Máquinas de ferraria: Usos, especificações e mecânica

I. Usos e classificação das máquinas de usinagem de ferro

A máquina de corte de ferro é um equipamento de separação de corte de metal muito versátil. Ela pode não apenas cisalhar e separar chapas e perfis metálicos (incluindo aço redondo, aço quadrado, aço plano, aço hexagonal, aço angular, aço de canal, viga I, aço em forma de T e outros materiais de aço com formato especial), mas também executar puncionamento e corte e vinco (ou entalhe) nas partes planas de chapas e perfis. Devido à variedade de processos de cisalhamento que pode realizar, ela é chamada de máquina de trabalho de ferro, veja a figura 8-3-1.

De acordo com o mecanismo de trabalho definido e as funções de corte correspondentes que podem ser concluídas, o máquina de trabalhar ferro podem ser divididos nas seguintes categorias.

Primeiro, máquina de perfuração e corte de perfil

Equipado com mecanismos de puncionamento e cisalhamento de perfis, ele pode realizar puncionamento em chapas e perfis e cisalhamento de vários perfis.

Segundo, máquina de corte de chapas e perfis

Além de completar as funções de cisalhamento de placas e tiras, ele também pode realizar a separação de perfis por cisalhamento.

Em terceiro lugar, a máquina de trabalhar ferro

Capaz de completar as funções de corte dos dois tipos de máquinas de corte acima. Ela pode ser dividida em uma máquina de corte de ferro com lâmina vertical e uma máquina de corte de ferro com lâmina horizontal, sendo que a última é menos usada devido ao alcance limitado do processo.

Quatro: Máquina combinada de corte e perfuração

Além de realizar as funções de cisalhamento das máquinas de cisalhamento mencionadas anteriormente, ela também pode realizar cortes em chapas metálicas e perfis, ou seja, cortar determinados formatos de entalhes nas partes planas da chapa ou do perfil para facilitar a dobragem de perfis, como cantoneiras de aço, em peças em formato de moldura.

Devido à natureza geral desse equipamento, sua ampla gama de processos, poucos dispositivos auxiliares, poucos mecanismos de ajuste funcional para melhorar a qualidade do cisalhamento e dispositivos de fixação simples no local do cisalhamento, ele resulta em menor precisão de usinagem, maiores erros dimensionais e maior rugosidade da superfície de fratura, portanto, é usado principalmente em oficinas que processam chapas metálicas e perfis com requisitos de baixa precisão, como pontes, caldeiras, construção naval e construção, e em alguns departamentos de reparo.

II. Parâmetros técnicos da máquina de trabalhar ferro

De acordo com os regulamentos do método de compilação do modelo de maquinário de forjamento, o principal parâmetro da máquina de transmissão mecânica é a espessura máxima da chapa de aço cortada, enquanto a máquina de transmissão hidráulica é representada pela espessura nominal da chapa de aço. força na perfuração local.

Alguns países já produziram máquinas para trabalhar ferro com espessuras máximas de cisalhamento de 32 mm, 25 mm e 20 mm, sendo a de 16 mm a mais comumente produzida. Devido à ampla gama de processos, as máquinas de usinagem de ferro em grande escala apresentam certas dificuldades no layout estrutural, e a taxa de utilização do equipamento não é alta, o que não utiliza totalmente a capacidade de processamento do equipamento, portanto, a produção de especificações grandes é menos comum.

Nosso país estabeleceu padrões de parâmetros técnicos para as máquinas de usinagem de ferro. A Tabela 8-3-1 relaciona os parâmetros básicos das máquinas de usinagem de ferro em nosso país.

A maioria dos produtos listados na tabela já está em produção normal em nosso país, e seus parâmetros técnicos são mostrados na Tabela 8-3-2.

Tabela 8-3-1: Parâmetros básicos das máquinas de usinagem de ferro na China (Unidade: mm)

Observação: A resistência à tração do material σb < 450MPa

 Tabela 8-3-2 Facas de cisalhamento colocadas longitudinalmente em máquinas de usinagem de ferro produzidas em nosso país

III. O princípio de funcionamento e a forma estrutural da máquina de trabalhar ferro

1. Princípio de funcionamento da máquina para trabalhar ferro

O princípio de funcionamento da máquina de transmissão mecânica para trabalhar ferro é semelhante ao da prensa mecânica geral e da prensa de transmissão mecânica. máquina de corte. O puncionamento e o cisalhamento são realizados pelo motor que aciona o controle deslizante ou a lâmina por meio do sistema de transmissão e do mecanismo de biela da manivela, com o punção ou a lâmina montada no controle deslizante, concluindo o trabalho de puncionamento ou cisalhamento. A Figura 8-3-2 mostra o diagrama do princípio de funcionamento da máquina de corte de ferro. A Figura 8-3-3 mostra o sistema de puncionamento e processo de cisalhamento diagrama preenchido pela máquina de trabalhar ferro.

 (I) Perfuração

A matriz superior 1 do puncionamento é fixada no controle deslizante (consulte a Figura 8-3-2a) e se move para cima e para baixo com o controle deslizante, e a matriz inferior 2 é fixada na mesa de trabalho. A matriz superior se move para baixo para concluir o trabalho de perfuração. O espaço entre as matrizes superior e inferior varia de acordo com a espessura e as propriedades mecânicas do material da chapa. A seleção correta da folga entre as matrizes superior e inferior é fundamental para garantir a qualidade das peças puncionadas, geralmente considerando o valor da folga para puncionar chapas com espessuras de 3 a 10 mm.

Δ = (0,06 ~ 0,1)t

Onde t---espessura da placa (mm).

Quando a espessura da placa de perfuração for maior que 10 mm, considere a folga Δ = (0,1 ~ 0,15)t

A profundidade da borda da matriz do molde inferior é geralmente considerada como a = 3 a 5 mm.

A perfuração em uma máquina de usinagem de ferro geralmente é feita para peças com formas relativamente simples, como as usadas nos flanges de chapas metálicas, cantoneiras de aço, flanges e tramas de canais de aço e vigas em I, conforme mostrado na Figura 8-3-4.

Devido à pequena área da mesa de trabalho da posição de puncionamento e à falta de dispositivos auxiliares, a precisão e a eficiência de produção do puncionamento são menores do que as das prensas gerais. Portanto, ela é comumente usada em oficinas estruturais para processos auxiliares, como perfuração de furos de rebites.

 (II) Corte de chapas metálicas

A lâmina superior é fixada no suporte da ferramenta e o suporte da ferramenta gira em torno de um pivô fixo para realizar o cisalhamento, conforme mostrado na Figura 8-3-2b. A lâmina superior é inclinada em um ângulo α em relação à lâmina inferior, chamado de ângulo de cisalhamento. O tamanho do ângulo de cisalhamento está diretamente relacionado à força de cisalhamento; quanto maior o ângulo de cisalhamento, menor a força de cisalhamento. Entretanto, um ângulo de cisalhamento grande aumentará a deformação torcional do material e reduzirá a qualidade do cisalhamento.

Usando um porta-ferramentas oscilante em uma máquina de usinagem de ferro, o ângulo de cisalhamento diminui gradualmente durante o processo de cisalhamento. O ângulo de cisalhamento geralmente é definido entre 8° e 12°. Se for muito grande, o componente horizontal da força de cisalhamento excede o atrito entre o material e a lâmina inferior, fazendo com que o material deslize para fora ao longo da direção da força horizontal, impossibilitando o cisalhamento e causando acidentes. Portanto, é importante escolher o ângulo de cisalhamento correto.

O tamanho da folga entre as lâminas superior e inferior também é um fator importante que afeta a qualidade do cisalhamento. O valor da folga Δ é selecionado principalmente com base na espessura da placa de cisalhamento e nas propriedades mecânicas do material, geralmente com Δ = (0,05 ~ 0,1)t

Onde t é a espessura da placa cortada (mm).

 (III) Cisalhamento de barras

O uso mais comum é o cisalhamento de barras redondas e quadradas. A lâmina estática cilíndrica ou quadrada é fixada no corpo da máquina, e a lâmina móvel é fixada no suporte da ferramenta, movendo-se com o suporte da ferramenta para cisalhar o tarugo (veja a Figura 8-3-2c).

Como a abertura (ou comprimento lateral) da lâmina na lâmina não pode mudar com o diâmetro (ou comprimento lateral) da barra cortada, ou seja, a folga radial não pode ser ajustada, e a folga axial entre as lâminas móveis e estáticas também não pode ser alterada com o diâmetro (ou comprimento lateral) da barra, juntamente com a rigidez da placa de pressão, isso causa uma deformação significativa da seção cortada.

Portanto, os tarugos cortados na máquina de corte de ferro são, em sua maioria, de tamanho médio ou menor em diâmetro ou comprimento lateral, e os requisitos de qualidade de corte não são altos, e o tamanho do lote não é muito grande.

A folga axial entre as lâminas de cisalhamento é um fator importante que afeta a precisão do cisalhamento. Um espaço axial muito grande ou muito pequeno resultará em má qualidade da seção cortada. A escolha do valor da folga depende principalmente do diâmetro, do comprimento lateral e das propriedades mecânicas da barra.

Para materiais com alta resistência e alta fragilidade, deve ser escolhido um valor de folga menor e vice-versa para valores de folga maiores. O cisalhamento da barra de mesmo diâmetro em alta velocidade deve ter um valor de folga menor do que em baixa velocidade. Para aço de médio carbono, aço de alto carbono e aço de baixa liga com resistência à tração inferior a 800 MPa, o valor da folga entre as lâminas é geralmente considerado

Δ = (0,02 ~ 0,06)d

 Na fórmula, d é o diâmetro do material da barra cortada (mm).

A seleção correta da folga axial entre as lâminas é uma condição importante para a obtenção de superfícies de cisalhamento de alta qualidade.

 Corte de perfil

As Figuras 8-3-2d, e, f, g, h mostram o cisalhamento de aço angular, aço em forma de T, viga I e aço de canal. A força de cisalhamento P atua no plano de cisalhamento em um ângulo de aproximadamente 45° em relação ao plano horizontal do perfil, o que aumenta a superfície de cisalhamento puro da borda da lâmina, reduzindo o rasgo e a deformação.

 Corte de matrizes

Na parte superior da placa de cisalhamento da máquina de usinagem de ferro, geralmente é instalada uma estação de corte de matriz, conforme mostrado na figura 8-3-2i. A matriz superior 4 se move com a placa de cisalhamento, e a matriz inferior 5 é fixada no corpo da máquina, que pode cortar entalhes retangulares, triangulares ou semicirculares em chapas e perfis (veja a figura 8-3-3e).

O corte de matriz corta principalmente entalhes em vários perfis para facilitar a fabricação de componentes, como quadros, conforme mostrado na figura 8-3-5.

 A folga entre as bordas da lâmina do molde é crucial para a qualidade do corte, geralmente tomada

Δ = (0,05 ~ 0,1)t

 Na fórmula, t representa a espessura do material cortado (mm).

 O ângulo de inclinação da lâmina da matriz é mostrado na Figura 8-3-2i.

α = 8° a 12°

 O ângulo de inclinação da borda de corte

β = 2° a 3°

O cisalhamento de chapas metálicas é uma parte fundamental da máquina de usinagem de ferro, e as condições conjuntas para cada estação são que o trabalho de cisalhamento e a potência em cada estação de cisalhamento sejam iguais. Para tornar o arranjo estrutural razoável, utilizar totalmente a potência do motor, evitar que a máquina seja muito volumosa e garantir a segurança operacional, e para facilitar a manutenção, a máquina de usinagem de ferro não permite que vários processos de cisalhamento sejam concluídos ao mesmo tempo, mas devem ser realizados separadamente de acordo com um determinado diagrama de ciclo de trabalho, conforme mostrado na Figura 8-3-6.

Durante o cisalhamento de chapas metálicas, o ângulo máximo de trabalho do eixo excêntrico é de 180°, seguido pelo curso de retorno ocioso da placa de cisalhamento. Na máquina de usinagem de ferro de dupla finalidade, o ciclo de trabalho é mostrado na Figura 8-3-6a, em que α é o ângulo de rotação do eixo excêntrico durante o cisalhamento da chapa metálica e α' é o ângulo de rotação do eixo excêntrico durante o puncionamento (ou cisalhamento do perfil). O diagrama do ciclo de trabalho para a máquina de usinagem de ferro de finalidade tripla é mostrado na Figura 8-3-6. Há uma sobreposição entre o início e o fim das estações, refletida nos ângulos de sobreposição γ e γ', geralmente considerados como 15°.

2. Formas estruturais de máquinas para trabalhar ferro

A forma estrutural da máquina de usinagem de ferro é escolhida com base nas necessidades tecnológicas. Por exemplo, no local de puncionamento, é usada uma estrutura aberta com uma certa profundidade de garganta para facilitar o puncionamento em diferentes posições na superfície da chapa ou dos perfis. A distância entre a mesa de trabalho e o controle deslizante no local de puncionamento também precisa ser grande para facilitar a instalação de matrizes de puncionamento para canais de aço, vigas em I e outros materiais de aço com formatos especiais.

As áreas de corte de chapas metálicas e de corte de matrizes estão localizadas no outro lado do corpo da máquina, facilitando o carregamento e o descarregamento e o corte de chapas metálicas longas em forma de tira. Como os perfis geralmente são em forma de haste, como ângulo de aço, canal de aço e aço redondo, a borda de corte geralmente é colocada na barriga do corpo da máquina, conforme mostrado na Figura 8-3-7, em uma estrutura fechada. Todo o corpo da máquina é organizado de forma compacta, o que também aumenta a rigidez do corpo da máquina, o que é benéfico para melhorar a precisão de corte da seção.

O sistema de transmissão da máquina de usinagem de ferro inclui principalmente o tipo de eixo excêntrico simples (consulte a figura 8-3-7a) e o tipo de eixo excêntrico duplo (consulte a figura 8-3-7b, c). O tipo de eixo excêntrico simples tem uma estrutura simples, é leve e é amplamente utilizado. O tipo de eixo excêntrico duplo tem uma estrutura mais complexa, é mais pesado e algumas máquinas de grande porte para trabalhar com ferro usam essa estrutura.

No sistema de transmissão, o controle deslizante da parte de puncionamento e o suporte da lâmina da parte de cisalhamento são acionados pelo motor por meio da correia em V, sistema de redução de engrenagem, eixo excêntrico, biela e mecanismo de alavanca para converter o movimento rotacional em movimento linear recíproco ou movimento de oscilação, acionando o controle deslizante e o suporte da lâmina para realizar o trabalho de puncionamento e cisalhamento na matriz superior do puncionamento, na lâmina superior do cisalhamento, na matriz superior do cisalhamento e na lâmina móvel do cisalhamento do perfil, de acordo com o diagrama do ciclo de trabalho.

As molas são instaladas na parte superior do controle deslizante de perfuração e do suporte da lâmina de corte para equilibrar o peso do controle deslizante, do suporte da matriz de perfuração e da lâmina, garantindo uma operação suave do sistema de transmissão e uma operação segura.

Além da forma estrutural geral das máquinas para trabalhar com ferro, os fabricantes nacionais desenvolveram a máquina de corte vertical de chapas e perfis do tipo QR32-8, conforme mostrado na figura 8-3-8, que apresenta uma aparência inovadora, estrutura compacta, tamanho pequeno, peso leve e dimensões reduzidas, o que a torna conveniente para uma ampla gama de usuários do setor de fabricação de máquinas, construção e artesanato.

A máquina para trabalhar ferro é um equipamento de corte e perfuração de aço multiuso para produção de lotes pequenos e de várias variedades. Em comparação com as prensas e as máquinas de corte, ela tem menos componentes funcionais auxiliares, o que resulta em menor precisão de processamento e nível de automação, portanto, é menos usada por empresas com produção em larga escala