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Guida completa al processo e alle attrezzature per il taglio a cesoia

Immaginate di trasformare una lastra di metallo piatta in pezzi precisi con la semplice pressione di un pulsante. Questo articolo approfondisce il processo di taglio a cesoia, una tecnica essenziale nella lavorazione dei metalli che prevede il taglio delle lamiere nelle forme desiderate. L'articolo copre tutti gli aspetti, dalla meccanica del taglio a cesoia ai tipi di attrezzature utilizzate. Alla fine, capirete come il taglio a cesoia massimizzi l'efficienza e la precisione nella produzione, rendendolo una pietra miliare dell'ingegneria moderna. Immergetevi per conoscere gli strumenti e le tecniche che danno forma ai componenti metallici su cui facciamo affidamento ogni giorno.

Ultimo aggiornamento:
28 giugno 2024
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Indice dei contenuti

I. Parametri del processo di taglio

Il calcolo e la selezione dei parametri del processo di taglio sono riportati nella Tabella 1; il rapporto T/R per alcuni materiali è riportato nella Tabella 2; la temperatura di preriscaldamento per la cesoiatura riscaldata è riportata nella Tabella 3; le condizioni di cesoiatura per diversi gradi e specifiche di materiali sono riportate nella Tabella 4; il gioco ragionevole per le lame di cesoiatura è riportato nella Tabella 5.

Tabella 1 Calcolo e selezione dei parametri del processo di taglio

Numero di serieParametriCalcolo e selezione
1Forza di taglioQuando si seleziona con precisione tosatura verificare l'entità della forza di taglio per assicurarsi che sia inferiore al tonnellaggio dell'attrezzatura. La forza di taglio può essere calcolata con la seguente formula
F=KAτb

dove:
- F è la forza di taglio (N)
- A è l'area di taglio (mm) 2 )
- K è un coefficiente che tiene conto di fattori quali la smussatura della lama, in genere K=1,2~1,7
- τb è la resistenza al taglio del materiale (10MPa), in genere 0,7~0,8 volte la resistenza alla trazione, cioè τ=(0,7~0,8)R m o fare riferimento alla Tabella 2 per il calcolo
2Temperatura di taglioPer i materiali con maggiore resistenza (durezza) e sezioni trasversali più grandi, preriscaldare il materiale prima della cesoiatura. La temperatura di riscaldamento deve essere di: 350~550℃, vedere la Tabella 3 per i dettagli. Fare riferimento alla Tabella 4 per scegliere la condizione di tranciatura e decidere se è necessario un preriscaldamento.
3Fessura di taglioPer garantire la qualità della cesoiatura, è necessario un valore ragionevole di distanza tra le lame superiori e inferiori (vedere la Tabella 5). Un valore maggiore dovrebbe essere utilizzato quando la durezza del materiale è elevata o la sezione trasversale della sezione cesoiata è grande, mentre un valore minore dovrebbe essere utilizzato in caso contrario. Un valore più piccolo dovrebbe essere utilizzato anche quando la cesoiatura è riscaldata.

Tabella 2 Rapporto di τb a Rm per alcuni materiali

Materialeτb/MPaRm/MPaτ/RmA (%)Nota
Q1952903360.86Ricottura
375Tempra a freddo
Q235341.74230.82Ricottura
410Tempra a freddo
Acciaio 152803600.7432
Acciaio 303564540.79Ricottura
Acciaio 354205400.78Ricottura
Acciaio grado 40, 45, 50460Ricottura
Acciaio 7561010000.6110.8
30CrMnSiA75012000.6213.5Tempra
Rame puro1602000.8
H682003000.66
HPb59-12604200.62
Zinco1501870.91
2A121302300.5615Ricottura
2A11220~240380~42015~20Dopo l'estrusione a caldo
6A02701300.5422Ricottura

Tabella 3 Temperatura di preriscaldamento per il riscaldamento del taglio

Durezza del materiale HBW269241229207
Temperatura di preriscaldamento/℃550400380350

Nota: la temperatura di preriscaldamento è la temperatura a cui viene preriscaldato il materiale stesso.

Tabella 4 Stato di taglio di materiali di diverse qualità e specifiche

Grado del materialeDiametro del vuoto o lunghezza del lato/mmDurezza HBWStato di taglio
35 Acciaio≤75Taglio a freddo
80~85≥187Cesoia a caldo
<187Taglio a freddo
>85Cesoia a caldo
45 Acciaio≤60Taglio a freddo
65-75≥207Cesoia a caldo
<207Taglio a freddo
>75Cesoia a caldo
40Cr≤50Taglio a freddo
55-60≥241Cesoia a caldo
<241Taglio a freddo
>60Cesoia a caldo
45Cr
18CrMnTi
12Cr2NiA
≤35Taglio a freddo
40~48≥255Cesoia a caldo
≥255Taglio a freddo
>48Cesoia a caldo

Tabella 5 Distanza ragionevole per le lame della cesoia (unità: mm)

Diametro della barraSotto il 2020~3030~4040~6060~90
Distanza tra le lame0.2~10.5~1.50.8~21.5~2.52.0~3.0
Diametro della barra90~100100~120120~150150~180180~200
Distanza tra le lame2.5~3.53~43.5~54.5~87~12

II. Lama di taglio del letto di taglio

1. Tipo di lama

Le lame del piano di taglio sono costituite da due pezzi, uno fissato sulla sede della matrice inferiore e l'altro montato sulla sagoma superiore, azionati dal cursore per muoversi verso l'alto e verso il basso per ottenere il taglio. I tipi di lame presenti in produzione sono diversi. Le caratteristiche delle lame a scanalatura singola e multipla sono riportate nella Tabella 6, mentre le caratteristiche delle lame a taglio singolo e doppio sono riportate nella Tabella 7.

Tabella 6 Caratteristiche delle lame a scanalatura singola e multipla

LamaTipoDiagramma semplificatoCaratteristiche
Lama a scanalatura singolaTipo integraleSia la lama superiore che quella inferiore della cesoia sono di tipo aperto.
La lama inferiore è di tipo chiuso, che impedisce alla barra di piegarsi, utilizzata per il taglio di barre di piccole dimensioni, mentre la lama superiore (lama mobile) è ancora di tipo aperto.
La lama è dotata di taglienti su tutti e quattro i lati, migliorando il tasso di utilizzo della lama.
Tipo di insertoPuò far risparmiare un po' di acciaio, ma richiede un supporto per la lama aggiuntivo.
Stessi vantaggi e svantaggi di cui sopra, in più può essere utilizzato su tre lati
Tipo di combinazionePuò evitare la concentrazione di tensioni agli angoli della lama integrale, migliorando la durata della lama, ma richiede anche un supporto per la lama.
Lama a più scanalatureStessa forma e dimensionePuò tagliare due barre contemporaneamente, migliorando la produttività, utilizzata per attrezzature di grandi dimensioni per tagliare materiali piccoli
Come sopra, può tagliare tre pezzi contemporaneamente
Stessa forma, dimensioni diversePuò tagliare più pezzi di dimensioni diverse contemporaneamente
Forme e dimensioni diversePuò tagliare più pezzi di forme e dimensioni diverse contemporaneamente
Tipo chiusoSenza cambiare la lama, è in grado di tagliare acciaio di diverse forme e dimensioni. macchina per la lavorazione del ferro. Nel diagramma, 2 è la lama in movimento, 1 è la lama ferma.

Tabella 7 Caratteristiche delle lame a taglio singolo e doppio

LamaDiagramma semplificatoCaratteristiche
Lama a taglio singoloPuò ridurre il braccio di leva, ma durante il taglio la lama preme più a fondo nel materiale scadente, compromettendo la qualità della superficie finale, e può essere utilizzata solo su un lato.
Lama a doppio taglioUtilizzabile su entrambi i lati, migliore qualità della faccia finale

2. Design della lama

Quando si progettano le lame, si considerano principalmente due condizioni: le specifiche del processo dell'apparecchiatura e la forma e le dimensioni del materiale da tagliare.

(1) Lama circolare

Il design della lama circolare è illustrato nella Tabella 8.

Tabella 8 Design della lama circolare

Dimensioni principali
  • Raggio del bordo R
  • 1 - Altezza della lama inferiore
  • 2 - Altezza della lama superiore
  • A- Distanza dalla base del bordo inferiore della lama alla parte inferiore della stessa
  • B- Distanza dalla sommità del bordo superiore della lama all'estremità superiore della stessa
No.ParametriCalcolo e selezione
1Raggio del bordo RIl raggio del bordo dipende principalmente dal diametro del tondino da tagliare; un R troppo grande può appiattire eccessivamente la sezione trasversale del tondino, causando a volte anche delle crepe

Se R è inferiore alla metà del diametro dell'asta da tagliare, il lato dell'asta presenterà delle rientranze che influiranno sulla durata della lama.

Il raggio del bordo della lama può anche fare riferimento alla Tabella 9, che si trova in base al diametro dell'asta da tagliare
2Dimensione inferiore della lama AAcquisire dati empirici dalle specifiche di processo delle apparecchiature

5000kN cesoia, A=120~130mm

Macchina cesoia da 10000kN, A=130~140mm
3Dimensione della lama superiore BQuanto più piccolo è il valore di B, tanto meglio è, in condizioni di garanzia della resistenza della lama e di riaffilatura multipla, può essere determinato dalla seguente formula

B=H-[S+A+(0,3~0,32)Dmin ]

Dove H è l'altezza dell'apertura della lama del letto di taglio (mm)

S è la corsa del letto di taglio (mm)
4Altezza delle lame superiori e inferiori h 1 e h 2L'altezza del bordo della lama superiore e inferiore deve essere uguale. Può essere determinata con la seguente formula

1 =(H+A-B)/2 + (7~10)mm

2 =H-h 1 +(15~20)mm
5Dimensioni esterne della lamaSpessore della lama C: Considerando principalmente la resistenza e la rigidità della lama, può essere selezionato

C = (da 0,25 a 0,5)D

dove D è il diametro dell'asta da tagliare (mm)

Lo spessore della lama C e la larghezza della lama L possono essere selezionati anche in base al tonnellaggio dell'apparecchiatura, vedi Tabella 2-18.

L'angolo di inclinazione α all'apertura della lama può essere considerato pari a 10°.
6Fori per bulloniFori per il fissaggio della lama, generalmente 4 fori, cioè 2 fori per la lama mobile, 2 fori per la lama fissa; in alcuni casi, 6 fori. Diametri dei fori d e D, interassi l, l 1 , h 3 e il raggio r della scanalatura del perno, tutti correlati al tonnellaggio dell'apparecchiatura, cfr. tabella 10.

Tabella 9 Raggio del bordo della lama (unità: mm)

Diametro dell'asta D28~3234~3638~4245~5054~5660~65
Raggio del bordo R171922.526.529.534.5
Diametro della barra D70~7580~8590~95100110130
Raggio del bordo R39.544.550535868

Tabella 10 Dimensioni degli inserti tondi (unità: mm)

Attrezzatura tonnellata/kNdDll1h3rcL
500036552302255560419
1000048722602760680479

(2) Lame a filo quadrato

L'acciaio squadrato viene generalmente tranciato lungo la diagonale e le lame si dividono in integrali e combinate. Per la progettazione delle lame integrali a spigolo vivo, vedere la Tabella 11.

Tabella 11 Progettazione di lame integrali a spigolo vivo

Dimensioni principali
No.ParametriCalcolo e selezione
1Dimensione lama inferiore ARilevare i dati empirici in base all'apparecchiatura

Per le cesoie da 5000kN e 10000kN, si possono prendere 110~120 mm.
2Dimensione della lama superiore BB = H - [s + A + 0,7a min ]

Dove H-altezza dell'apertura della lama di taglio (mm), ottenuta dalle specifiche di processo dell'apparecchiatura

corsa s della cesoia (mm), fare riferimento alle specifiche di processo dell'apparecchiatura

min -la lunghezza minima del lato del materiale quadrato tagliato dalla stessa lama (mm), la lunghezza massima consentita del lato del materiale quadrato da tagliare

Dovrebbe essere compreso nel seguente intervallo

massimo ≤ 1.25a min
3Altezza inferiore della lama h 11 = (H + A - B) / 2 + (7 ~ 10) mm
4Altezza superiore della lama h 22 = H - h 1 + (15 ~ 20) mm
5Raggio di raccordo della fessura rPer evitare la concentrazione di tensioni e il danneggiamento della lama durante la tranciatura, è necessario utilizzare un filetto ad angolo retto, vedere la Tabella 12.
6Dimensioni del profilo della lamaLa determinazione delle dimensioni del profilo della lama è identica a quella delle lame a bordo circolare.
7Fori per bulloniIl design e le relative dimensioni dei fori per i bulloni sono conformi al design delle lame a bordo circolare.

Tabella 12 Raggio di raccordo della fessura r (unità: mm)

Lunghezza del lato del materiale quadrato a<5050~7075~9090~105110~125130~150
Raggio del filetto r7912151521

(3) Lama a lama piatta

Le lame per il taglio dell'acciaio piatto possono essere realizzate con un bordo piatto, come illustrato nella figura allegata alla Tabella 13. Tipo I, sia la lama superiore che quella inferiore sono dotate di scanalature, utilizzate per il taglio di materiali spessi; tipo II, la lama superiore non ha scanalature, cioè B è uguale a h 2 spesso utilizzati per il taglio di materiali più sottili. Entrambi i tipi tagliano lungo il bordo largo del materiale piatto.

Tabella 13 Design della lama a bordo piatto

Dimensioni della lama di tipo IDimensioni della lama di tipo II
Diagramma
No.ParametriCalcolo e selezione
1Dimensione lama inferiore APrendere dati empirici basati sul tonnellaggio dell'attrezzatura

Macchina cesoia da 5000kN, A = 175mm

Macchina cesoia da 10000kN, A = 190mm
Lama di tipo II e tipo I

L'unica differenza è che la lama superiore non ha una scanalatura, cioè B è uguale a h 2 .

Per quanto riguarda le dimensioni, determinazione come sopra
2Dimensione della lama superiore BIl bordo della lama superiore (lama mobile) deve trovarsi al di sotto del bordo della lama inferiore al punto morto inferiore della corsa, può essere determinato dalla seguente formula

B = H - S - A + (5-10) mm
3Lunghezza del bordo CLa lunghezza del bordo è determinata principalmente dalle dimensioni dell'acciaio piatto da tagliare, per comodità

Durante la macinazione, il materiale deve essere leggermente più largo della misura.

C = blarghezza + (20~30) mm

M = (L - C) / 2 mm
4Altezza della lama superiore e inferiore h 2 e h 1 h1=(H+A-B)/2 + 10 mm
h2=H-h1+20mm
5Dimensioni della lamaLa determinazione delle dimensioni è la stessa che per i bordi delle lame circolari
6Fori per bulloniIl disegno e le dimensioni dei fori per i bulloni sono mostrati nel disegno del bordo circolare della lama.

3. Elementi di fissaggio della lama

Gli elementi di fissaggio delle lame comprendono principalmente bulloni, perni di posizionamento e dadi, progettati in base al tonnellaggio dell'apparecchiatura, cfr. Tabella 14 e Tabella 15.

Tabella 14 Dimensioni dei bulloni e dei perni di fissaggio

Tonnellaggio della cesoiaBulloneDimensioni del bullone e del perno di fissaggio/mm
dLlhDKARd1
5000kNBullone superioreM3320070205225174.59
Bullone inferioreM3326070205225174.59
10000kNBullone superioreM4227090287034265.511
Bullone inferioreM4236090287034265.511

Tabella 15 Dimensioni dei dadi

Cesoia tonnellata/kNDimensioni del dado/mm
dHsDD1
50001M33305057.847
100001M42357080.866

4. Materiale della lama

Durante il processo di taglio, la lama subisce una forte usura, pertanto il materiale utilizzato per la realizzazione della lama deve avere un'elevata resistenza all'usura e la sua durezza deve essere più del doppio di quella del materiale da tagliare. Per le lame da taglio a caldo, è richiesto anche un certo livello di durezza a caldo, ovvero la lama deve mantenere la durezza necessaria alla temperatura di taglio.

Nella scelta specifica, occorre considerare anche fattori quali le dimensioni della lama e la qualità del materiale da tagliare. La durezza e le applicazioni dei materiali per le lame di tranciatura a freddo e a caldo sono riportate nelle Tabelle 16 e 17.

Tabella 16 Durezza e applicazione dei materiali delle lame per la cesoiatura a freddo

MaterialeTrattamento termico Durezza HRCApplicazione
Acciaio da utensili al carbonioT7, T858~62Utilizzato per lame di piccole dimensioni e prodotto in piccoli lotti.
T9, T1058~62
Acciaio legato per utensiliCr, 9SiCr58~62Utilizzato per lame di grandi dimensioni, produzione di massa in lotti
CrWMn60~62
7Cr3, 8Cr350~55
Cr12Mo, Cr12MoV58~62

Tabella 17 Durezza e applicazione dei materiali per lame di tranciatura a caldo

MaterialeTrattamento termico Durezza HRCApplicazione
5CrMnMo42~45Utilizzato per la produzione di massa in lotti con temperature di taglio superiori a 200℃.
5CrNiMo45~47
3Cr2W8V45~48
5CrW2Si45~50
6CrW2Si45~50
T7, T8, T9, T1055~60Utilizzato per lame di piccole dimensioni e per la produzione di piccoli lotti con temperature di taglio inferiori a 150℃.

III. Specifiche e capacità produttiva delle apparecchiature di taglio

Le specifiche delle apparecchiature di cesoiatura sono riportate nella Tabella 18 e nella Tabella 19. La capacità di produzione della cesoia è riportata nella Tabella 20 e nella Tabella 21.

Tabella 18 Specifiche delle attrezzature speciali per la cesoiatura

Nome dell'apparecchiaturaModelloCapacità massima di taglio/mm
Diametro dell'acciaio rotondoLunghezza lato quadrato in acciaio
Macchina per la lavorazione del ferroQ34-10Φ3528
Q34-16Φ4540
Q34-16AΦ3835
Q34-25Φ6555
Macchina cesoia per barre

(Letto di taglio a manovella)
Q42-250Φ90-
Q42-500Φ132125
10000kNΦ190180
12500kNΦ210185
16000kNΦ250 220
Macchina cesoia per billetteQA95-100Φ50 (taglio a freddo)50 (taglio a freddo)
-150 (taglio a caldo)

Tabella 19 Parametri tecnici della cesoia per barre tipo Q42

Parametri tecniciModello
Q42-250AQ42-500QA42-500QA42-500AQ42-1000A
Forza di taglio massima/kN250050005000500010000
Diametro massimo di taglio/mmΦ100 (quando R m ≥450MPa)Φ132 (quando R m ≥450MPa)Φ105 (quando R m ≥700MPa)p115 (Quando R m ≥620MPa)Φ190(R m ≥450MPa quando)
Numero di corse/(tempi/min)3018383816
Altezza corsa/mm801009090140
Materiale Gamma di arresto/mm55 ~500110 ~100065~50065~500120 ~1000
Potenza del motore/kW1730403075

Nota: le apparecchiature elencate nella tabella sono prodotte dalla Shenyang Forging Machine Tool Factory.

Tabella 20 Capacità di produzione di cesoie (I) (Unità: pz/h)

Diametro vuoto/mmDiverse lunghezze di billette/mm
100200300400600800100012001400160018002000
Φ202100160014001250800720650590380340300270
Φ301900140013501150760680600540360320290260
Φ401500120011001000660600540490320290260230
Φ5013001000900800520470420380250220200180
Φ601050800720650430390350320210200170150
Φ70 900700630550360330300270180160140130
Φ80800600540480320290260240160140130120
Φ90650500450400260230210190130120110100
Φ10045035031028018016014013090807065
Φ11030037025016014013012080706560
p12025023021014013012011070605550
Φ130200180160110100908055504540
Φ1401501301208070605535302725
Φ15011090805045403525232120

Nota: i dati della tabella devono essere ridotti di 20% durante la cesoiatura a caldo.

Tabella 21 Capacità di produzione di cesoie (II) (Unità: kt/a)

Nome dell'apparecchiaturaMassa media delle billette/kg
0.25~0.60.6~1.01.0~1.61.6~2.52.5~4.04.0~6
Letto di taglio a manovellaTagliare a freddo 1 pezzo contemporaneamente---101215
Tagliare a freddo 2 pezzi contemporaneamente---151822
Taglio a caldo 1 pezzo contemporaneamente---81012
Taglio a caldo di 2 pezzi contemporaneamente---121518
Macchina per la lavorazione del ferro-45.26.58.511
Manovella1.32.34---
Segatrice0.060.080.10.140.210.27
Nome dell'apparecchiaturaMassa media del bianco/kg
Da 6 a 10Da 10 a 16Da 16 a 25Da 25 a 40Da 40 a 60Da 60 a 100
Cesoia a manovellaTaglio a freddo simultaneo di 1 pezzo182226313643
Taglio a freddo simultaneo di 2 pezzi2733394554-
Taglio a caldo simultaneo di 1 pezzo141821242934
Taglio a caldo simultaneo di 2 pezzi2226313643-
Macchina per la lavorazione del ferro14182327--
Manovella------
Segatrice0.40.480.60.9--
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