней точке. Данное время оказывает непосредственное влияние на фиксацию угла и имеет важное значение при его коррекции и автоматическом контроле при адаптивной гибке. Вторая особенность состоит в компенсации раскрытия боковых стоек листогибочного пресса в момент положения усилия. Большинство производителей включают в базовую комплектацию своего оборудования скобы с конечными выключателями для этой коррекции.

Одна из осей станка, которая определяет компенсацию прогиба балок, влияет по всей длине гиба на постоянство угла. В момент приложения усилия верхней балки по вертикальным осям верхняя и нижняя балки прогибаются от середины к боковым сторонам. Вследствие этого вдоль линии гиба образуются разные углы. Чтобы как-то оптимизировать данный эффект, производители прибегают к различным системам компенсации прогиба, известным как «системы бомбирования». Принцип работы клиновой системы основывается на смещении верхней части стола по отношению к нижней; при этом происходит уменьшение угла клиньев от центра к краям стола.

Система волн схожа с клиновой, однако вместо клиньев в ней задействуется профиль волны. Кроме того, в нижней балке имеется система специальных вырезов, компенсирующих эффекты от возникающих прогибов балок. Другой вариант — система гидравлических цилиндров, которые встроены в нижнюю балку.

Существует 2 вида систем компенсации прогиба — с ручной установкой параметров и с ЧПУ. Листогибочные прессы с ЧПУ позволяют автоматизировать процесс гибки металла и сохранить в памяти оборудования информацию о материалах, деталях и их толщине. Систему компенсации прогиба целесообразно использовать в том случае, если длина гибки составляет более 2000 мм. С помощью данной системы можно получить постоянный угол по всей длине детали.

Рассказывая об изменениях положения системы компенсации прогиба балок и верхней балки, мы акцентировали внимание на позиции нижней точки пуансона. В свою очередь, позиции задних упоров по осям гарантируют базирование заготовки, что помогает определить размеры полок деталей. При выборе числа ЧПУ управляемых осей и конструкции задних упоров необходимо руководствоваться сложностью деталей, которые планируется выпускать. Сами производители предлагают множество вариантов решения данной проблемы. Наиболее простой и очевидный — перемещение двух упоров в сдвоенном виде и выставление упоров по осям в ручном режиме. Подобная схема упоров особенно эффективна в производстве несложных деталей, которые не требуют базирования на высоте. С помощью схемы ЧПУ сдвоенного перемещения упоров и с ручным перемещением по осям можно добиться автоматического позиционирования упоров и по высоте, и по глубине.

Все материалы обладают определенным коэффициентом пружинения и при деформации стремятся вновь принять свою первоначальную форму. При выполнении свободной гибки во время снятия усилия происходит открывание угла, поэтому он нуждается в корректировке. Как правило, оператор в момент запуска детали в производство выполняет первый гиб и измеряет полученный угол, после этого вводит коррекцию на разницу в угле. Затем следует новый гиб, очередное измерение угла и т.д., вплоть до получения необходимого. Таким образом, весьма актуальной является проблема получения необходимого угла гибки уже с первого раза.

Решить эту проблему можно несколькими способами. Прежде всего, необходимо выяснить требования к подобным устройствам или критерии выбора. У системы должен быть интерфейс с высокой скоростью передачи данных с ЧПУ, иначе процесс гибки будет проходить очень медленно. Помимо этого, сама система не должна препятствовать процессу гибки. Очень важно, чтобы она была достаточно функциональной, адаптирована для работы в сложных условиях и не зависела от изменений физических характеристик обрабатываемого материала (его твердости, толщины и т.д.) и уровня инструментальной оснастки.

Некоторые производители прибегают к лазерному контролю угла гибки. Этот метод основывается на проецировании на поверхность матрицы и полку детали большого числа лазерных точек. Точки проецируются камерами излучения, смонтированными по обеим сторонам нижнего стола.

В результате измерений в режиме реального времени получается угол. Все измерения поступают в ЧПУ, где происходит автоматическая корректировка угла. Система корректировки функционирует в двух режимах: контроля угла и измерения пружинения. В первом случае данные получаются на основе заложенной в ЧПУ величины пружинения. При измерении пружинения данные хранятся для дальнейшего использования в процессе изготовления деталей из этого материала.

Существует и другая система, принцип работы которой основан на применении встроенных в элементы инструментальной оснастки механических датчиков. Данная система, как и предыдущая, измеряет угол и выполняет его корректировку. Все операции производятся на основе полученной от датчиков информации.

Еще одна система позволяет обойтись без измерений угла в режиме реального времени. Она прецизионно измеряет уровень давления в гидравлической системе и определяет угол на основании позиции пуансона в нижней точке.

Отдельно необходимо упомянуть листогибочные прессы мощностью до 3–5 тысяч т и листогибочное оборудование в тандемном исполнении. Оборудование данного типа выпускает ограниченный круг производителей, так как на подобных станках весьма сложно реализовать перечисленные выше требования. В том случае, если необходимо добиться гибки длиной 10 м и более, целесообразнее использовать два тандемных пресса (работающих синхронно). Сами прессы при этом могут различаться усилием и длиной гиба. При расчете общего усилия нужно исходить из меньшего усилия на метр длины гиба.

Преимущества тандемной схемы заключаются в том, что прессы допускается применять как синхронно, так и каждый по отдельности. Отметим, что затраты на приобретение и оснащение тандемного решения (к примеру, два станка по 6 м с усилием 640 т каждый) ниже, чем на один пресс (длина гиба — 12 м, усилие — 1280 т).

В заключении отметим, что в настоящее время одними из наиболее востребованных гидравлических листогибочных прессов являются прессы бренда Abamet. Оно отличается надежностью, функциональностью и неприхотливостью в техническом и сервисном обслуживании. По соотношению цена-качество гидравлическое листогибочное оборудование Abamet ни в чем не уступает решениям многих известных производителей.

Читайте также: