I fondamenti degli utensili per presse piegatrici

È il tuo primo giorno di lavoro e ti stai allenando per diventare un premi il freno operatore presso KRASS. Si noti utensili per presse piegatrici disposti ad arte su carrelli accanto a ogni macchina. Alcuni operatori utilizzano un unico set di utensili, mentre altri ne dispongono più di uno sulla macchina.

Il funzionamento sembra semplice: un operatore fa scorrere un pezzo di lamiera o di piastra tra due utensili. L'utensile superiore (il punzone) si muove verso il basso, verso l'utensile inferiore (la matrice), piegando il metallo. Abbastanza semplice, vero?

Non esattamente. Il processo di piegatura è uno dei più complessi nella lavorazione dei metalli. Tutto dipende da come il punzone e la matrice interagiscono con il metallo.

Nozioni di base per principianti curiosi

Per anni, molti nuovi dipendenti non hanno alcuna esperienza pregressa. Alcune aziende hanno persino bisogno di insegnare ai nuovi assunti a leggere i metri a nastro.

Esistono due tipi di nuovi operatori. Un tipo vuole solo uno stipendio e non è interessato a imparare più a fondo. Questa guida non è per loro. L'altro tipo è curioso e desideroso di progredire, diventando un caposquadra o un tecnico qualificato. Questa guida è pensata appositamente per questi principianti curiosi, partendo dalle basi assolute, come capire il significato di "raggio di curvatura".

Comprensione delle basi del raggio

A volte gli ingegneri ricevono CAD Modelli di clienti che mostrano piegature della lamiera senza raggio. Sebbene i software moderni aiutino a prevenire questo problema, questo ci ricorda quanto la piegatura dei metalli possa essere fraintesa, anche tra i produttori. Cerchiamo di chiarire:

Ogni curva ha un angolo e un raggio. L'angolo è semplice, anche se è importante capire se il disegno mostra un angolo interno o esterno (Figure 1 ).

FIGURA 1: Un angolo di piega può essere esterno (all'esterno della piega) o interno (tra le due gambe della curva). — **figura** 1 Un angolo di piega può essere esterno (all'esterno della piega) o interno (tra le due gambe della curva).

Ma cos'è un raggio? Nella piegatura dei metalli, un raggio descrive la curvatura formata in una lamiera o in una piastra. Ricordate le lezioni di geometria? Immaginate un cerchio: tracciate una linea retta dal centro del cerchio al bordo. Questo è il raggio. Più piccolo è il raggio, più netta è la curvatura.

Nei disegni, il raggio è spesso specificato come "R.120" o qualcosa di simile, indicando il lato interno della curva. Ciò significa che il raggio di curvatura interno dovrebbe misurare 0.120 pollici. Visualizza un cerchio che corrisponda al bordo della curva; questo è il raggio di curvatura (Figure 2 ).

Figura 2 Questo è un ritorno ai fondamenti della geometria. Come si vede, il raggio di curvatura è il raggio della curvatura, non la lunghezza della superficie piegata. — **Figure 2** Questo è un ritorno ai fondamenti della geometria. Come si vede, il raggio di curvatura è il raggio della curvatura, non la lunghezza della superficie piegata.

Cosa succede durante la flessione

Quando il metallo si piega su un premi il freno, si allunga leggermente. Ciò accade perché il metallo subisce una compressione all'interno e uno stiramento all'esterno della piega (Figure 3 ). Questo allungamento e compressione spostano l'asse neutro del metallo verso l'interno. Gli esperti lo chiamano "fattore k". Per questo motivo, le dimensioni del metallo aumentano leggermente.

Figura 3 Lo spostamento dell'asse neutro del materiale durante la piegatura è descritto dal fattore k. — **Figure 3** Lo spostamento dell'asse neutro del materiale durante la piegatura è descritto dal fattore k.

Operatori e software utilizzano il fattore k per calcolare la tolleranza di piegatura (la lunghezza lungo l'asse neutro) e la deduzione di piegatura (la dimensione sottratta dalla lunghezza originale). Conoscere questo fattore aiuta a creare piegature precise.

Punzoni e matrici

Quando gli operatori inseriscono pezzi grezzi di metallo (lamiere tagliate al laser o punzonate) tra punzoni e matrici, il metallo deve toccare i calibri posteriori o gli arresti per una piegatura precisa.

La forma dei punzoni e delle matrici influenza significativamente la piegatura. Un punzone ha in genere un raggio di punta e un angolo di punzonatura. La matrice ha una forma a "V", con un angolo specifico e un bordo arrotondato chiamato raggio di spalla della matrice (Figure 4 ).

Figura 4 Capire cosa è cosa è il primo passo per comprendere i fondamenti della lavorazione delle presse piegatrici. — **Figure 4** Capire cosa è cosa è il primo passo per comprendere i fondamenti della lavorazione delle presse piegatrici.

L'angolo del punzone non deve superare l'angolo della matrice, altrimenti potrebbero verificarsi danni all'utensile e incidenti (Figure 5 ). Per piegature più grandi, è possibile utilizzare punzoni rotondi, che hanno effettivamente un angolo di punzonatura di 90 gradi (Figure 6 ).

FIGURA 5 L'angolo della matrice deve essere maggiore dell'angolo del punzone per evitare incidenti con l'utensile e situazioni potenzialmente pericolose. — **figura** 5 L'angolo della matrice deve essere maggiore dell'angolo del punzone per evitare incidenti con l'utensile e situazioni potenzialmente pericolose.

FIGURA 6 I punzoni rotondi di grandi dimensioni hanno un angolo di punzonatura di 90 gradi, a meno che non vengano modificati. — **figura** 6 I punzoni rotondi di grandi dimensioni hanno un angolo di punzonatura di 90 gradi, a meno che non vengano modificati.

Metodi di piegatura

Il processo di piegatura inizia sempre allo stesso modo, indipendentemente dal metodo: il punzone preme la lamiera nella matrice. Ma da questo punto in poi, i metodi variano:

Figura 7 Il punzone e la matrice presentano un gioco angolare durante questo processo di pressatura. Finché il materiale non viene pressato fino all'angolo di piega necessario, determinato dall'angolo della matrice, il punzone continua ad applicare pressione verso il basso. — **Figure 7** Durante questo processo di piegatura, il punzone e la matrice presentano un gioco angolare. Finché il materiale non viene pressato fino all'angolo di piega necessario, determinato dall'angolo della matrice, il punzone continua ad applicare pressione verso il basso.

bottoming: Il punzone preme il metallo completamente nella matrice, modellandolo con precisione. Il raggio del punzone determina il raggio di piegatura interno e l'angolo della matrice imposta l'angolo di piegatura (Figure 7 ).
Piegatura ad aria (formatura ad aria): La maggior parte delle fabbriche moderne, inclusa KRRASS, preferisce la piegatura in aria. In questo caso, è l'apertura della matrice a determinare il raggio interno, non la punta del punzone. Matrici più larghe creano raggi maggiori e richiedono meno forza. Matrici strette aumentano la forza di piegatura, il che può comportare il rischio di danni a utensili e macchine.Figure 8 ).

FIGURA 8 Nella piegatura in aria, l'apertura della matrice determina il raggio e la profondità di penetrazione del punzone nello spazio della matrice determina l'angolo di piega. Ciò dimostra ulteriormente quanto sia fondamentale mantenere la lunghezza della flangia al minimo. Questa piega potrebbe non aderire saldamente alla matrice se fosse più vicina al bordo della piastra. — **figura** 8 Nella piegatura in aria, l'apertura della matrice determina il raggio e la profondità di penetrazione del punzone nello spazio della matrice determina l'angolo di piega. Questo dimostra ulteriormente quanto sia fondamentale mantenere la lunghezza della flangia al minimo. Questa piega potrebbe non aderire saldamente alla matrice se fosse più vicina al bordo della piastra.

Nella piegatura in aria, gli angoli del punzone e della matrice non influenzano direttamente l'angolo di piega finale. L'angolo è determinato dalla profondità di spinta del punzone nella matrice.

La larghezza dello stampo determina anche la flangia più piccola (il bordo di piega più stretto) ottenibile. I pezzi devono rimanere saldamente sulle spalle dello stampo durante la piegatura. Angoli dello stampo più stretti aiutano a gestire il ritorno elastico, ovvero il leggero ritorno del metallo dopo la piegatura.

Selezione dell'utensile: piallato o rettificato di precisione.

Gli operatori possono utilizzare due tipi di strumenti, a seconda della precisione richiesta:

Figura 9 Le lunghezze degli utensili da pialla possono essere ridotte a lunghezze inferiori. Tuttavia, è necessario etichettarli se vengono utilizzati insieme in un'attività che richiede utensili più lunghi, in modo che possano essere rimontati esattamente come sono stati tagliati. — **Figure 9** Le lunghezze degli utensili da pialla possono essere ridotte. Tuttavia, è necessario etichettarli se vengono utilizzati insieme in un'attività che richiede utensili più lunghi, in modo che possano essere rimontati esattamente come sono stati tagliati.

Utensili piallati: Utilizzato per attività di piegatura generali. Gli operatori solitamente misurano queste parti utilizzando metri a nastro. Questi strumenti sono lunghi e potrebbero essere tagliati in lunghezze più corte. Un'etichettatura corretta è fondamentale per la precisione del riassemblaggio (Figure 9 ).
Utensili rettificati di precisione: Per curve precise ed esatte. Gli operatori le misurano con calibri digitali e misuratori di raggio. Questi strumenti sono segmentati e realizzati con tolleranze ristrette.

Tipi di utensili spiegati

I tipi di utensili più comuni includono utensili di tipo americano, europeo e New Standard, ognuno con diversi stili di montaggio e flusso di forza di flessione. I nuovi operatori devono conoscere i tipi di utensili utilizzati nella loro struttura e come montarli correttamente (Figure 10 ).

Figura 10 Questa configurazione di piegatura utilizza colli d'oca sia rivolti in avanti che all'indietro. Alcuni utensili possono essere invertiti, ma è necessario essere consapevoli dei potenziali problemi di allineamento e dell'impatto che l'inversione di un utensile ha sul flusso della forza di piegatura. — **Figure 10** Questa configurazione di piegatura utilizza colli d'oca sia rivolti in avanti che all'indietro. Alcuni utensili possono essere invertiti, ma è necessario essere consapevoli dei potenziali problemi di allineamento e dell'impatto che l'inversione di un utensile ha sul flusso della forza di piegatura.

A volte è necessario invertire i punzoni per sequenze di piegatura complesse per evitare collisioni. I tipi di punzone, come i punzoni a collo di cigno, consentono la piegatura senza colpire parti piegate in precedenza (Figure 11 ). Alcuni punzoni hanno delle finestre ritagliate per lasciare spazio libero.

Figura 11 Sebbene esistano numerose varianti, questa grafica approssimativa offre un'idea molto semplice dell'aspetto dei diversi punzoni. Ogni forma di punzone ha una funzione. Ad esempio, i punzoni affilati presentano angoli stretti che consentono loro di scendere ulteriormente in alcune matrici, se necessario per ottenere un'angolazione precisa, mentre i colli di cigno aiutano a prevenire collisioni con flange già formate. — **Figure 11** Sebbene esistano numerose varianti, questa grafica approssimativa offre un'idea molto semplice dell'aspetto dei diversi punzoni. Ogni forma di punzone ha una funzione. Ad esempio, i punzoni affilati presentano angoli stretti che consentono loro di scendere ulteriormente in alcune matrici, se necessario per ottenere un'angolazione precisa, mentre i colli di cigno aiutano a prevenire collisioni con flange già formate.

Anche le matrici sono disponibili in varie forme. Le matrici a doppia V e a quattro vie offrono più aperture per le matrici in un unico utensile, adatte a diverse piegature (Figure 12 ). Utensili specializzati non standard, come i cuscinetti in uretano all'interno di stampi alleggeriti, proteggono i pezzi in lavorazione e migliorano la precisione di piegatura (Figure 13 ).

Figura 12 Con questa matrice a quattro vie, l'operatore può scegliere tra diverse alternative di apertura della matrice. — **Figure 12** Con questa matrice a quattro vie l'operatore può scegliere tra diverse alternative di apertura della matrice.

Figura 13 Le conseguenze delle rotture multiple vengono attenuate da un tampone in uretano in uno stampo alleggerito. — **Figure 13** Le conseguenze delle rotture multiple vengono attenuate utilizzando un tampone in uretano in uno stampo alleggerito.

Piegatura di stadi e configurazioni delle macchine

A volte gli operatori posizionano più utensili sulla piegatrice, eseguendo diverse piegature su una sola macchina, operazione chiamata "piegatura a stadi". Ogni set di punzoni e matrici deve avere la stessa altezza di chiusura, ovvero la distanza tra il pistone della macchina e il bancale alla corsa inferiore. Gli operatori possono utilizzare spessori o riser per allineare correttamente le matrici (Figura 14).

Figura 14 In questa disposizione di piegatura della piastra, l'operatore può piegare il componente in più fasi in un'unica configurazione, poiché gli utensili hanno un'altezza di chiusura simile. — **Figure 14** In questa configurazione di piegatura delle piastre, l'operatore può piegare il componente in più fasi in un'unica configurazione, poiché gli utensili hanno un'altezza di chiusura simile.

Un software moderno aiuta a programmare i registri posteriori per sequenze di piegatura complesse. Questo movimento automatico del registro posteriore è molto più preciso delle regolazioni manuali un tempo richieste dalle macchine più vecchie.

La fisica rimane la stessa

I nuovi operatori avranno a disposizione sia presse piegatrici vecchie che avanzate. Le macchine più recenti offrono visualizzazioni 3D e posizionamento automatico degli utensili, semplificando il processo. Tuttavia, la fisica alla base della piegatura non cambia mai. La comprensione di questi principi fondamentali costituisce una solida base per qualsiasi futuro operatore qualificato. premi il freno operatore.