Как выбрать инструмент для листогибочного пресса? – Полное руководство

Инструмент для листогибочного пресса часто ошибочно считается второстепенным аксессуаром в обработке металлов давлением, однако реальность совершенно противоположна. Несмотря на прогресс Пресс-тормоза в сложные, многоосевые и самостабилизирующиеся машины, важно понимать, что инструмент является единственным элементом, который напрямую взаимодействует с деталью в процессе гибки.

Различие между инструментами RFA, New Standard, European и American standard стало менее четким. Многие характеристики, необходимые для достижения высокопроизводительной гибки, проникли в различные типы инструментов. Независимо от выбранного инструмента и стиля зажима, крайне важно убедиться, что он удовлетворяет хотя бы нескольким фундаментальным требованиям.

Основные элементы инструмента листогибочного пресса

Высокая точность

Инструменты должны быть изготовлены с допусками в диапазоне 0,0004 дюйма. Это имеет решающее значение для достижения точности детали без подкладывания или других настроек во время настройки.

Сегментированные разделы

Они позволяют вам создавать различные длины из нескольких предварительно нарезанных частей. Маленькие части безопаснее и проще в обращении.

Самоудерживающаяся установка. 

Вы должны иметь возможность загружать инструменты при поднятом ползунке. Система крепления инструмента должна удерживать несколько деталей на месте до тех пор, пока не будет применено зажимное давление.

Самостоятельная посадка

При приложении зажимного давления пуансоны механически подтягиваются в положение. Это устраняет необходимость опускать пуансон в матрицу во время настройки.

Фронтальная загрузка 

Вы должны иметь возможность устанавливать инструменты с передней части машины. Это сокращает время настройки, поскольку вам больше не нужно тратить время на перемещение инструментов с конца листогибочного пресса. В большинстве случаев фронтальная загрузка также устраняет необходимость в вилочных погрузчиках и мостовых кранах.

Стандартные размеры

Инструменты общей высоты могут снизить необходимость в регулировке машины при смене работы. Передние опорные рычаги, высота заднего упора и устройства безопасности остаются на одном месте. А поскольку инструменты изготавливаются на одной высоте, вы можете добавлять готовые детали и быть уверенными, что они будут соответствовать вашим существующим инструментам.

Многие высококачественные инструменты для листогибочных прессов изготавливаются по метрическим стандартам. Так что номинальный размер V-образного отверстия 0,250 дюйма на самом деле составляет 6 мм или 0,236 дюйма. Более того, изгибы листового металла имеют слегка эллиптические радиусы углов, поэтому вам нужно только приблизиться, чтобы получить правильный результат. Для простоты имперские размеры округлены в этой статье.

Обратите внимание, что последующее обсуждение фокусируется на воздушной гибке, и на то есть веская причина. Тенденция заключается в отказе от донной обработки или чеканки и использовании воздушной гибки, когда это возможно. Однако следует помнить, что не все детали можно изготовить с использованием классических методов воздушной гибки.

Операторы по всей отрасли используют очень разный инструментарий для изготовления деталей похожего или идентичного качества. Множество операторов изготавливают приемлемые детали с помощью неправильного инструментария, потому что у них нет доступа к правильному инструменту. Они заставляют его работать; но «заставить его работать» неэффективно или невоспроизводимо, и это может серьезно затруднить рабочий процесс. Лучшие практики в выборе инструментария действительно должны иметь одну элегантно простую цель: добиться наилучшего качества деталей за минимально возможное время.

Какие инструменты вам нужны и почему?

Мастерской по техобслуживанию понадобятся и будут использоваться другие инструменты для листогибочного пресса, чем изготовителю по индивидуальному заказу. Поэтому, прежде чем углубляться в детали, определите свои потребности и бюджетные ограничения.

Например, вам могут понадобиться дополнительные инструменты для сокращения времени настройки. Вы можете следовать принципам бережливого производства и осознавать преимущества наличия отдельной библиотеки инструментов для каждого листогибочного пресса, и, следовательно, быть готовым инвестировать в дублирующие наборы инструментов, хранящиеся на станках. Вы не теряете драгоценное время настройки, ходя к инструментальному ящику и обратно и в других местах в поисках нужных инструментов. Дополнительным преимуществом здесь является то, что совместимость типа инструмента от станка к станку больше не требуется, поскольку инструменты, как правило, остаются на предназначенном для них станке (см. Рисунок 3).

Если вам нужно купить дополнительные дублирующие инструменты, чтобы расширить специальный инструментальный ящик каждого тормоза, выбрать их относительно просто. Вы часто найдете эти инструменты, расположенные в удобных местах, если они еще не находятся в прессах. Ищите инструменты с наибольшим износом — те, у которых блестящие, яркие рабочие поверхности. Корпус инструментов, скорее всего, тоже будет чистым и ярким. Ржавые, грязные инструменты на дне стойки — маловероятные кандидаты.

Выбор штампа

Чтобы получить максимальную отдачу от своих денег, выберите минимальное количество нижних штампов, которое будет покрывать весь диапазон толщин металла, формируемых вашим цехом. Мастерские с небольшим знанием племени, непредвиденными применениями и ограниченным бюджетом должны попробовать выбрать нижние штампы с помощью Правило 8×2.

Сначала определите диапазон толщины металла, который вы хотите согнуть. Например, вам может потребоваться согнуть материал толщиной от 0,030 до 0,250 дюйма.

Во-вторых, оцените наименьшую необходимую V-образную матрицу, умножив самый тонкий металл на 8. В этом случае для материала толщиной 0,030 дюйма потребуется наименьшая матрица, следовательно: 0,030 × 8 = 0,24, что мы округлим до 0,25.

В-третьих, оцените наибольшую необходимую V-образную матрицу, умножив самый толстый металл на 8. В этом случае для самого толстого материала толщиной 0,250 дюйма потребуется самая большая матрица: 0,250 × 8 = 2.

Теперь вы определили наименьшую и наибольшую матрицу, которые вам нужны — 0,25 и 2 дюйма. Чтобы заполнить то, что вам нужно между ними, вы начинаете с наименьшей V-матрицы и удваиваете ее размер. В этом случае это дает вам матрицу 0,5 дюйма (0,25 × 2 = 0,5). Затем удвойте матрицу 0,5 дюйма, чтобы получить 1,0 дюйм, затем удвойте это, чтобы получить 2,0 дюйма. Это дает вам минимум четыре различных отверстия V-матрицы для гибки материала толщиной от 0,030 до 0,250 дюйма: 0,25, 0,5, 1,0 и 2,0 дюйма.

Выбор пуансона

Вы также используете толщину материала для определения минимального количества верхних пуансонов. Для материала толщиной 0,187 дюйма и тоньше вы можете использовать острый смещенный ножевой пуансон с радиусом 0,04 дюйма. Острый угол позволяет сгибать более чем на 90 градусов, а смещение позволяет формировать J-образные формы. Чтобы справиться с более высокими силами при формовании материала толщиной от 0,187 до 0,5 дюйма, рассмотрите прямой пуансон с радиусом около 0,120 дюйма.

Обратите внимание, что для некоторых приложений, включая те, где используется более толстый и высокопрочный материал, заготовка имеет тенденцию к сминанию, трещинам или даже расколу надвое при использовании обычных отраслевых стандартов гибки. Это сводится к физике. Узкий наконечник пуансона оказывает большее усилие на линию изгиба; объедините это с узким отверстием V-образной матрицы, и силы возрастут еще больше. Для сложных приложений, и особенно когда толщина материала превышает 0,5 дюйма, лучше всего проконсультироваться с поставщиком материала относительно рекомендуемого радиуса наконечника пуансона.

Правило 8

В идеальном мире вы должны иметь возможность выбрать отверстие V-образной матрицы, используя то, что мы называем правилом 8; то есть отверстие V-образной матрицы должно быть в 8 раз больше толщины материала. Чтобы определить это, умножьте толщину материала на 8 и выберите ближайшую доступную матрицу. Так, если у вас есть материал толщиной 0,060 дюйма, вам нужна матрица толщиной 0,5 дюйма (0,060 × 8 = 0,48; 0,50 дюйма — ближайшая ширина матрицы); для материала толщиной 0,125 дюйма вам нужна матрица шириной 1 дюйм (0,125 × 8 = 1). Это соотношение обеспечивает наилучшие угловые характеристики, поэтому многие называют его «золотой серединой» для выбора V-образной матрицы. Большинство опубликованных таблиц гибки основаны на этой формуле.

Достаточно просто? Ну, так было бы в идеальном мире, и вы могли бы жить в этом идеальном мире, если бы проектировщики листового металла всегда следовали правилу 8. Но увы, в реальном мире исключений предостаточно.

Отверстие V-образной формы определяет радиус

При воздушной гибке мягкой стали внутренний радиус изгиба формируется примерно на 16 процентах от отверстия V-образной матрицы. Таким образом, если вы сгибаете материал на воздухе через 1-дюймовую V-образную матрицу, ваш внутренний радиус изгиба составит около 0,16 дюйма.

Допустим, в отпечатке указан материал толщиной 0,125 дюйма. В идеальном мире вы бы умножили эту толщину на 8 и использовали бы 1-дюймовый V-образный штамп. Достаточно просто. Но многие проектировщики листового металла любят указывать радиус изгиба, равный толщине металла. А что, если в отпечатке указан внутренний радиус 0,125 дюйма?

Опять же, материал изгибается воздухом по внутреннему радиусу, который составляет около 16 процентов от отверстия матрицы. Это означает, что ваша 1-дюймовая матрица может производить радиус 0,160 дюйма. Что теперь? Просто используйте более узкую V-образную матрицу. 0,75-дюймовая матрица даст вам внутренний радиус, который будет близок к 0,125 дюймам (0,75 × 0,16 = 0,12).

Аналогичное мышление применимо к отпечаткам, которые указывают большие радиусы изгиба. Допустим, вам нужно сформировать мягкую сталь толщиной 0,125 дюйма с внутренним радиусом изгиба 0,320 дюйма — более чем в два раза больше толщины материала. В этом случае вы бы выбрали матрицу 2 дюйма, которая даст внутренний радиус изгиба около 0,320 дюйма (2 × 0,16).

Существуют ограничения. Например, если вы обнаружите, что для достижения указанного внутреннего радиуса изгиба вам необходимо отверстие V-образной матрицы, которое меньше пятикратной толщины металла, вы поставите под угрозу угловую точность, можете повредить станок и его оснастку и поставите себя в очень небезопасную ситуацию.

Минимальная длина фланца

При выборе V-образных штампов учитывайте длину фланца. Минимальный фланец, который может сформировать данный V-образный штамп, составляет приблизительно 77 процентов его отверстия. Таким образом, для детали, формируемой через 1-дюймовый V-образный штамп, потребуется фланец не менее 0,77 дюйма.

Многие проектировщики листового металла предпочитают экономить металл и задавать слишком короткий фланец, например, фланец 0,5 дюйма при толщине материала 0,125 дюйма (см. Рисунок 4). Согласно правилу 8, материал толщиной 0,125 дюйма требует 1-дюймовую V-образную матрицу, но эта 1-дюймовая V-образная матрица требует, чтобы заготовка имела фланец не менее 0,77 дюйма. Что теперь? Опять же, вы можете использовать более узкую V-образную матрицу. Например, 0,625-дюймовая матрица может формировать детали с фланцами длиной всего 0,5 дюйма (0,625 × 0,77 = 0,48, округляя до 0,5).

Это также имеет свои ограничения. Как и в случае с малыми внутренними радиусами изгиба, если фланец требует ширину штампа, которая меньше пятикратной толщины материала, вы столкнетесь с проблемами угловой точности, можете повредить станок и его оснастку, а также подвергнете себя опасности.

Правила выбора пуансонов

Для L-образных форм правила таковы... правил нет. Подойдет практически любая форма пуансона. Поэтому при выборе пуансонов для группы деталей всегда следует рассматривать эти L-образные детали в последнюю очередь, учитывая, что с ними справится практически любая форма пуансона.

При формировании этих L-образных форм используйте пуансон, который также может формировать другие детали, а не добавляйте ненужные инструменты в библиотеку. Помните, при указании инструментов, меньше всегда лучше — не только для минимизации стоимости инструментов, но и для сокращения времени настройки за счет сокращения количества форм инструментов, необходимых в цехе (см. Рисунок 5).

Другие формы требуют определенных правил для выбора пуансона. Например, при формировании J-образных форм правила следующие (см. Рисунок 6):

• Если верхняя ножка длиннее нижней, вам понадобится пробойник с изогнутой шеей.
• Если верхняя ножка короче нижней, подойдет любая форма пробойника.
• Когда малая верхняя нога равна нижней, вам нужен смещенный острый удар.

Как вы видите, правила выбора пуансона в основном касаются помех заготовки, и именно здесь программное обеспечение для моделирования гибки может играть важную роль. Если у вас нет доступа к программному обеспечению для моделирования гибки, вы можете использовать чертежи поставщика инструмента с сеткой фонов, чтобы вручную проверить помехи пуансона и детали.

Правила смещения

Если вы используете обычный набор инструментов, вам нужно будет использовать два цикла ползуна для формирования смещений или форм Z. Для этих форм правила следующие (см. Рисунок 8):

• Центральная ножка (перемычка) должна быть больше половины ширины корпуса V-образной плашки; обратите внимание, что это ширина всего корпуса плашки, а не отверстия V-образной плашки.
• Боковая ножка должна быть короче высоты V-образной плашки плюс высота подступенка.
• Если центральная ножка (перемычка) меньше половины ширины корпуса V-образной формы, вам понадобится специальный инструмент, который формирует оба изгиба за один ход плунжера. Преимущество этих инструментов для формовки в том, что вам не нужно переворачивать пластину. Недостаток в том, что они требуют примерно в три раза больше стандартного усилия гибки воздухом.

Правила гибки поперек вырезов и углов

Любой неподдерживаемый материал внутри V-образной матрицы подвержен деформации; в отверстиях и других вырезах эта деформация проявляется как выбросы. Когда отверстия вблизи линий изгиба небольшие, связанный с ними выброс также будет небольшим. Кроме того, большинство приложений допускают некоторую деформацию, поэтому не существует определенного правила по выбору лучшей ширины V-образной матрицы, когда вырез находится на линии изгиба или рядом с ней.

Если фланцы, вырезы и скосы явно слишком близко расположены к линии изгиба для толщины металла, можно указать качающиеся штампы. Качающиеся штампы вращаются и поддерживают материал на протяжении всего процесса гибки и, таким образом, исключают выброс.

Ниже на рисунке показаны идентичные детали с вырезами, близкими к линиям сгиба; передний план — с характерным выбросом — был сформирован с помощью обычного V-образного штампа; фоновый — с помощью качающегося штампа. Также обратите внимание, что два овала слева имеют одинаковую ширину (спереди назад) и находятся на одинаковом расстоянии от линии сгиба; различается только их длина. Вы можете ясно увидеть больший выброс на более длинном овале.

Высота пробивки для заданной глубины коробки

Высота пуансона становится критической при формировании трех- и четырехсторонних коробок. В некоторых случаях короткие пуансоны могут формировать трехсторонние коробки, если одна сформированная сторона может свисать с края пресса во время окончательного (третьего) изгиба. Если вы формируете четырехсторонние коробки, вам нужно выбрать пуансон достаточно высоким, чтобы перекрыть высоту коробки по диагонали 

Если верхних (возвратных) фланцев нет или верхние фланцы выступают наружу, вам не понадобится большой зазор между верхним пуансоном и нижней матрицей, чтобы снять деталь после гибки. Но если у вас есть обратные фланцы (верхние фланцы, которые выступают внутрь) со всех четырех сторон, вам понадобится достаточный зазор, чтобы повернуть и снять коробку после гибки.

Комбинированный изгиб и подгиб

Инструменты для сгибания-подгибки могут формировать детали с подшитыми краями за одну установку, как показано на рисунке. Рисунок 11. Просто знайте, что если вам нужно подшить детали толщиной более 0,125 дюйма, вам могут понадобиться специальные инструменты, чтобы выдерживать требуемые чрезмерные усилия.

Правила выбора отверстия V-образной матрицы здесь в основном такие же, как и для стандартных гибочных инструментов. 30-градусные предварительные изгибы для кромок требуют немного более длинных минимальных фланцев — на 115 процентов от выбранного отверстия V-образной матрицы — из-за острых углов. Например, если вы формируете материал через 0,375-дюймовую V-образную матрицу, вам понадобится фланец не менее 0,431 дюйма (0,375 × 1,15).

Детали без царапин

Почти все типичные инструменты для гибки V-образной формы оставляют некоторые следы на детали, просто потому, что металл втягивается в матрицу во время гибки. В большинстве случаев следы минимальны и приемлемы, а увеличение радиуса заплечика может уменьшить следы.

В случаях, когда даже минимальная маркировка недопустима, например, при гибке предварительно окрашенных или полированных материалов, можно использовать нейлоновые вставки, чтобы исключить появление царапин (см. Рисунок 12). Гибка без царапин особенно важна при изготовлении ответственных деталей для самолетов/космической техники, поскольку инспекторам сложно визуально осмотреть деталь и отличить царапину от трещины.

Простота — это добродетель

Сегодняшние прецизионные инструменты и листогибочные прессы могут достигать беспрецедентного уровня точности. А при наличии правильных инструментов и однородного материала операция листогибочного пресса может согнуть фланец на определенный угол с определенным внутренним радиусом изгиба. Но опять же, воздушная гибка формирует внутренний радиус изгиба в процентном отношении к отверстию матрицы — и наличие правильных инструментов имеет значение. Указание множества различных, жестко допущенных радиусов увеличит затраты на инструмент. И чем больше инструментов вам нужно, тем больше у вас будет переналадок, что еще больше увеличивает затраты.

Тем не менее, проектировщики деталей из листового металла могут значительно упростить выбор инструмента и общую операцию гибки, если будут следовать нескольким основным правилам при проектировании деталей:

1. Внутренний радиус изгиба должен быть в 1,5 раза больше толщины металла.
2. Длина фланца должна быть не менее шестикратной толщины металла. Это касается и отверстий в детали; то есть отверстия должны располагаться от линии изгиба на расстоянии, которое не менее шестикратной толщины материала.

1. Размер смещенной (Z-образной) стенки должен быть не менее чем в 10 раз больше толщины металла.

Исключений из этих правил предостаточно, и каждое из них сопряжено с осложнениями. Вы можете использовать более узкое отверстие V-образной матрицы, чтобы согнуть более узкий радиус или более короткий фланец, но согните слишком острый радиус, и вы рискуете согнуть линию изгиба и превысить номинальную нагрузку для инструмента и листогибочного пресса. Вы можете согнуть более узкий выступ, но, опять же, для этого потребуется специальный инструмент и значительный формовочный тоннаж.

Если деталь не нуждается в коротком фланце, узком смещении или узком радиусе, зачем усложнять ситуацию? Следуйте этим трем простым правилам, и вы улучшите угловые характеристики, сократите время настройки и снизите стоимость инструмента.

Заключение

Тщательно рассмотрев эти факторы, вы сможете принять обоснованное решение при выборе инструмента для листогибочного пресса, соответствующего вашим конкретным требованиям к гибке металла.