Координатная пробивка — особенности и преимущества холодной штамповки листового металла

Преимущества координатной пробивки

Помимо описываемого способа обработки листового металла, в промышленности используется лазерная или плазменная резка, а также классическое сверление заготовки. При массовом производстве данные средства давно признаны неэффективными, благодаря явным преимуществам координатной пробивки металла:

• Высокая скорость обработки детали при серийном производстве. При использовании станка с ЧПУ, рабочий орган с пуансоном точно выполняет заданный оператором алгоритм, быстро определяя координаты отверстия.
• Производительность пробивной машины не зависит от размеров и формы отверстия. Таким образом, длина реза не снижает эффективность пробивных работ, в отличие от лазерного станка. При ударе пуансона о поверхность заготовки пробивка производится единовременно по всему контуру отверстия.
• Данный способ обработки относится к холодным механическим процессам, не сопряжённым с термическим воздействием на металл. Это свойство позволяет добиться экономии на электричестве и избежать пластической деформации металла из-за перегрева при изменении структуры кристаллической решётки.
• Автоматическое оборудование позволяет быстро сменить пуансон и матрицу, в результате чего достигается универсальность станка при обработке металлов разного типа и толщины.

Оборудование для координатно-пробивных работ достигает высокой скорости обработки и КПД до 85%, так как энергия импульсного воздействия направлена исключительно на достижение результата.

Недостатки координатной пробивки

Наряду с достоинствами, оборудование для выполнения точной пробивки отверстий в металле может иметь некоторые недостатки:

• При случайном сбое автоматических настроек программы, в случае перепадов напряжения или по причине выхода из строя отдельных деталей, точность позиционирования пробивки отверстий может быть нарушена. Это приведёт к смещению отверстий и браку всей партии при серийном производстве.
• Несмотря на то, что пуансоны выполняются из высокопрочной легированной стали, режущие кромки инструмента при длительной эксплуатации затупляются. При отсутствии своевременного сервисного обслуживания станка, на контурах отверстия начинают появляться неровности и заусенцы. То же происходит при несоответствии габаритов матрицы и пуансона, либо при нарушении соосности между ними.
• Скорость работы оборудования достигается малым ходом пуансона в вертикальном направлении. При наличии дефектов поверхности режущего инструмента, во время перемещения листа по матрице, на поверхности могут образоваться борозды и царапины. Чаще всего данный дефект появляется при обработке металла большой толщины.
• При пробивке отверстий, диаметр которых мало отличается от толщины заготовки, возможна концентрация напряжений, что приводит к объёмному разрыву связей кристаллической решётки. В результате этого физического процесса на поверхности металла могут появиться микротрещины. При хорошо заточенном инструменте такой брак исключается.

Большинство недостатков пробивной установки проявляются при несвоевременном обслуживании с заменой расходников. При проведении регулярного ТО и быстром устранении мелких неполадок, риск изготовления бракованных изделий сводится к минимуму.

Отличия ручной и автоматизированной пробивки

Существует 2 основных метода координатной пробивки — ручной, когда процесс полностью зависит от человеческого фактора и автоматизированный. Во втором случае оператор программирует станок, после чего лишь контролирует процесс.

Принципиальные отличия данных типов координатно-пробивных работ отражены в таблице:

Автоматизированные станки дают возможность вести пробивку отверстий со скоростью до 1500 ударов в минуту без участия человека, что позволяет отладить серийное производство повышенной точности.

Виды оборудования для координатной пробивки металла

В промышленном производстве используются 3 вида станков и механизмов для выполнения обработки металла данной категории:

• Ручные инструменты. Наиболее экономный тип обработки стали, дающий низкую производительность. Применяется при необходимости выполнения единичных отверстий круглой формы. Преимущества заключаются в возможности выполнения пробивки в любом месте, например, в условиях строительной площадки.

Для выполнения данных работ применяют дрели, сверлильные установки, а также стальные цилиндрические штифты, предназначенные для ударного воздействия молотком или кувалдой. Принцип действия таких инструментов схож с работой стамески или долота.

При необходимости выпуска деталей в ограниченном количестве, при мелкосерийном производстве, применяются ручные компрессионные станки.

• Пресс-ножницы с универсальными насадками. Основной функцией устройств является раскрой металла. Однако такие машины часто снабжаются сменными насадками. Помимо режущего рабочего органа, появляется возможность установки штамповых насадок с пуансонами. При этом, верхняя часть ножниц играет роль пресса с пуансоном, нижняя — матрицы.

При правильном положении металлической заготовки, оборудование может выполнять роль координатно-пробивного устройства с ограниченным функционалом.

• Координатно-пробивные прессы. Классические станки, которые отличаются по производительности, габаритам, предельной толщине, размерам и форме обрабатываемой заготовки. Могут оснащаться интеллектуальной системой ЧПУ с возможностью программирования алгоритма.

При задании программы, устройство самостоятельно выбирает нужны пуансон из барабана, выполняя отверстие нужной конфигурации и габаритов.

На рынке востребованы все типы перечисленного оборудования. конечный выбор потребителя зависит от множества факторов. При разовых работах приобретение пресса теряет смысл, а отладить выпуск деталей в промышленном масштабе без автоматизированной линии практически невозможно.

Технология координатной пробивки металла

Все координатно-пробивные станки, принцип действия которых основан на методе холодной штамповки металла, работают в соответствии со следующим технологическим алгоритмом:

• Конструкция пуансона выполняется таким образом, что давление при ударном воздействии происходит по контуру вырубаемого отверстия.
• Матрица, расположенная с оборотной стороны заготовки, создаёт ответное усилие при опускании пуансона.
• Конфигурация матрицы повторяет геометрию пуансона, немного отличаясь в габаритах.
• При оказании давления возникает пара сил от давления пуансона и опорной реакции матрицы, что вызывает изгибающий момент с минимальным плечом.
• В месте минимального изгибающего момента образуется предельная поперечная сила, сопровождающаяся ростом перерезывающего усилия.
• По правилам сопромата, если внешняя нагрузка превышает предел прочности материала, происходит разрушение его структуры.
• Когда поперечная сила превышает предел прочности стали, возникает нарушение кристаллической решётки. Предел прочности зависит от жёсткости, химического состава и способа упрочнения металла. В результате этого действия происходит вырубка отверстия нужного очертания.

На рынке востребованы все типы перечисленного оборудования. конечный выбор потребителя зависит от множества факторов. При разовых работах приобретение пресса теряет смысл, а отладить выпуск деталей в промышленном масштабе без автоматизированной линии практически невозможно.

Технология координатной пробивки металла

Все координатно-пробивные станки, принцип действия которых основан на методе холодной штамповки металла, работают в соответствии со следующим технологическим алгоритмом:

• Конструкция пуансона выполняется таким образом, что давление при ударном воздействии происходит по контуру вырубаемого отверстия.
• Матрица, расположенная с оборотной стороны заготовки, создаёт ответное усилие при опускании пуансона.
• Конфигурация матрицы повторяет геометрию пуансона, немного отличаясь в габаритах.
• При оказании давления возникает пара сил от давления пуансона и опорной реакции матрицы, что вызывает изгибающий момент с минимальным плечом.
• В месте минимального изгибающего момента образуется предельная поперечная сила, сопровождающаяся ростом перерезывающего усилия.
• По правилам сопромата, если внешняя нагрузка превышает предел прочности материала, происходит разрушение его структуры.
• Когда поперечная сила превышает предел прочности стали, возникает нарушение кристаллической решётки. Предел прочности зависит от жёсткости, химического состава и способа упрочнения металла. В результате этого действия происходит вырубка отверстия нужного очертания.

Координатная пробивка используется практически во всех отраслях — в автомобильной индустрии, авиастроении, космической промышленности, при производстве рекламных конструкций, спортивных тренажёров и других видов продукции. Многие компании, предлагающие услуги по обработке металлов, помимо массового производства, выполняют индивидуальные заказы при наличии технического задания от клиента.

Основные технические характеристики координатно-пробивных станков с ЧПУ

При выборе станка для координатной пробивки, либо при заказе соответствующих работ на производстве, необходимо обращать внимание на следующие характеристики оборудования:

При выборе оборудования немаловажным условием является бренд и страна-производитель. Перед приобретением установки необходимо изучить подробную информацию о производителе, а также реальные отзывы пользователей на форумах, где люди делятся информацией о плюсах и минусах оборудования.

Как происходит программирование системы ЧПУ

Чтобы добиться высокой точности при обработке листовой стали на координатно-пробивном оборудовании, необходимо выбирать станки с ЧПУ. Данная аббревиатура расшифровывается как «Числовое Программное Управление», и принцип её действия основывается на следующем алгоритме:

• Инженер выполняет раздел проект КМД (деталировка металлических конструкций) для заготовки, подлежащей обработке.
• Работа выполняется с использованием программного обеспечения формата CAD. Результатом данной работы является файл с расширением dwg или dxf.
• Встроенная программа автоматизации пробивного станка считывает чертёж, который может передаваться как на внешнем носителе — через флэш-диск с USB портом, так и посредством беспроводной связи (Bluetooth или Wi Fi).
• Данные, изображённые на индивидуальных чертежах, считываются системой ЧПУ, после чего на экране устройства появляется схема заготовки.
• Оператор вводит граничные параметры, в результате чего система получает сведения о типе обрабатываемой стали, толщине изделия, характере вырубаемого отверстия.
• При серийном производстве назначается количество повторений алгоритма.

По завершении выставления настроек, оператор загружает заготовки в приёмный магазин, запускает станок и контролирует работу устройства, а также достигнутый результат. При возникновении непредвиденной ситуации, прибор подаёт тревожный сигнал, либо оператор экстренно прекращает выполнение программы

Виды координатной пробивки заготовок на станках с ЧПУ

В зависимости от производственных ограничений и технологических требований к готовому изделию, существует 4 вида координатной пробивки заготовки. Данные виды обработки листовой стали зависят от типа пуансона и наличия функции поворота рабочего органа при эксплуатации оборудования:

• Сквозная пробивка — классический тип обработки, при котором в изделии вырубается отверстие заданной геометрии и габаритов.
• Пулевка — при повороте рабочего органа с пуансоном, кромка заготовки изгибается в нужном направлении. Данная функция необходима при устройстве перфорации для вентиляции на корпусе бытовых и промышленных приборов. Направленные кромки играют роль воздухозаборников.
• Пробивка с формовкой — данный тип специальной обработки необходим, когда кромка металла, образовавшаяся после пробивки, должна быть деформирована в соответствии с назначенной конфигураций. Например, при необходимости фиксации детали, на поверхности металла в месте устройства самореза или винта выполняется углубление, куда прячется головка метиза.
• Неокончательная пробивка — предназначена для нанесения гравировки или деформации на поверхности листовой заготовки без разрыва связей. Часто применяется при нанесении рёбер жёсткости на деталь для повышения её прочностных характеристик.Промышленные станки с ЧПУ имеют такую конструкцию барабана револьверного типа, которая позволяет пробивать отверстия всех перечисленных типов в автоматическом режиме. То есть, станок сначала выполняет рубку сквозных отверстий, после чего автоматически переходит на пулевку или формовку изделия, выбирая нужный пуансон или меняя положение рабочей головки.
  

  Коротко о главном

  Координатная пробивка — один из наиболее востребованных способов обработки листового металла. Может выполняться ручным способом, с помощью комбинированных ножниц или станков с ЧПУ. Обработка производится методом холодной штамповки заготовки, что снижает энергозатраты при эксплуатации оборудования. Для предотвращения брака необходимо следить за состоянием режущей кромки пуансонов и матрицы, а также проводить периодическое ТО для станка. На практике применяются 4 типа обработки металла данной категории — сквозная и неполная пробивка, формовка и пулевка. Координатная пробивка на станке с ЧПУ позволяет наладить серийное производство в промышленных масштабах.