Механическая резка
ЛЕКЦИЯ 8
Механическая резка
Под механической обработкой понимают процессы изменения формы и размеров заготовок, связанные с механическим воздействием
Рис.8.1 Способы механической резки листовых материалов:
а–на гильотинных ножницах s <50 мм; б–однодисковых s<40mm; в–дисковых с параллельными ножами s <30 мм; г–дисковых с наклонным нижним ножом s <30 мм; д–дисковых с наклонными ножами s<20 мм; e–вырубными штампами; ж–на вибрационных ножницах s < 10мм.
режущего инструмента на обрабатываемую поверхность. Наибольшее применение в корпусообрабатывающих цехах имеет механическая резка. Различные способы резки листовых материалов приведены на рис. 8.1.
Наибольшее применение в современных корпусообрабатывающих цехах имеют гильотинные ножницы (рис. 8.1, а) с длиной ножа 2–5 м (иногда и более). В старых конструкциях гильотин, ножи приводились в движение с помощью кривошипных или эксцентриковых механизмов. Современные ножницы выполняются обычно гидравлическими.
Для резки длинных листов с повышенной точностью применяют также однодисковые ножницы (рис. 8.1, б) с прямолинейным нижним ножом. Дисковые ножницы (рис. 8.1, в, г, д) применяются главным образом для резки сравнительно тонких листов. Наклон их ножей облегчает вырезку деталей с криволинейными кромками. Поворот листа в его плоскости в процессе резки осуществляется вручную.
Рекомендуемые материалы
Пресс-ножницы с короткими прямыми ножами) длиной до 500 мм применялись для резки листов толщиной до 20 мм. Такие же пресс-ножницы, но с фигурными ножами находят применение для резки сортового проката (круглого, квадратного, шестигранного) и некоторых видов фасонного, например, углового.
Вибрационные ножницы (рис. 8.1, ж) выполняют резку коротким ножом материала толщиной до 10 мм. Число ходов ножа от 500 до 3300 в минуту при величине хода от 2 до 10 мм. Подобными ножницами можно производить резку как по прямой, так и криволинейную.
Для закрепления листа при резке от сдвига на гильотинных ножницах применяются механические, пневматические или гидравлические прижимы. Ножницы имеют задние упоры, которые можно использовать при резке листов на полосы одинаковой ширины без разметки после настройки упора на заданную ширину.
В процессе резки листа на гильотинных ножницах листы надо подавать и поддерживать. Для этого на полу цеха перед ножницами устанавливаются стойки, на которых укреплены опорные ролики, позволяющие перемещать лежащий на них лист в любом направлении. Для облегчения уборки вырезанных деталей за ножницами иногда устанавливают специальную тележку, на которую подают вырезанные детали и отходы.
В процессе резки (рис. 8.2) листового материала ножницами происходит сложное деформирование материала, состоящее из трех последовательных стадий:
а) упругой, пока напряжения не превосходят предела текучести σт;
б) пластической, когда напряжение в металле, превысив σт, достигает максимума, соответствующего сопротивлению срезу (сдвигу). При этом наибольшие деформации направлены по линиям (поверхностям) скольжения, начинающимся у острия режущих кромок ножей. Ножи вдавливаются в металл на 0,2–0,5 его толщины;
в) стадии скалывания, при которой происходит образование микро- и макротрещин, направленных
Рис. 8.2. Схема механической резки листа.
1–разрезаемый лист; 2–прижим; 3,4–ножи; 5– стол; а–зазор между ножами;
α–угол отклонении от вертикали плоскости движении ножевой балки.
По поверхностям скольжения и вызывающих отделение одной части материала от другой по линии скалывания . Таким образом, металл разделяется на две части раньше, чем ножи сомкнутся. На кромке отрезанного листа четко выделяются две зоны: узкая блестящая полоска, соответствующая пластической стадии деформирования, и более широкая матовая – зона скалывания. В связи со сложным деформированным состоянием металла в процессе резки и неоднородностью силового поля усилие резки определяют приближенно, исходя из действия по всей поверхности реза одинаковых напряжений – сопротивления срезу σср.
Это – условная технологическая величина (не являющаяся механической характеристикой металла), которая объединяет все виды сопротивления разрезаемого металла и учитывает упрочнение металла к моменту скалывания. При существующих скоростях движения ножей на ножницах можно принимать для конструкционной стали σср=(0,80-0,86)σв, где σв – предел прочности стали.
При резке наклонным ножом (рис. 8.3) усилию внедрения ножа в металл противостоит в каждый момент времени часть листа в виде треугольника, заштрихованного на рисунке. Площадь этого треугольника составляет
Рис..8.3. Схема резки на гильотинных ножницах.
1, 2 – верхний и нижний ножи; 3– разрезаемый лист.
Усилие резки (Р) будет
В современных конструкциях гильотинных ножниц угол λ лежит в пределах от 0,5 до 6°, причем его нужно уменьшать при резке материала малой толщины и увеличивать с ростом толщины металла. Таким образом снижается усилие резки толстых листов.
Изменением угла отклонения верхнего ножа от вертикали в пределах от 0 до 4° (это достигается в современных ножницах поворотом ножевой балки, в которой закреплен верхний нож) можно улучшить качество обрезанной кромки и обеспечить ее перпендикулярность. Максимальные значения угла устанавливают при резке материала большей толщины.
Для простоты заточки ножей их грани часто делают взаимно перпендикулярными.
Зазор между ножами (а – рис. 8.2) необходим для исключения наскакивания верхнего ножа на нижний, под влиянием «затягивания» разрезаемым металлом. Он зависит от толщины металла и составляет от 0,1 до 1 мм.
Металл в зоне реза в результате наклепа упрочняется при одновременном понижении пластичности и ударной вязкости. У стальных листов толщиной 4–20 мм ширина упрочненной зоны (вглубь листа) лежит в пределах 1,5–5 мм. Поэтому свободные (несвариваемые) кромки ответственных деталей, испытывающих знакопеременные нагружения, после механической резки иногда подвергают строжке или фрезеровке для удаления упрочненного слоя, имеющего к тому же микротрещины.
Основным достоинством механической резки по сравнению с тепловой является высокая производительность этого процесса. Однако механическая резка сопряжена с ручным трудом, требующим к тому же приложения значительных физических усилий при установке листа относительно ножей. Кроме того, при обрезке узких полос они получают винтообразную деформацию, выправлять которую весьма сложно. Наконец, механическая резка плохо поддается автоматизации.
Точность вырезаемых деталей зависит от качества настройки и заточки ножей и от точности разметки, а также наведения линии реза под нож. Согласно отраслевой документации, допуски габаритных размеров деталей с прямыми кромками составляют от ± 1,5 мм до ±2,5 мм в зависимости от длины листа.
Мелкие листовые детали целесообразно при большом их количестве не вырезать, а вырубать с помощью штампов (рис. 8.1, е). Для штамповки чаще применяются кривошипные и эксцентриковые прессы, реже гидравлические.
Разделка кромок деталей под сварку (снятие фасок) иногда выполняется на специальном станке СКС-25 (рис. 8.4). Режущий вращающийся диск 2 имеет зубья, которые врезаются в металл детали 1. Усилие резания прижимает деталь к упорам 3 и одновременно, заставляет ее скользить вдоль упоров со скоростью υ, равной окружной скорости на режущей кромке диска.
Для облегчения перемещения детали ее укладывают на валики 4. Станок предназначен для разделки кромок небольших деталей (кницы, бракеты), так как последние укладываются на стол и снимаются вручную. Для зачистки кромок может быть использована шлифовальная установка (рис. 8.5).
Вам также может быть полезна лекция "Принципы классификации микроорганизмов".
Сверление деталей в корпусообрабатывающих цехах и зенкование отверстий (изготовление конического, например, отверстия под головку потайной заклепки или винта) производят на радиально-сверлильных станках, которые удобны тем, что при обработке деталь лежит неподвижно, а к центру отверстия подводится сверло.
Рис. 8.4. Схема разделки кромок на станке СКС-25.
Рис. 8.5. Шлифовальная установка для подготовки кромок деталей под сварку
Для вырезки деталей можно использовать и гидрорезку. Принцип основан на разрушении материала в зоне реза под ударным воздействием тонкой струи воды сверхвысокого давления. Добавление к воде полимеров или абразивов оказывает большое влияние на режущие свойства струи и позволяет увеличить толщину разрезаемого материала. Основные параметры гидрорезания: давление струи 1500-2000 МПа, скорость струи 540-1400 м/с, мощность установки 5-8 кВт, расход воды 0,5-25 л/мин, диаметр сопла 0,05-0,5 мм, ширина реза 0,1-0,8 мм. К преимуществам гидрорезания следует отнести высокую точность peзки, отсутствие тепловых деформаций и светового излучения, возможность резки различных материалов. Однако скорость резки по сравнению с тепловой пока невелика и высока энергоемкость способа.
