Свободная гибка листового металла
На сегодняшний день гибка листового металла осуществляется различными способами. Наибольшее распространение получили станки типа Press Brake. Популярность применения такой технологии обусловлена следующими особенностями.
- На одном и том же оборудовании можно изготавливать детали различных конфигураций из различных материалов и различных толщин.
- Высокая производственная гибкость — большинство деталей изготовляется без переналадки оборудования и смены инструмента. Более того, часто инструмент вообще не меняется, при этом в производстве может находиться большое количество деталей отличных как по конфигурации, так и по материалу/толщине.
- Высокая производительность.
- Низкая стоимость оборудования и себестоимость производства.
- Применимость автоматизации процесса.
Вместе с тем, возможности такого технологического процесса не могут быть безграничными. Основными лимитирующим факторами или их сочетанием, являются:
- свойства материала;
- особенности инструмента;
- знания и умения технологов и операторов;
- возможности пресса.
Рассмотрим основные, наиболее важные, вопросы гибки листового металла на станках типа Press Brake.
Деформация металла
Гибка на листогибочных прессах основана на принципе 3 точек. Лист опирается на 2 точки матрицы. Пуансон давит на лист между 2 точками матрицы, образуя третью, центральную точку. По мере опускания пуансона, центральная точка листа опускается вместе с ним, а нижние боковые поверхности листа скользят по радиусам V-раскрытия матрицы. Материал несколько сжимается в месте давления пуансона и значительно растягивается с нижней стороны листа. Также, материал деформируется в месте скольжения по матрице — там остаются видимые или невидимые следы деформации (вдавливания).
Схематичное изображение деформации металла при гибке
Длина развертки в направлении, перпендикулярном линии гиба, всегда увеличивается. В связи с этим длину развертки делают меньше чем сумму всех бортов. Удлинение заготовки на каждом гибе зависит от:
- толщины и типа материала,
- угла гиба,
- радиуса гиба (ширины V-раскрытия матрицы и радиуса пуансона),
- направления проката.
Теоретический расчет всегда будет приближенным. Наиболее точный результат можно получить опытным путем. Для этого нужно взять несколько заготовок, например, 100x100. Отметить направление проката. Согнуть равное количество заготовок вдоль проката и поперек. Сделать замеры полученных бортов. Для каждой заготовки суммировать длины бортов и вычесть 100. Полученная разница и будет удлинением для заданных условий гибки. Сравнивая полученные результаты можно оценить следующее:
- стабильность результатов,
- влияние направления проката.
В большинстве случаев разницей в удлинении вдоль проката и поперек можно пренебречь. Однако, если требования к точности получаемых размеров очень высокие и/или количество гибов большое, то эту разницу следует учитывать при создании развертки и расположении ее на листе.
Отдельно нужно отметить тот факт, что чем больше нужно деформировать металл (уменьшение минимального борта, угла и радиуса гиба) тем большее воздействие потребуется. Здесь воздействие напрямую связно с давлением и моментом силы. Давление является отношением силы к площади, на которую она приложена. Таким образом, для увеличения воздействия необходимо прикладывать большее усилие на меньшей площади. Момент силы, в свою очередь, является произведением воздействующей силы на длину рычага приложения силы. Уменьшение минимального борта или радиуса гибки требует использования матрицы с меньшим V-раскрытием и, как следствие, меньшим рычагом приложения силы. Соответственно, при прочих равных, гибка на матрице с меньшим раскрытием требует приложения большей силы.
Схематичное изображение силы и рычага при гибке на матрицах с разным V-раскрытием
Гибка металлов: методы и технологические особенности
"Гибка" звучит как простой процесс, но в действительности, он очень сложен.
"Лист" и "гибка" не очень ассоциируются с высокой технологией. Однако, для того, чтобы гнуть "непослушный" лист необходимы специальные знания и большой опыт. Объясните техническому специалисту, который не знаком с листовым металлом, что в нашем высокотехничном мире невозможно постоянно получать при гибке угол 90°, не меняя параметров настройки. То получается, а то - нет!
Без изменения программы угол будет меняться, если, например, лист толщиной 2 мм сделан из нержавеющей стали или алюминия, если его длина - 500 мм, 1000 мм или 2000 мм, если гибка производится вдоль или поперек волокон, если линия гибки находится в окружении пробитых или прорезанных лазером отверстий, если лист имеет различную упругую деформацию, если поверхностное упрочнение, вследствие пластической деформации, сильнее или слабее, если. если.
КАКОЙ МЕТОД ГИБКИ ВЫБРАТЬ?
Различается 2 основных метода:
Мы говорим о "воздушной гибке" или "свободной гибке", если между листом стенками V-образной матрицы существует воздушный зазор. В настоящее время это наиболее распространенный метод.
Если лист прижат полностью к стенкам V-образной матрицы, мы называем этот метод "калибровкой". Несмотря на то, что этот метод является достаточно старым, он используется и даже должен использоваться в определенных случаях, которые мы рассмотрим далее.
Свободная гибка
Обеспечивает гибкость, но имеет некоторые ограничения по точности.
- Траверса с помощью пуансона вдавливает лист на выбранную глубину по оси Y в канавку матрицы.
- Лист остается "в воздухе" и не соприкасается со стенками матрицы.
- Это означает, что угол гибки определяется положением оси Y, а не геометрией гибочного инструмента.
Точность настройки оси Y на современных прессах - 0,01 мм. Какой угол гибки соответствует определенному положению оси Y? Трудно сказать, потому что нужно найти правильное положение оси Y для каждого угла. Разница в положении оси Y может быть вызвана настройкой хода опускания траверсы, свойствами материала (толщина, предел прочности, деформационное упрочнение) или состоянием гибочного инструмента.
Приведенная ниже таблица показывает отклонение угла гибки от 90° при различных отклонениях оси Y.
| а° /V mm | 1° | 1,5° | 2° | 2,5° | 3° | 3,5° | 4° | 4,5° | 5° |
| 4 | 0,022 | 0,033 | 0,044 | 0,055 | 0,066 | 0,077 | 0,088 | 0,099 | 0,11 |
| 6 | 0,033 | 0,049 | 0,065 | 0,081 | 0,097 | 0,113 | 0,129 | 0,145 | 0,161 |
| 8 | 0,044 | 0,066 | 0,088 | 0,110 | 0,132 | 0,154 | 0,176 | 0,198 | 0,220 |
| 10 | 0,055 | 0,082 | 0,110 | 0,137 | 0,165 | 0,192 | 0,220 | 0,247 | 0,275 |
| 12 | 0,066 | 0,099 | 0,132 | 0,165 | 0,198 | 0,231 | 0,264 | 0,297 | 0,330 |
| 16 | 0,088 | 0,132 | 0,176 | 0,220 | 0,264 | 0,308 | 0,352 | 0,396 | 0,440 |
| 20 | 0,111 | 0,166 | 0,222 | 0,277 | 0,333 | 0,388 | 0,444 | 0,499 | 0,555 |
| 25 | 0,138 | 0,207 | 0,276 | 0,345 | 0,414 | 0,483 | 0,552 | 0,621 | 0,690 |
| 30 | 0,166 | 0,249 | 0,332 | 0,415 | 0,498 | 0,581 | 0,664 | 0,747 | 0,830 |
| 45 | 0,250 | 0,375 | 0,500 | 0,625 | 0,750 | 0,875 | 1,000 | 1,125 | 1,250 |
| 55 | 0,305 | 0,457 | 0,610 | 0,762 | 0,915 | 1,067 | 1,220 | 1,372 | 1,525 |
| 80 | 0,444 | 0,666 | 0,888 | 1,110 | 1,332 | 1,554 | 1,776 | 1,998 | 2,220 |
| 100 | 0,555 | 0,832 | 1,110 | 1,387 | 1,665 | 1,942 | 2,220 | 2,497 | 2,775 |
- Высокая гибкость: без смены гибочных инструментов вы можете получить любой угол гибки, находящийся в промежутке между углом раскрытия V-образной матрицы (например, 86° или 28°) и 180°.
- Меньшие затраты на инструмент.
- По сравнению с калибровкой требуется меньшее усилие гибки.
- Можно "играть" усилием: большее раскрытие матрицы означает - меньшее усилие гибки. Если вы удваиваете ширину канавки, вам необходимо только половинное усилие. Это означает, что можно гнуть более толстый материал при большем раскрытии с тем же усилием.
- Меньшие инвестиции, так как нужен пресс с меньшим усилием.
Все это, однако, теоретически. На практике вы можете потратить деньги, сэкономленные на приобретении пресса с меньшим усилием, позволяющего использовать все преимущества воздушной гибки, на дополнительное оснащение, такое как, дополнительные оси заднего упора или манипуляторы.
- Менее точные углы гибки для тонкого материала.
- Различия в качестве материала влияют на точность повторения.
- Не применима для специфических гибочных операций.
- Воздушную гибку желательно применять для листов толщиной свыше 1,25 мм; для толщины листа 1 мм и менее рекомендуется использовать калибровку.
- Наименьший внутренний радиус гибки должен быть больше толщины листа. Если внутренний радиус должен быть равен толщине листа -рекомендуется использовать метод калибровки. Внутренний радиус меньше толщины листа допустим только на мягком легко деформируемым материале, например меди.
- Большой радиус может быть получен воздушной гибкой путем использования пошагового перемещения заднего упора. Если большой радиус должен быть высокого качества, рекомендуется только метод калибровки специальным инструментом.
Какое усилие?
По причине различных свойств материала и последствий пластической деформации в зоне гибки, определить требуемое усилие можно только примерно.
Предлагаем вам 3 практических способа:
1. Таблица
- толщины листа ( S ) в мм
- предела прочности ( Rm ) в Н/мм2
- V - ширины раскрытия матрицы ( V ) в мм
- внутреннего радиуса согнутого листа ( Ri) в мм
- минимальной высоты отогнутой полки ( B ) в мм
Пример подобной таблицы Необходимое усилие для гибки 1 метра листа в тоннах. Предел прочности 42-45 кг/мм2.
Рекомендуемое соотношение параметров и усилия
2. Формула
1,42 - это эмпирический коэффициент, который учитывает трение между кромками матрицы и обрабатываемым материалом.
Другая формула дает похожие результаты:
3. "Правило 8"
При гибке низкоуглеродистой стали ширина раскрытия матрицы должна в 8 раз превосходить толщину листа (V=8*S), тогда Р=8хS, где Р выражается в тоннах (например: для толщины 2 мм раскрытие матрицы \/=2х8=16 мм означает, что вам необходимо 16 тонн/м)
Усилие и длина гиба
Длина гиба пропорциональна усилию, т.е. усилие достигает 100% только при длине гиба 100%.
Например:
| Усилие | Длина гиба |
| 100% | 3 000 мм |
| 75% | 2 250 мм |
| 50% | 1 500 мм |
| 25% | 750 мм |
Cовет:
Если материал ржавый или не смазан, следует добавлять 10-15% к усилию гиба.
Толщина листа (S)
DIN допускает значительное отклонение от номинальной толщины листа (например, для толщины листа 5 мм норма колеблется между 4,7 и 6,5 мм). Следовательно, вам нужно рассчитывать усилие только для реальной толщины, которую вы измерили, или для максимального нормативного значения.
Предел прочности на растяжение ( Rm )
Здесь также допуски являются значительными и могут оказывать серьезное влияние при расчете требуемого усилия гиба.
Например :
St 37-2: 340-510 Н/мм2
St 52-3: 510-680 Н/мм2
Совет:
Не экономьте на усилии гиба! Предел прочности на растяжение пропорционален усилию гиба и не может быть подогнан, когда вам это нужно! Реальные значения толщины и предела прочности являются важным факторами при выборе нужного станка с нужным номинальным усилием.
V - раскрытие матрицы
По эмпирическому правилу, раскрытие V-образной матрицы должно восьмикратно превосходить толщину листа S до S=6 мм:
V=8xS
Для большей толщины листа необходимо:
V=10xS или
V=12xS
Раскрытие V-образной матрицы обратно пропорционально требуемому усилию:
• большее раскрытие означает меньшее усилие гиба, но больший внутренний радиус;
• меньшее раскрытие означает большее усилие, но меньший внутренний радиус.
Внутренний радиус гиба (Ri)
При применении метода воздушной гибки большая часть материала подвергается упругой деформации. После гибки материал возвращается в свое первоначальное состояние без остаточной деформации ("обратное пружинение"). В узкой области вокруг точки приложения усилия материал подвергается пластической деформации и навсегда остается в таком состоянии после гибки. Материал становится тем прочнее, чем больше пластическая деформация. Мы называем это "деформационным упрочнением".
Так называемый "естественный внутренний радиус гибки" зависит от толщины листа и раскрытия матрицы. Он всегда больше чем толщина листа и не зависит от радиуса пуансона.
Чтобы определить естественный внутренний радиус, мы можем использовать следующую формулу: Ri = 5 x V /32
В случае V=8хS, мы можем сказать Ri=Sх1,25
Мягкий и легкодеформируемый металл допускает меньший внутренний радиус. Если радиус слишком маленький, материал может быть смят на внутренней стороне и растрескаться на внешней стороне гиба.
Совет:
Если вам нужен маленький внутренний радиус, гните на медленной скорости и поперек волокон.
Минимальная полка (В):
Во избежание проваливания полки в канавку матрицы, необходимо соблюдать следующую минимальную ширину полки:
| Угол гиба | В |
| 165° | 0,58 V |
| 135° | 0,60 V |
| 120° | 0,62 V |
| 90° | 0,65 V |
| 45° | 1,00 V |
| 30° | 1,30 V |
Упругая деформация
Часть упруго деформированного материала "спружинит" обратно после того, как усилие гиба будет снято. На сколько градусов? Это уместный вопрос, потому что важен только реально полученный угол гиба, а не рассчитанный теоретически. Большинство материалов имеют достаточно постоянную упругую деформацию. Это означает, что материал той же толщины и с тем же пределом прочности спружинит на одинаковую величину при одинаковом угле гибки.
- угла гибки: чем меньше угол гибки, тем больше упругая деформация;
- толщины материала: чем толще материал, тем меньше упругая деформация;
- предела прочности на растяжение: чем выше предел прочности, тем, больше упругая деформация;
- направления волокон: упругая деформация различна при гибке вдоль или поперек волокон.
Продемонстрируем сказанное выше для предела прочности, измеряемой при условии V=8хS:
| Предел прочности в Н/мм2 | упругая деформация в ° |
| 200 | 0,5-1,5 |
| 250 | 1-2 |
| 450 | 1,5-2,5 |
| 600 | 3-4 |
| 800 | 5-6 |
Все производители гибочного инструмента учитывают упругую деформацию, когда предлагают инструмент для свободной гибки (например угол раскрытия 85° или 86 ° для свободных гибов от 90° до 180°).
Калибровка
Точный - но негибкий способ
При этом методе угол гиба определен усилием гиба и гибочным инструментом: материал зажат полностью между пуансоном и стенками V образной матрицы. Упругая деформация равняется нулю и различные свойства материала практически не влияют на угол гиба.
Рассчитать требуемое усилие гиба очень трудно. Самый надежный способ -выяснить необходимое усилие путем пробной гибки короткого образца на испытательном гидравлическом прессе.
Специфика гибки листового металла на гидравлическом листогибочном оборудовании
Выполнять гибку листового металла можно различными способами. Однако наиболее распространенным и универсальным методом получения трехмерных изделий из металлического листа является использование гидравлических листогибочных прессов с вертикальной гибочной балкой.
Главные задачи, которые должны решаться в процессе гибки — достижение максимальной точности радиуса и угла в месте гиба и соблюдение точного размера полок детали в диапазоне заданных допусков. Установка детали осуществляется на матрицу и позиционируется против упоров в горизонтальном положении.
Необходимый угол гибки достигается за счет глубины проникновения в матрицу пуансона, вдавливающего в нее заготовку. Радиус при этом зависит от расстояния между кромками матрицы (при ее раскрытии) и радиуса пуансона.
Следует понимать, что на такие ключевые параметры гибки, как глубина проникновения пуансона, открытие матрицы и усилие прямое влияние оказывают глубина гиба и механические характеристики самого материала. В особенности это имеет значение, если толщина и характеристики металла разнятся даже в пределах одной поставляемой партии.
Как правило, для достижения нужных радиуса и угла прибегают сразу к нескольким методам гибки. У каждого из них есть как преимущества, так и некоторые недостатки. При этом для всех методов очень важным является вопрос подбора наиболее подходящих инструментов. Именно от размеров и формы наладки «пуансон-матрица» во многом зависит возможность получения требуемых радиусов и углов. Детально остановимся на ключевых моментах только двух наиболее распространенных методов — адаптивном (гибка металла по трем точкам) и гибки в воздухе. Но перед описанием рассмотрим конструкцию и принцип работы современных листогибочных прессов.
Основными элементами конструкции листогибочного пресса являются:
- станина;
- гидравлические цилиндры;
- нижняя балка со столом и специальной системой крепления матриц;
- верхняя балка с системой крепления пуансонов, установленных на штоках гидроцилиндров;
- система задних упоров, благодаря которой достигается базирование заготовки и нижней балки.
Штоки гидроцилиндров придают верхней балке движение в вертикальном направлении; при этом достигается необходимая глубина проникновения в матрицу пуансона. Задние упоры свободно перемещаются по глубине, вдоль линии гиба, и по высоте относительно линии гиба.
Листогибочная машина может оснащаться устройством передней поддержки листа, предусматривающим функцию его сопровождения во время процесса гибки.
В зависимости от способа контроля позиций и перемещения осей листогибочные прессы классифицируются на три категории:
- прессы с ручным позиционированием осей;
- прессы с управлением от ЧПУ-контроллера;
- прессы с ЧПУ.
Приобретая гидравлический листогиб первых двух категорий, предприятие делает выбор в пользу достаточно бюджетных решений своих задач. При его покупке у заказчика, как правило, не возникает слишком много дополнительных вопросов. Чего не скажешь о станках с ЧПУ, требующих более обстоятельного подхода при выборе.
Критериев, на основании которых осуществляется подбор оборудования, будь то отрезные станки или гидравлические листогибы, может быть несколько. Они зависят от реальных производственных задач, качества выпускаемой продукции. В этой статье мы рассмотрим выбор листогибочных прессов исключительно с позиции их технических возможностей.
Верхняя балка пресса перемещается с учетом развиваемого усилия, скорости возврата, подхода и рабочего хода, длины гиба. Именно эти параметры оказывают первоочередное влияние на производительность. Однако самым важным параметром является все же точность позиционирования, так как от нее и зависит угол гиба. Почти все производители прессов обеспечивают контроль этого параметра за счет монтажа на боковых стойках оборудования оптических линеек. Необходимо, чтобы точность позиционирования обеспечивалась в пределах 0,01 мм. Это связано с тем, что изменение на данную величину приводит к возникновению ошибки в 1° при угле гиба в 135° (раскрытие матрицы составляет 4 мм). Чем меньше толщина и чем больше угол, тем большее влияние на точность угла оказывает точность позиции. Контроль качества передвижения верхней балки непосредственно связан с передвижением штоков правого и левого гидравлических цилиндров.
Важнейшей задачей производителей прессов является синхронизация позиционирования и перемещений. Если будет существовать разность позиций, то и угол изделия по длине гиба также будет разным. Помимо этого, запрограммировать можно и перекос верхней балки. Это требуется в том случае, если необходимо получить различные углы с правой и левой стороны линии гиба.
Перемещение и позиционирование верхней балки прессов тесно связаны с двумя их особенностями. Первая заключается во времени задержки и удержания усилия в нижней точке. Данное время оказывает непосредственное влияние на фиксацию угла и имеет важное значение при его коррекции и автоматическом контроле при адаптивной гибке. Вторая особенность состоит в компенсации раскрытия боковых стоек листогибочного пресса в момент положения усилия. Большинство производителей включают в базовую комплектацию своего оборудования скобы с конечными выключателями для этой коррекции.
Одна из осей станка, которая определяет компенсацию прогиба балок, влияет по всей длине гиба на постоянство угла. В момент приложения усилия верхней балки по вертикальным осям верхняя и нижняя балки прогибаются от середины к боковым сторонам. Вследствие этого вдоль линии гиба образуются разные углы. Чтобы как-то оптимизировать данный эффект, производители прибегают к различным системам компенсации прогиба, известным как «системы бомбирования». Принцип работы клиновой системы основывается на смещении верхней части стола по отношению к нижней; при этом происходит уменьшение угла клиньев от центра к краям стола.
Система волн схожа с клиновой, однако вместо клиньев в ней задействуется профиль волны. Кроме того, в нижней балке имеется система специальных вырезов, компенсирующих эффекты от возникающих прогибов балок. Другой вариант — система гидравлических цилиндров, которые встроены в нижнюю балку.
Существует 2 вида систем компенсации прогиба — с ручной установкой параметров и с ЧПУ. Листогибочные прессы с ЧПУ позволяют автоматизировать процесс гибки металла и сохранить в памяти оборудования информацию о материалах, деталях и их толщине. Систему компенсации прогиба целесообразно использовать в том случае, если длина гибки составляет более 2000 мм. С помощью данной системы можно получить постоянный угол по всей длине детали.
Рассказывая об изменениях положения системы компенсации прогиба балок и верхней балки, мы акцентировали внимание на позиции нижней точки пуансона. В свою очередь, позиции задних упоров по осям гарантируют базирование заготовки, что помогает определить размеры полок деталей. При выборе числа ЧПУ управляемых осей и конструкции задних упоров необходимо руководствоваться сложностью деталей, которые планируется выпускать. Сами производители предлагают множество вариантов решения данной проблемы. Наиболее простой и очевидный — перемещение двух упоров в сдвоенном виде и выставление упоров по осям в ручном режиме. Подобная схема упоров особенно эффективна в производстве несложных деталей, которые не требуют базирования на высоте. С помощью схемы ЧПУ сдвоенного перемещения упоров и с ручным перемещением по осям можно добиться автоматического позиционирования упоров и по высоте, и по глубине.
Все материалы обладают определенным коэффициентом пружинения и при деформации стремятся вновь принять свою первоначальную форму. При выполнении свободной гибки во время снятия усилия происходит открывание угла, поэтому он нуждается в корректировке. Как правило, оператор в момент запуска детали в производство выполняет первый гиб и измеряет полученный угол, после этого вводит коррекцию на разницу в угле. Затем следует новый гиб, очередное измерение угла и т.д., вплоть до получения необходимого. Таким образом, весьма актуальной является проблема получения необходимого угла гибки уже с первого раза.
Решить эту проблему можно несколькими способами. Прежде всего, необходимо выяснить требования к подобным устройствам или критерии выбора. У системы должен быть интерфейс с высокой скоростью передачи данных с ЧПУ, иначе процесс гибки будет проходить очень медленно. Помимо этого, сама система не должна препятствовать процессу гибки. Очень важно, чтобы она была достаточно функциональной, адаптирована для работы в сложных условиях и не зависела от изменений физических характеристик обрабатываемого материала (его твердости, толщины и т.д.) и уровня инструментальной оснастки.
Некоторые производители прибегают к лазерному контролю угла гибки. Этот метод основывается на проецировании на поверхность матрицы и полку детали большого числа лазерных точек. Точки проецируются камерами излучения, смонтированными по обеим сторонам нижнего стола.
В результате измерений в режиме реального времени получается угол. Все измерения поступают в ЧПУ, где происходит автоматическая корректировка угла. Система корректировки функционирует в двух режимах: контроля угла и измерения пружинения. В первом случае данные получаются на основе заложенной в ЧПУ величины пружинения. При измерении пружинения данные хранятся для дальнейшего использования в процессе изготовления деталей из этого материала.
Существует и другая система, принцип работы которой основан на применении встроенных в элементы инструментальной оснастки механических датчиков. Данная система, как и предыдущая, измеряет угол и выполняет его корректировку. Все операции производятся на основе полученной от датчиков информации.
Еще одна система позволяет обойтись без измерений угла в режиме реального времени. Она прецизионно измеряет уровень давления в гидравлической системе и определяет угол на основании позиции пуансона в нижней точке.
Отдельно необходимо упомянуть листогибочные прессы мощностью до 3–5 тысяч т и листогибочное оборудование в тандемном исполнении. Оборудование данного типа выпускает ограниченный круг производителей, так как на подобных станках весьма сложно реализовать перечисленные выше требования. В том случае, если необходимо добиться гибки длиной 10 м и более, целесообразнее использовать два тандемных пресса (работающих синхронно). Сами прессы при этом могут различаться усилием и длиной гиба. При расчете общего усилия нужно исходить из меньшего усилия на метр длины гиба.
Преимущества тандемной схемы заключаются в том, что прессы допускается применять как синхронно, так и каждый по отдельности. Отметим, что затраты на приобретение и оснащение тандемного решения (к примеру, два станка по 6 м с усилием 640 т каждый) ниже, чем на один пресс (длина гиба — 12 м, усилие — 1280 т).
В заключении отметим, что в настоящее время одними из наиболее востребованных гидравлических листогибочных прессов являются прессы бренда Abamet. Оно отличается надежностью, функциональностью и неприхотливостью в техническом и сервисном обслуживании. По соотношению цена-качество гидравлическое листогибочное оборудование Abamet ни в чем не уступает решениям многих известных производителей.
Воздушная гибка металла
Воздушная гибка
Области применения воздушной гибки — большая номенклатура, производство от одной штуки. Нормальные требования к качеству продукции.
Производится при следующих условиях:
- угол пуансона и матрицы могут быть гораздо меньше угла гибки,
- V — раскрытие матрицы от 8 толщин и более,
- минимальное воздействие на материал.
Преимущества воздушной гибки
Это наиболее распространенный тип гибки на станках Press Brake, что обусловлено следующими преимуществами.
Гибкость производства. Имея небольшое количество различного инструмента можно решать широкий спектр задач. Так, используя пуансон и матрицу с углом 30° можно производить гибку любых углов от 180° до 30°. На одной матрице можно согнуть как лист соответствующей толщины, так и меньшей.
Высокая скорость воздушной гибки достигается благодаря совокупности возможностей оборудования и небольшого требуемого усилия. Современное оборудование в состоянии выполнять гибку с высокой скоростью и хорошей повторяемостью, что позволяет превентивно компенсировать обратное пружинение. В результате реальная скорость воздушной гибки постоянно растет без снижения качества получаемой продукции.
Требуемое усилие, как и общее воздействие на металл, при воздушной гибке минимально. Это, в свою очередь, позволяет применять менее мощное оборудование и повышает срок службы инструмента. Как упомянуто в предыдущем абзаце, низкое требуемое усилие позволяет выполнять воздушную гибку с высокой скоростью.
Так как оказываемое воздействие на материал при воздушной гибке невелико, то и меньше остается следов на деталях. Одновременно снижается давление рабочих кромок матрицы на лист и трение листа о матрицу. Для полного исключения следов воздушную гибку можно производить с использованием уретановых защитных пленок или матриц.
Меньший износ инструмента обусловлен уже перечисленными особенностями — низкое усилие гибки, меньшее трение листа об инструмент, большие радиусы рабочих кромок и, как следствие, меньшее давление. Все это делает возможным использование качественного инструмента много лет даже при интенсивной эксплуатации. Разумеется, нужно учитывать то, что это достижимо только при своевременном и хорошем обслуживании оборудования и инструмента.
Все указанные преимущества складываются в одно, самое важное — низкая себестоимость производства. Для воздушной гибки достаточно не очень мощного, а, следовательно, и недорогого оборудования. Высокая скорость гибки дает максимальную производительность. Универсальность, низкая стоимость и максимальная долговечность инструмента делают удельные затраты по этой статье минимальными.
Недостатки воздушной гибки
Разумеется, невозможно иметь только преимущества. Есть и недостатки, но с ними можно бороться. Основные проблемы, с которыми можно столкнуться при воздушной гибке.
Невысокая точность по углу. Средняя ошибка повторяемости составляет около 45'. Для большинства задач такая погрешность не является критичной. Тем не менее, ошибку можно снизить, развивая два основных направления — совершенствование оборудования и инструмента, повышение качества металла по составу, однородности, обработке и точности по толщине.
Форма профиля недостаточно точная. Линия борта и угол представляют собой не прямую и дугу окружности, а кривую, похожую на эллипс. В таких условиях говорить о радиусе гибки достаточно сложно, т.к. он меняется от центра к краям. Кроме того, повторяемость профиля от детали к детали также не слишком велика. В реальном применении это чаще всего не критично и на чертежах радиус имеет атрибут справочного размера, обеспечиваемого инструментом.
Все признаки воздушной гибки — высокая скорость, низкий уровень воздействия (усилие гибки), произвольный радиус пуансона и ширина V-раскрытия матрицы, часто определимые наличием инструмента, а не обрабатываемым материалом, не способствуют снижению эффекта обратного пружинения. Т.к. угол обратного пружинения неразрывно связан с результирующей ошибкой по углу гибки, то и методы его компенсации те же — совершенствование оборудования и инструмента.
Воздушная гибка осуществляется на матрицах с шириной V-аскрытия не меньшей чем восемь толщин металла. Это условие является причиной ограничения минимального борта и деформации отверстий, близко расположенных к линии гиба. В случае невозможности получения удовлетворительного результата приходится применять матрицы с меньшим раскрытием или матриц с подвижными сегментами. Но тогда теряются большинство признаков воздушной гибки.
Вообще, если требования к качеству получаемых деталей достаточно высокие, и существующими методами воздушной гибки не удается их выполнить, то приходится применять более сложное оборудование и инструмент, оказывать большее воздействие на металл. То есть переходить на другой тип гибки.
Гибка листового металла - методы и советы по проектированию [часть 1]
Гибка - одна из наиболее распространенных операций по изготовлению листового металла. Этот метод, также известен как прессование, отбортовка, гибка штампа, фальцовка и окантовка, этот метод используется для деформации материала до угловой формы.
Это достигается за счет приложения силы к заготовке. Сила должна превышать предел текучести материала для достижения пластической деформации. Только так можно получить стойкий результат в виде изгиба.
Какие методы гибки наиболее распространены? Как пружинистость влияет на изгиб? Что такое k-фактор? Как рассчитать допуск на изгиб?
Все эти вопросы обсуждаются в этом посте вместе с некоторыми советами по гибке.
Методы гибки:
Существует довольно много различных методов гибки. У каждого есть свои преимущества. Обычно возникает дилемма между стремлением к точности или простоте, в то время как последняя находит все большее применение. Более простые методы более гибкие и, что наиболее важно, для получения результата требуется меньше различных инструментов.
V-образный изгиб:
V-образная гибка является наиболее распространенным методом гибки с использованием пуансона и штампа. Она имеет три подгруппы - гибка на основе или нижняя гибка, «свободная» или «воздушная» гибка и чеканка. На воздушную гибку и гибку на основе приходится около 90% всех операций гибки.
Приведенная ниже таблица поможет вам определить минимальную длину фланца b (мм) и внутренний радиус ir (мм) в зависимости от толщины материала t (мм). Вы также можете увидеть ширину матрицы V (мм), которая необходима для таких характеристик. Для каждой операции нужен определенный тоннаж на метр. Это также показано в таблице. Вы можете видеть, что более толстые материалы и меньшие внутренние радиусы требуют большей силы или тоннажа. Выделенные параметры являются рекомендуемыми спецификациями для гибки металла.
График силы изгиба
Допустим, у меня есть лист толщиной 2 мм, и я хочу его согнуть. Для простоты я также использую внутренний радиус 2 мм. Теперь я вижу, что минимальная длина фланца для такого изгиба составляет 8,5 мм, поэтому я должен учитывать это при проектировании. Требуемая ширина матрицы составляет 12 мм, а тоннаж на метр - 22. Самая низкая общая производительность стенда составляет около 100 тонн. Линия гибки моей заготовки составляет 3 м, поэтому общая необходимая сила составляет 3 * 22 = 66 тонн. Таким образом, даже простой верстак, с достаточным количеством места, чтобы согнуть 3-метровые листы, подойдет.
Тем не менее, нужно помнить об одном. Эта таблица применима к конструкционным сталям с пределом текучести около 400 МПа. Если вы хотите согнуть алюминий , значение тоннажа можно разделить на 2, так как для этого требуется меньше усилий. С нержавеющей сталью происходит обратное - требуемое усилие в 1,7 раза больше, чем указано в этой таблице.
Нижнее прессование:
При нижнем прессовании, пуансон прижимает металлический лист к поверхности матрицы, поэтому угол матрицы определяет конечный угол заготовки. Внутренний радиус скошенного листа зависит от радиуса матрицы.
По мере сжатия внутренней линии требуется все большее усилие для дальнейшего манипулирования ею. Нижнее прессование позволяет приложить это усилие, так как конечный угол задан заранее. Возможность приложить большее усилие уменьшает пружинящий эффект и обеспечивает хорошую точность.
Разница углов учитывает эффект пружинящего отката
При нижнем прессовании важным этапом является расчет отверстия V-образной матрицы.
| Ширина проема V (мм) | ||||
| Метод / Толщина (мм) | 0,5…2,6 | 2,7…8 | 8,1…10 | Более 10 |
| Нижнее прессование | 6т | 8т | 10т | 12т |
| Свободная гибка | 12. 15т | |||
| Чеканка | 5т | |||
Экспериментально доказано, что внутренний радиус составляет около 1/6 ширины проема, что означает, что уравнение выглядит следующим образом: ir = V/6.
Воздушная гибка:
Частичная гибка, или воздушная гибка, получила свое название от того факта, что обрабатываемая деталь фактически не касается деталей инструмента полностью. При частичном гибе заготовка опирается на 2 точки, и пуансон толкает изгиб. По-прежнему обычно выполняется на листогибочном прессе, но при этом нет фактической необходимости в боковом штампе.
Воздушная гибка дает большую гибкость. Допустим, у вас есть матрица и пуансон на 90°. С помощью этого метода вы можете получить результат от 90 до 180 градусов. Хотя этот метод менее точен, чем штамповка или чеканка, в его простоте и заключается его прелесть. В случае, если нагрузка ослабнет, и упругая отдача материала приведет к неправильному углу, его легко отрегулировать, просто приложив еще немного давления.
Конечно, это результат меньшей точности по сравнению с нижним прессованием. В то же время большим преимуществом частичной гибки является то, что для гибки под другим углом не требуется переналадка инструмента.
Чеканка:
Раньше чеканка монет была гораздо более распространена. Это был практически единственный способ получить точные результаты. Сегодня техника настолько хорошо контролируема и точна, что такие методы больше не используются.
Чеканка при гибке дает точные результаты. Например, если вы хотите получить угол в 45 градусов, вам понадобятся пуансон и матрица с точно таким же углом. Не о чем беспокоиться.
Почему? Потому что штамп проникает в лист, вдавливая углубление в заготовку. Это, наряду с большим усилием (примерно в 5-8 раз больше, чем при частичной гибке), гарантирует высокую точность. Проникающий эффект также обеспечивает очень маленький внутренний радиус изгиба.
U-образная гибка:
U-образная гибка в принципе очень похожа на V-образную. Есть матрица и пуансон, на этот раз они имеют U-образную форму, что приводит к аналогичному изгибу. Это очень простой способ, например, гибки стальных U-образных каналов, но он не так распространен, поскольку такие профили также можно производить с использованием других, более гибких методов.
Ступенчатая гибка:
Ступенчатая гибка - это, по сути, многократная V-гибка. Этот метод, также называемый гибовкой вразбежку, использует множество последовательных V-образных изгибов для получения большого радиуса заготовки. Окончательное качество зависит от количества изгибов и шага между ними. Чем их больше, тем более гладким будет результат.
Валковая гибка:
Валковая гибка используется для изготовления труб или конусов различной формы. При необходимости может также использоваться для изгибов с большим радиусом. В зависимости от мощности машины и количества рулонов можно выполнять один или несколько изгибов одновременно.
При этом используются два приводных ролика и третий регулируемый. Этот ролик движется за счет сил трения. Если деталь необходимо согнуть с обоих концов, а также в средней части, требуется дополнительная операция. Это делается на гидравлическом прессе или листогибочном станке. В противном случае края детали получатся плоскими.
Гибка с вытеснением:
При гибке с вытеснением листовой металл зажимается между прижимной подушкой и штампом для протирания. Форма штампа для протирки, расположенного внизу, определяет угол получаемого изгиба. После того, как металлический лист был надежно зажат, перфоратор опускается на свисающий конец металлического листа, заставляя его соответствовать углу протирочной матрицы. Конечным результатом обычно является чеканка металлического листа вокруг протирочного штампа.
Ротационная гибка:
Другой способ - ротационная гибка, она имеет большое преимущество перед гибкой вытеснением или V-образной гибкой - она не царапает поверхность материала. На самом деле, существуют специальные полимерные инструменты, позволяющие избежать каких-либо следов от инструмента, не говоря уже о царапинах. Ротационные гибочные станки также могут сгибать более острые углы, чем 90 градусов. Это очень помогает с общими углами.
Наиболее распространенный метод - с двумя валками, но есть также варианты с одним валком. Этот метод также подходит для производства U-образных каналов с близко расположенными фланцами, так как он более гибкий, чем другие методы.
Возврат при сгибе:
При сгибании заготовка естественным образом немного отскакивает после подъема груза. Следовательно, эту величину необходимо компенсировать при изгибе. Заготовка изгибается под необходимым углом, поэтому после упругого возврата она принимает желаемую форму.
Еще один момент, о котором следует помнить, - радиус изгиба. Чем больше внутренний радиус, тем больше пружинящей эффект. Острый пуансон дает маленький радиус и снимает пружинящий эффект.
Почему происходит пружинение? При сгибании деталей сгиб делится на два слоя разделяющей их линией - нейтральной линией. С каждой стороны происходят разные физические процессы. «Внутри» материал сжимается, «снаружи» - вытягивается. Каждый тип металла имеет разные значения нагрузок, которые они могут воспринимать при сжатии или растяжении. И прочность материала на сжатие намного превосходит прочность на разрыв.
В результате, на внутренней стороне труднее достичь постоянной деформации. Это означает, что сжатый слой не деформируется окончательно и пытается восстановить свою прежнюю форму после снятия нагрузки.
Допуск на изгиб
Если вы проектируете гнутые детали из листового металла в программе CAD, которая имеет специальную среду для работы с листовым металлом, используйте ее. Она существует не просто так. При выполнении изгибов она учитывает спецификации материалов. Вся эта информация необходима при изготовлении плоского шаблона для лазерной резки.
Длина дуги нейтральной оси должна использоваться для расчета развертки.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Читайте также: