Вырубные (высечные) ножницы по металлу

 

Ножницы для вырубки листового металла по фигурному контуру

Преобладающее большинство конструкций листовых ножниц производят прямую резку, не допускающую каких-либо отклонений (более того, что считается признаком некачественного реза). И лишь высечные ножницы разработаны специально для того, чтобы выполнять фигурную резку. Эта особенность предопределяет широкое применение вырубных (высечных) ножниц в мелкосерийном и единичном производстве, где использование листоштамповочных прессов с их неспециализированным инструментом экономически нецелесообразно.

Вырубные ножницы Makita

Технологические возможности оборудования

При работе с листовым металлом (значительно чаще используется широкая полоса или даже карточки, предварительно нарезанные на гильотинных ножницах) высечные ножницы в состоянии выполнять следующие технологические переходы:

1. резку по фигурному контуру, практически без ограничений по его сложности;
2. просечку-перфорирование по разметочным шаблонам, либо с использованием специальных направляющих линеек;
3. обычную резку прямыми ножами (ограничение по длине изделия определяет только величина вылета С-образной станины оборудования);
4. штампо-сборочные операции – например, клёпку стальных листов;
5. выколотку сфероподобных чаш.
6. Профилирование полосового металлопроката.

Практические возможности данного оборудования определяются конструированием формы инструментальной оснастки. Вырубные ножницы могут также использоваться для фигурного разрезания неметаллических материалов, в том числе и хрупких: для этого достаточно создать в зоне реза сжимающие напряжения.

Основные эксплуатационные параметры высечных ножниц регламентируются ГОСТ 16829. Ввиду малых усилий большинства операций, такое оборудование может иметь не только электрический, но и ручной привод. Ручные высечные ножницы устанавливаются преимущественно на мелких предприятиях, в ремонтных базах, используются также в домашнем хозяйстве или в индивидуальном бизнесе соответствующего профиля.

Электрические высечные ножницы по металлу

Технические характеристики оборудования по ГОСТ 16829 составляют:

1. диапазон номинальных усилий, кН – 8…50;
2. толщина листового металла, мм – 0,5…6,3;
3. длина ножа, мм – 5,5…10;
4. производительность, мин^-1 – 510…1450.

Принцип работы и конструкция высечных ножниц

По типу станины рассматриваемое оборудование представляет собой разновидность одностоечных открытых прессов, и отличается следующими кинематическими особенностями:

• сравнительно большим диапазоном ходов в минуту (до 3500);
• малой величиной перемещения ножей (до 10 мм);
• наличием сменных направляющих для позиционирования обрабатываемой заготовки;
• приводной поворотной головкой, которая размещается на ползуне.

В остальном компоненты схемы электрических высечных ножниц традиционны: двигатель, клиноременная передача (для высокоскоростных моделей предусмотрен прямой привод), главный вал эксцентрикового типа и исполнительный кривошипно-шатунный механизм. Естественно, имеются направляющие ползуна и рабочий стол, которые располагаются на сваренной из стальных листов станине.

Главное отличие заключается в конструкции узла «ползун-шатун». Для высечных ножниц шатун узла – регулируемый, причём, как и для кривошипных прессов, регулировка выполняется изменением длины шатуна при помощи специального червячного редуктора, вращающего резьбовую головку. Этим регулируется перещение оборудования при выполнении операции.

Конструкция режущей части инструмента

Помимо изменения хода, вырубные ножницы имеют возможность изменять число ходов, т.е., регулировать свою производительность. Для этого фирмы-производители реализуют одно из следующих конструктивных решений:

1. Устанавливают на эксцентриковом валу ступенчатый шкив, на который перебрасываются ремни клиноременной передачи. Такой способ подходит для агрегатов небольшой мощности, а также для неприводных вырубных ножниц, предназначенных для резки металла. Количество канавок на шкиве для приводных вариантов – не более двух, иначе эксплуатация ножниц будет неустойчивой. Ручные агрегаты могут иметь и большее число ступенек.
2. Монтируют на главный вал эксцентриковую втулку, перемещая которую вдоль оси вала, можно изменить высоту штампового пространства. Изготовить такую втулку в кустарных условиях практически невозможно, поэтому этот вариант имеется лишь в моделях заводского производства. Его преимущество – возможность многоступенчатого изменения величины перемещения, поскольку число позиций регулирования определяется количеством соответствующих пазов в эксцентриковой втулке.

Режущий инструмент

Для того, чтобы компенсировать инерционные составляющие усилий, ползуны высокоскоростных высечных ножниц комплектуются пружинными уравновешивателями.

Электрические вырубные ножницы, как правило, не оснащаются традиционными системами включения «муфта-тормоз». При значительном числе ходов жёсткие муфты будут действовать нестабильно, а период разгона-торможения может оказаться весьма значительным. То же касается и ленточных тормозов. Для пневмофрикционного привода дополнительно потребуется подводка сжатого воздуха. Поэтому ограничиваются установкой на оборудовании обычных кнопочных станций, а пуск и остановку ножниц выполняют при помощи электродвигателя.

Выполнение технологических операций с металлом на высечных (вырубных) ножницах

Для резки металла возможен один из следующих способов:

• Прямыми ножами, как и в обычных листовых ножницах. Нижний нож при этом неподвижен, а тот, что расположен в ползуне, выполняет возвратно-поступательные перемещения. Заготовка подаётся вручную и направляется по фигурным линейкам, закреплённым на столе или станине. Значительные вибрации исполнительного механизма (которые увеличиваются с возрастанием числа ходов) могут стать причиной вмятин на металле, деформации конечной заготовки, образования заусенцев (особенно для пластичных металлов: алюминия, низкоуглеродистой стали и т.п.);
• Методом просечки, когда образуется узкий длинный отход. При этом деформации подвергается именно он, а кромки заготовки получаются ровными и без дефектов. Уменьшается также вибрация. Однако просечку невозможно применить, если предусматриваются вырубные операции по малому радиусу, менее 40 мм. Для точной разметки стоит применять шаблоны, либо – при значительных программах выпуска однотипных деталей – заблаговременно изготовить фигурные направляющие;
• Методом перфорации, когда установленным комплектом «пуансон-матрица» последовательно производится отделение образующихся отходов металла. При надрезке – частичном внедрении пуансона в заготовку, толщина металла всегда принимается меньшей. Это связано с тем, что в начальный момент резки крутящий момент резко возрастает, что приводит к замедлению вращения электродвигателя, и даже к его полной остановке. Поскольку вырубные ножницы не имеют системы включения, то двигатель может сгореть.

В ручных вырубных ножницах иногда конструируют специальный механизм поворота подвижного ножа, при этом поворот производится вдоль оси ползуна. При этом необходимость в направляющих отсутствует. Поскольку трение на контактных поверхностях при этом возрастает, то данную конструкцию целесообразно использовать лишь при резке металла малой толщины (до 1,5 мм).

Вырубные (высечные) ножницы с ручным приводом

Применяются для того, чтобы резать преимущественно профилированный металл и гофрированные трубы, причём позволяют делать это, начиная с любой точки. Такие инструменты действуют по принципу выдалбливания металла, который попадает в зазор, поэтому высечка/вырубка будет всегда выполняться с отходом. Некоторые модели ручных ножниц снабжаются комплектом лезвий с искривлёнными кромками, которые позволяют производить пробивку отверстий.

Ручные ножницы вырубные ERDI

Ножницы по металлу вырубные FREUND

Ручные ножницы просечные по металлу M926 BAHCO

Точность выполнения фигурного реза и его сложность зависят от размера рабочей оснастки. Процесс резки происходит в следующей последовательности:

1. на контуре наносят разметку;
2. ножницы располагают так, чтобы верхнее лезвие располагалось над разметкой. Стоит отметить, что производятся ручные высечные ножницы как в левым, так и с правым расположением режущего инструмента;
3. используя приводную рукоятку или рычаг, приводят рабочую головку в действие, и, перемещая заготовку по разметке, выполнят разрезание по нужному контуру;
4. после разрезки выполняют правку готового изделия, которое в процессе реза всегда искривляется.

Особой разновидностью ручных вырубных ножниц являются специализированная насадка на патрон электрической дрели. Она включает в себя комплект «пуансон-матрица», который кинематически связан с эксцентриковым валом, и заключён в прочный разъёмный корпус. При включении электрической дрели выполняется высечка по заданному контуру. При этом заготовка должна быть надёжно установлена на плоской раме, проём в которой должен быть больше габаритов образуемого фигурного контура.