Резка листового металла на ножницах. Характеристика процесса резки

Резку листового металла осуществляют на ножницах, которые по характеру движения рабочих органов, делят на 2-е группы:

- ножницы с возвратно-поступательным движением ножей;

- ножницы с вращательным движением ножей.

К ножницам для резки листовых материалов с возвратно-поступательным движением ножей относятся ножницы:

- с наклонным ножом (для уменьшения усилия отрезки);

- с параллельными ножами (для отрезки узких полос и тонколистового материала);

- высечные.

Ножницы с вращательным движением ножей могут быть с одной или несколькими парами ножей. В зависимости от формы рабочих кромок и их взаимного расположения на дисковых ножницах можно отрезать полосы с прямолинейными кромками неограниченной длины, а также вырезать круги и различные контуры по разметке или шаблону. Многодисковые ножницы применяются для продольной резки листового (рулонного) материала на полосы.

При резке листового металла рабочие органы – ножи внедряются в металл, пластически деформируют его до полного отделения одной части от другой. При этом ножи устанавливаются с некоторым зазором Z. При отрезке возникает изгибающий момент М, равный произведению приложенной к нему силы Р, на плечо L, несколько большие зазоры между ножами Z. M=a*P*L,

где а>1, L>Z.

Момент М вызывает поворот отрезаемой заготовки, что вызывает появление расширяющих усилий N на боковых поверхностях ножей. Для устранения поворота листа в процессе отрезки в конструкции ножниц предусматривается прижимное устройство с силой прижима Q.

Величина расширяющих усилий (реакций) N составляет:

- при отрезке без прижима листа N=(0,18…..0,35)*P;

- при отрезке с прижимом листа N=(0,1…..0,2)*P;

Под действием распорных усилий N зазор между ножами Z увеличивается, а это приводит к ухудшению качества поверхности среза, снижению точности размеров отрезаемой полосы.

Процесс отделения одной части металла от другой можно разделить на 3-и стадии:

В начале 1-ой стадии пластическая деформация сосредоточена у рабочих кромок ножей, по мере смыкания которых очаги пластической деформации увеличиваются и в конце концов смыкаются (схема а).

2-я стадия начинается при необратимом смещении одной части листа относительно другой (схема б), при этом образуется гладкая блестящая поверхность, сглаженная силами трения F=µN вдоль боковой поверхности листа.

По мере смыкания ножей степень деформации увеличивается и когда ресурс пластичности исчерпан, начинается 3-я стадия – появление трещин скалывания и разрушение металла. Эта стадия завершается отделением одной части листа от другой (схема в). Скалывание начинается при определённом внедрении ножа в металл глубиной h=(0,2…..0,6)*S, при этом, чем мягче металл, тем больше величина h.

Трещины скалывания направлены под определённым углом Ѳ(тао) к плоскости листа, значение которого зависит от физико-механических свойств металла. Угол Ѳ=4…..6°.

Усилие резки определяется как произведение площади среза на сопротивление материала срезу.

где - угол наклона ножа ().

(чем толще металл, тем больше)

Работа деформирования при резке на ножницах с наклонным ножом определяется по формуле:

где Р – усилие резания в кН; Н – рабочий ход в мм.

Так как , то формулу работы деформации можно записать в виде:

Усилие резки для ножниц с параллельными ножами определяется по формуле: ,

где S – толщина листа; B – ширина листа.

Работа деформации:

С учётом притупления режущих кромок ножей усилие ножниц принимают:

где К – коэффициент, учитывающий притупление ножей К=(1,1…..1,3); λ – коэффициент учитывающий заполнения кривой. – чем толще металл, тем λ меньше.

Дисковые ножницы (одно- и многодисковые).