Рычажные ножницы для реки металла: ручные, профессиональные

 Среди всех разновидностей разделительного оборудования, предназначенного для резки  металла, рычажные ножницы считаются самыми простыми и компактными. Они могут иметь ручной привод, либо управляться электродвигателем. Универсальность рассматриваемого вида кузнечно-штамповочного оборудования даёт возможность устанавливать такие ножницы практически в любой хозяйственной мастерской, и – тем более – в небольших частных предприятиях, работающих с сортовым или листовым металлом.

Рычажные ножницы по металлу

Принцип действия и конструктивные особенности

В отличие от листовых ножниц с наклонным ножом (гильотинных), движение ножа в рычажных ножницах чаще всего происходит не по поступательной, а по вращательной траектории. Кроме того,  в качестве основного исполнительного механизма используется не кривошипно-ползунный, а рычажный.

Наибольшее распространение приобрели рычажные ножницы, собранные по схеме одноплечевого рычага. При резке тонкого металла, с толщиной не более 0,7…0,8 мм применяются ручные слесарные ножницы, а при более толстом – стуловые ножницы, рычаг у которых намного длиннее. Кроме того, в схемах стуловых ножниц предусматривается возможность встраивания промежуточной зубчатой передачи. Это увеличивает длину траектории движения подвижного ножа, но снижает результирующее усилие, что важно, если агрегат имеет ручной привод.

Наиболее крупные исполнения стуловых ножниц позволяют разрезать листовой прокат стали толщиной до 8…10 мм, и сортовой прокат диаметром не более 22 мм.

Стуловые рычажные ножницы с ручным приводом конструируются таким образом, чтобы приводной рычаг имел форму сабли. Это позволяет приблизить траекторию движения к работе гильотинных ножниц: внедрение подвижной части рабочего инструмента в разрезаемый металл также происходит постепенно. В результате текущее значение усилия разрезки снижается. Неприводными (ручными) ножницами стулового типа можно резать сталь толщиной до 2…2,5 мм.

Типовая конструкция рычажных ножниц настольного исполнения представляет собой совокупность следующих узлов:

1. станины;
2. эксцентриковых или винтовых зажимов, посредством которых оборудование стационарным образом можно прикрепить к слесарному верстаку;
3. нижней опорной рамы, на которую устанавливается неподвижная часть оснастки;
4. саблевидного поворотного рычага с рукояткой (для ручных моделей). на нём устанавливается подвижная часть оснастки;
5. оси с подшипником скольжения.

В приводных рычажных ножницах, кроме вышеприведенных узлов имеются также электродвигатель, клиноременная передача, а также кривошипно-шатунный механизм, который преобразует вращательное движение вала двигателя в качательное перемещение рычага. Иногда такое оборудование снабжается механизмом включения (муфтой и тормозом), и в таком виде уже мало чем отличаются от стационарных ножниц аллигаторного типа. Единственное их преимущество в данном случае состоит в отсутствии балансира, компенсирующего инерцию массивных деталей.

Ограничения рычажных ножниц и возможность их преодоления

Главный недостаток рычажных ножниц, не имеющих механического привода – необходимость совершать очень длинные перемещения, чтобы снизить усилие резки металла. Кроме того, при ручном  приводе невозможно обеспечить постоянство скорости реза, что может ухудшать качество поверхности разделения металла. Удлиняя привод, приходится жертвовать габаритными размерами оборудования. Кроме того, удлинение  плеча всегда ухудшает контроль за качеством прижима заготовки, и требует применения более мощных зажимов, удерживающих разрезаемый металл от смещения. При этом также нет возможности для качественного разрезания профильного проката: прутков, уголков и пр.

Указанные ограничения преодолеваются конструкциями с многозвенным рычажным механизмом реза, а также использованием различных способов усиления без участия мускульной силы. При этом механического привода не требуется.

Правила резки

В первом случае применяются преимущественно кинематические  схемы с двумя рычагами. К основному рычагу (каждая из частей которого соединяется с другой частью при помощи общей оси), добавляется дополнительный, а его связь с основной парой достигается наличием цилиндрического стержня, имеющего реечный привод.

Реечный механизм состоит из следующих деталей:

• промежуточного рычага;
• возвратных пружин;
• поворотных скоб;
• винтовой пары, соединяющей рейку с промежуточным стержнем.

Этот способ, хотя и обеспечивает более высокое качество резки металла, но существенно усложняет схему рычажных ножниц. Изготовить такой вариант в домашних условиях весьма затруднительно, кроме того, усилие рабочего останется достаточно высоким.

Если вместо реечной передачи в промежуточном стержне разместить механический усилитель, то результирующая нагрузка заметно снизится. Такая разновидность ручных рычажных ножниц включает в себя, помимо основных рабочих элементов также:

• цилиндрический полый стержень;
• усилитель с самотормозящейся резьбой;
• соединительный стержень;
• подпружиненный фиксатор;
• противовес.

Наличие груза придаёт процессу резки металла ударный характер, за счёт чего удаётся повысить энергию реза, и разделять заготовки с большей толщиной или площадью поперечного сечения. Однако ударный характер приложения нагрузки утомляет рабочего (особенно при продолжительной работе), а амплитуда колебаний устройства на раме увеличивается. Для установки таких ножниц потребуются более надёжная опора и ровная поверхность пола. Производительность резки металла также снизится.

Наиболее современной считается  трёхзвенная схема. В данном случае достигается требуемый компромисс между прилагаемым усилием и длиной  перемещения подвижного инструмента.

Трёхзвенные рычажные ножницы

Установлено, что схеме, которая будет описана далее, возможно производить резку сортового и листового проката с размером поперечного сечения до 10 мм, чего в большинстве случаев бывает достаточно не только для собственных нужд, но и для изготовления стальных изделий в рамках небольшого  бизнеса.

Такие ножницы состоят из следующих узлов:

1. Станины, для изготовления которой понадобятся два равновеликих уголка с толщиной полки не менее 7 мм.
2. Нижней опоры, к которой крепится рабочий инструмент.
3. Верхней опоры, которая устанавливается в посадочное место, и имеет скос с целью уменьшения зазора между ножами в момент начала резки.
4. Корпуса, крепёжные отверстия под ножи в котором стоит выполнять немного овальной формы, чтобы компенсировать возможные погрешности установки инструмента.
5. Серьги.
6. Соединительной оси.
7. Крепёжных деталей.

Для изготовления всех деталей многозвенного механизма потребуется среднелегированная сталь марки 35 или выше.

Длина опорной рамы определяется максимальными размерами разрезаемого металла: габарит ручных ножниц будет в примерно два раза больше ширины заготовки. Тем не менее, конструкция получается достаточно компактной, и позволяет для своей установки использовать обычные слесарные тиски и соответствующих размеров верстак.

Схема крепления рабочего инструмента состоит в следующем. В оснастке, изготавливаемой из высокопрочной инструментальной стали марок У10 или У12   выполняются посадочные отверстия с раззенкованной конической частью, для того, чтобы крепление выполнялось впотай. Комплект должен включать варианты для разрезания  профильного металлопроката. Для облегчения обслуживания оснастку стоит изготовить  двусторонней. Далее производится термическая обработка до твёрдости не менее 54…56 HRC, и шлифовка с целью ликвидации вероятного коробления рабочего полотна. Готовая оснастка устанавливается в  нижнюю и верхнюю посадочные части, и пригоняются один по другому таким образом, чтобы фактический зазор между подвижной и неподвижной частями не превышал 5…8% от толщины разрезаемого металла.

Обслуживание и эксплуатация

Основное регламентное обслуживание оборудования состоит в периодической заточке инструментальной оснастки (при первой эксплуатации ножи достаточно просто перевернуть на 180°). Заточку можно вести на шлифовальной машинке, используя карборундовый круг, после чего необходимо зашлифовать полученную поверхность. После многократных переточек стабильность зазора необходимо поддерживать установкой прокладок из стали. Их толщина устанавливается опытным путём.

Чертеж (эскиз) ручных ножниц

Сборочный чертеж рычажных ножниц по металлу

Чертеж ножниц для резки листового металла

Периодически проверяют зазоры в сочленениях, и смазывают их маслом «Индустриальное-20» или аналогичным.

Категорически не рекомендуется при изготовлении оснастки останавливаться на секторном варианте, который потребует сварки. Точность резки металла при этом неизбежно ухудшится.

Для улучшения надёжности монтажа настольных ручных  ножниц с рычажным механизмом на слесарный верстак, его стоит усилить с противоположной стороны при помощи стального уголка, швеллера или толстой полосы.