Macchine per la lavorazione del ferro: Usi, specifiche e meccanica

I. Usi e classificazione delle macchine per la lavorazione del ferro

La macchina per la lavorazione del ferro è un'apparecchiatura di separazione molto versatile per la cesoiatura dei metalli. Può non solo cesoiare e separare lamiere e profili metallici (tra cui acciaio rotondo, acciaio quadrato, acciaio piatto, acciaio esagonale, acciaio angolare, acciaio a canali, travi a I, acciaio a T e altri materiali in acciaio di forma speciale), ma anche eseguire la punzonatura e la fustellatura (o intaglio) sulle parti piane di lamiere e profili. A causa della varietà di processi di cesoiatura che può eseguire, viene chiamata macchina per la lavorazione del ferro, vedi figura 8-3-1.

In base al meccanismo di lavoro impostato e alle corrispondenti funzioni di cesoiamento che possono essere completate, la macchina per la lavorazione del ferro possono essere suddivisi nelle seguenti categorie.

In primo luogo, punzonatrice e cesoia per profili

Dotata di meccanismi di punzonatura e cesoiatura dei profili, può eseguire la punzonatura di piastre e profili e la cesoiatura di vari profili.

In secondo luogo, la cesoia per lamiere e profili

Oltre a svolgere le funzioni di tranciatura di piastre e nastri, è in grado di eseguire la separazione a taglio dei profili.

Terzo, macchina per la lavorazione del ferro

È in grado di completare le funzioni di cesoiatura dei due tipi di cesoie precedenti. Può essere suddivisa in una macchina per la lavorazione del ferro con lama verticale e in una macchina per la lavorazione del ferro con lama orizzontale, quest'ultima meno utilizzata a causa della limitata gamma di processi.

Quattro: Macchina combinata di tranciatura e punzonatura

Oltre a svolgere le funzioni di cesoiatura delle cesoie sopra citate, può anche eseguire la fustellatura di lamiere e profilati, vale a dire l'intaglio di determinate forme di tacche sulle parti piane della lamiera o del profilato per facilitare la piegatura di profilati come l'acciaio angolare in parti a forma di telaio.

A causa della natura generale di questa apparecchiatura, dell'ampia gamma di processi, dei pochi dispositivi ausiliari, dei pochi meccanismi di regolazione funzionale per migliorare la qualità della cesoiatura e dei semplici dispositivi di bloccaggio sul sito di cesoiatura, essa comporta una minore precisione di lavorazione, maggiori errori dimensionali e una maggiore rugosità della superficie di frattura, per cui viene utilizzata soprattutto nelle officine che lavorano lamiere e profili con requisiti di bassa precisione, come ponti, caldaie, costruzioni navali ed edili, e in alcuni reparti di riparazione.

II. Parametri tecnici della macchina per la lavorazione del ferro

Secondo le norme del metodo di compilazione dei modelli di macchine per la forgiatura, il parametro principale della macchina per la lavorazione del ferro a trasmissione meccanica è lo spessore massimo della piastra d'acciaio tranciata, mentre per la macchina per la lavorazione del ferro a trasmissione idraulica è rappresentato dal valore nominale forza alla punzonatura sito.

Alcuni Paesi hanno già prodotto macchine per la lavorazione del ferro con spessori massimi di cesoiatura di 32 mm, 25 mm e 20 mm, mentre la produzione più diffusa è quella di 16 mm. A causa dell'ampia gamma di processi, le macchine per la lavorazione del ferro su larga scala pongono alcune difficoltà nel layout strutturale e il tasso di utilizzo dell'attrezzatura non è elevato, il che non consente di sfruttare appieno la capacità di lavorazione dell'attrezzatura; di conseguenza, la produzione di specifiche di grandi dimensioni è meno comune.

Il nostro Paese ha stabilito degli standard di parametri tecnici per le macchine per la lavorazione del ferro. La Tabella 8-3-1 elenca i parametri di base delle macchine per la lavorazione del ferro nel nostro Paese.

La maggior parte dei prodotti elencati nella tabella sono già in normale produzione nel nostro Paese e i loro parametri tecnici sono riportati nella Tabella 8-3-2.

Tabella 8-3-1 Parametri di base delle macchine per la lavorazione del ferro in Cina (unità: mm)

Nota: la resistenza alla trazione del materiale σb < 450MPa

 Tabella 8-3-2 Coltelli di cesoiatura disposti longitudinalmente macchine per la lavorazione del ferro prodotte nel nostro paese

III. Principio di funzionamento e forma strutturale della macchina per la lavorazione del ferro

1. Principio di funzionamento della macchina per la lavorazione del ferro

Il principio di funzionamento della macchina per la lavorazione del ferro a trasmissione meccanica è simile a quello della pressa meccanica generica e della pressa per la lavorazione del ferro. cesoia. Le operazioni di punzonatura e cesoiatura sono eseguite dal motore che aziona il cursore o la lama attraverso il sistema di trasmissione e il meccanismo di biella della manovella; il punzone o la lama montati sul cursore completano il lavoro di punzonatura o cesoiatura. La Figura 8-3-2 mostra il diagramma del principio di funzionamento della macchina per la lavorazione del ferro. La Figura 8-3-3 mostra il sistema di punzonatura e processo di cesoiatura diagramma completato dalla macchina per la lavorazione del ferro.

 (I) Pugni

Lo stampo superiore 1 della punzonatura è fissato sul cursore (vedere Figura 8-3-2a) e si sposta verso l'alto e verso il basso con il cursore, mentre lo stampo inferiore 2 è fissato sul piano di lavoro. Lo stampo superiore si sposta verso il basso per completare il lavoro di punzonatura. Lo spazio tra lo stampo superiore e quello inferiore varia in base allo spessore e alle proprietà meccaniche del materiale della lastra. La scelta corretta della distanza tra gli stampi superiore e inferiore è fondamentale per garantire la qualità dei pezzi punzonati; in genere, il valore della distanza viene considerato per la punzonatura di lamiere di spessore compreso tra 3 e 10 mm.

Δ = (0,06 ~ 0,1)t

Dove t--spessore della piastra (mm).

Quando lo spessore della piastra di punzonatura è superiore a 10 mm, prendere la distanza Δ = (0,1 ~ 0,15)t

La profondità del bordo dello stampo inferiore è generalmente considerata a = 3-5 mm.

La punzonatura su una macchina per la lavorazione del ferro è generalmente destinata a pezzi di forma relativamente semplice, come quelli utilizzati nelle flange delle lamiere, nell'acciaio angolare, nelle flange e nelle nervature dell'acciaio dei canali e nelle travi a I, come mostrato nella Figura 8-3-4.

A causa della ridotta area del piano di lavoro della posizione di punzonatura e della mancanza di dispositivi ausiliari, la precisione e l'efficienza produttiva della punzonatura sono inferiori a quelle delle presse generiche. Pertanto, viene comunemente utilizzata nelle officine strutturali per processi ausiliari come la punzonatura dei fori dei rivetti.

 (II) Cesoiatura di lamiere

La lama superiore è fissata sul portautensili e il portautensili ruota attorno a un perno fisso per eseguire la tranciatura, come mostrato nella Figura 8-3-2b. La lama superiore è inclinata di un angolo α rispetto alla lama inferiore, chiamato angolo di taglio. La dimensione dell'angolo di taglio è direttamente correlata alla forza di taglio; maggiore è l'angolo di taglio, minore è la forza di taglio. Tuttavia, un angolo di taglio ampio aumenta la deformazione torsionale del materiale e riduce la qualità del taglio.

Utilizzando un portautensili oscillante su una macchina per la lavorazione del ferro, l'angolo di taglio diminuisce gradualmente durante il processo di cesoiatura. L'angolo di cesoiatura è generalmente impostato tra 8° e 12°. Se è troppo ampio, la componente orizzontale della forza di taglio supera l'attrito tra il materiale e la lama inferiore, facendo scivolare il materiale verso l'esterno lungo la direzione della forza orizzontale, rendendo impossibile la cesoiatura e causando incidenti. Pertanto, è importante scegliere l'angolo di taglio corretto.

Anche la dimensione dello spazio tra le lame superiori e inferiori è un fattore importante che influisce sulla qualità della cesoiatura. Il valore della fessura Δ viene scelto principalmente in base allo spessore della lamiera tranciata e alle proprietà meccaniche del materiale, assumendo generalmente Δ = (0,05 ~ 0,1)t

Dove t è lo spessore della piastra sottoposta a taglio (mm).

 (III) Cesoiatura delle barre

L'uso più comune è la cesoiatura di barre tonde e quadrate. La lama statica cilindrica o quadrata è fissata sul corpo macchina, mentre la lama mobile è fissata sul portautensili e si muove con quest'ultimo per tranciare la billetta (vedere Figura 8-3-2c).

Poiché l'apertura (o la lunghezza del lato) della lama sulla lama non può variare con il diametro (o la lunghezza del lato) della barra tranciata, cioè il divario radiale non può essere regolato, e anche il divario assiale tra le lame mobili e statiche non può essere modificato con il diametro (o la lunghezza del lato) della barra, insieme alla rigidità della piastra di pressione, causa una significativa deformazione della sezione tranciata.

Pertanto, le billette cesoiate sulla macchina per la lavorazione del ferro sono per lo più di dimensioni medie o inferiori in termini di diametro o lunghezza laterale, i requisiti di qualità della cesoiatura non sono elevati e la dimensione del lotto non è troppo grande.

La distanza assiale tra le lame di cesoiatura è un fattore importante che influisce sulla precisione della cesoiatura. Una distanza assiale troppo grande o troppo piccola comporta una scarsa qualità della sezione cesoiata. La scelta del valore della distanza dipende principalmente dal diametro, dalla lunghezza del lato e dalle proprietà meccaniche della barra.

Per i materiali ad alta resistenza e alta fragilità, si dovrebbe scegliere un valore di gap minore e viceversa per valori di gap maggiori. La cesoiatura di una barra dello stesso diametro ad alta velocità dovrebbe avere un valore di gap inferiore rispetto a quello a bassa velocità. Per gli acciai a medio tenore di carbonio, gli acciai ad alto tenore di carbonio e gli acciai debolmente legati con una resistenza alla trazione inferiore a 800 MPa, il valore del divario tra le lame è generalmente considerato

Δ = (0,02 ~ 0,06)d

 Nella formula, d è il diametro del materiale della barra tranciata (mm).

La scelta corretta del gioco assiale tra le lame è una condizione importante per ottenere superfici di taglio di alta qualità.

 Cesoiatura del profilo

Le figure 8-3-2d, e, f, g, h mostrano il taglio di acciaio angolare, acciaio a T, travi a I e acciaio a canali. La forza di taglio P agisce sul piano di taglio con un angolo di circa 45° rispetto al piano orizzontale del profilo, aumentando la superficie di taglio puro del bordo della lama e riducendo la lacerazione e la deformazione.

 Cesoiatura degli stampi

Nella parte superiore della piastra di taglio della macchina per la lavorazione del ferro, viene spesso allestita una stazione di tranciatura della matrice, come mostrato nella figura 8-3-2i. Lo stampo superiore 4 si muove con la piastra di taglio, mentre lo stampo inferiore 5 è fissato sul corpo della macchina e può tagliare intagli rettangolari, triangolari o semicircolari in piastre e profili (vedere figura 8-3-3e).

La cesoiatura degli stampi taglia principalmente le tacche in vari profili per facilitare la produzione di componenti come i telai, come illustrato nella figura 8-3-5.

 Lo spazio tra i bordi delle lame dello stampo è fondamentale per la qualità del taglio, in genere si prende

Δ = (0,05 ~ 0,1)t

 Nella formula, t rappresenta lo spessore del materiale tranciato (mm).

 L'angolo di inclinazione della lama dello stampo è mostrato nella Figura 8-3-2i.

α = da 8° a 12°

 L'angolo di inclinazione del tagliente

β = da 2° a 3°

La cesoiatura della lamiera è una parte fondamentale della macchina per la lavorazione del ferro e le condizioni di giunzione per ogni stazione sono che il lavoro di cesoiatura e la potenza di ogni stazione di cesoiatura siano uguali. Per rendere ragionevole la disposizione strutturale, sfruttare appieno la potenza del motore, evitare che la macchina sia troppo ingombrante, garantire la sicurezza di funzionamento e facilitare la manutenzione, la macchina per la lavorazione del ferro non consente di completare più processi di cesoiatura contemporaneamente, ma deve essere eseguita separatamente secondo un determinato diagramma del ciclo di lavoro, come illustrato nella Figura 8-3-6.

Durante la cesoiatura della lamiera, l'angolo di lavoro massimo dell'albero eccentrico è di 180°, seguito dalla corsa di ritorno a vuoto della piastra di taglio. Nella macchina per la lavorazione del ferro a doppio uso, il ciclo di lavoro è mostrato nella Figura 8-3-6a, dove α è l'angolo di rotazione dell'albero eccentrico durante la cesoiatura della lamiera e α' è l'angolo di rotazione dell'albero eccentrico durante la punzonatura (o la cesoiatura del profilo). Il diagramma del ciclo di lavoro per la macchina per la lavorazione del ferro a triplo scopo è mostrato nella Figura 8-3-6. Esiste una sovrapposizione tra l'inizio e la fine delle stazioni, che si riflette negli angoli di sovrapposizione γ e γ', generalmente considerati di 15°.

2. Forme strutturali delle macchine per la lavorazione del ferro

La forma strutturale della macchina per la lavorazione del ferro viene scelta in base alle esigenze tecnologiche. Ad esempio, nel sito di punzonatura si utilizza un telaio aperto con una certa profondità della gola per facilitare la punzonatura in diverse posizioni sulla superficie della lamiera o dei profili. Anche la distanza tra il piano di lavoro e il cursore del sito di punzonatura deve essere ampia per facilitare l'installazione di stampi di punzonatura per acciaio a canali, travi a I e altri materiali in acciaio di forma speciale.

Le aree di cesoiatura delle lamiere e di tranciatura degli stampi si trovano sull'altro lato del corpo macchina, facilitando il carico e lo scarico e la cesoiatura di lamiere lunghe a forma di nastro. Poiché i profili sono spesso a forma di tondino, come l'acciaio angolare, l'acciaio a canali e l'acciaio tondo, il tagliente è spesso posizionato nella pancia del corpo macchina, come mostrato nella Figura 8-3-7, in una struttura chiusa. L'intero corpo macchina è disposto in modo compatto, il che aumenta anche la rigidità del corpo macchina, a vantaggio della precisione di taglio del profilato.

Il sistema di trasmissione della macchina per la lavorazione del ferro comprende principalmente il tipo ad albero eccentrico singolo (vedi figura 8-3-7a) e il tipo ad albero eccentrico doppio (vedi figura 8-3-7b, c). Il tipo ad albero eccentrico singolo ha una struttura semplice, è leggero ed è ampiamente utilizzato. Il tipo a doppio albero eccentrico ha una struttura più complessa, è più pesante e alcune grandi macchine per la lavorazione del ferro utilizzano questa struttura.

Nel sistema di trasmissione, il cursore della parte di punzonatura e il supporto della lama della parte di cesoiatura sono azionati dal motore attraverso la cinghia trapezoidale, il sistema di riduzione degli ingranaggi, l'albero eccentrico, la biella e il meccanismo a leva per convertire il moto rotatorio in moto lineare alternato o oscillante, azionando il cursore e il supporto della lama per eseguire lavori di punzonatura e cesoiatura sulla matrice superiore della punzonatura, sulla lama superiore della cesoiatura, sulla matrice superiore della cesoiatura e sulla lama mobile della cesoiatura dei profili secondo il diagramma del ciclo di lavoro.

Sulla parte superiore del cursore di punzonatura e del supporto della lama di tranciatura sono installate delle molle per bilanciare il peso del cursore e del supporto dello stampo di punzonatura e della lama, garantendo un funzionamento regolare del sistema di trasmissione e un funzionamento sicuro.

Oltre alla forma strutturale generale delle macchine per la lavorazione del ferro, i produttori nazionali hanno sviluppato la cesoia verticale per lamiere e profili del tipo QR32-8, come illustrato nella figura 8-3-8, che presenta un aspetto innovativo, una struttura compatta, dimensioni e peso ridotti e un ingombro minimo, che la rendono conveniente per un'ampia gamma di utenti dell'industria meccanica, dell'edilizia e dell'artigianato.

La macchina per la lavorazione del ferro è un'apparecchiatura multifunzionale per il taglio e la punzonatura dell'acciaio per la produzione di piccole serie. Rispetto alle presse e alle cesoie, ha un numero inferiore di componenti funzionali ausiliari, con conseguente minore precisione di lavorazione e livello di automazione, quindi è meno utilizzata dalle imprese con produzione su larga scala.