Analisi completa dei parametri del processo di piegatura della lamiera per la piegatura di precisione

Per ottenere una maggiore precisione nella piegatura dei componenti in lamiera dell'ascensore, Piegatura di lamiere I parametri di processo, incluso il raggio di curvatura (angolo R) di materiali ampiamente utilizzati come SPC, SPHC, SUS304 e 804-GG, sono stati misurati meticolosamente a un angolo di 90° utilizzando una pressa piegatrice CNC nell'officina di lavorazione della lamiera. È stato utilizzato uno strumento di misura ottico per determinare l'esatto raggio di curvatura, mentre calibri a corsoio sono stati utilizzati per calcolare con precisione il coefficiente di curvatura.1

I risultati dei test offrono preziosi dati di riferimento, a supporto della scelta dell'utensile di piegatura ottimale. Ciò contribuisce a migliorare la precisione dell'angolo R durante il processo di piegatura e a migliorare significativamente la precisione dei calcoli dimensionali.

Significato dei test nella piegatura della lamiera

Il raggio di curvatura (interno a R) e il coefficiente di curvatura sono parametri critici che influenzano direttamente la qualità del processo di piegatura della lamiera. Il raggio di curvatura è influenzato da fattori quali l'utensile di piegatura, lo spessore del materiale e le sue prestazioni, mentre il coefficiente di curvatura è determinato dallo spessore del materiale, dal raggio di curvatura e dall'angolo di piegatura. Inoltre, il coefficiente di curvatura svolge un ruolo chiave nel calcolo delle dimensioni a sviluppo completo del pezzo.

La formula attuale per il calcolo del fattore di flessione di 90° è espressa come α = 1.36t + 0.43R (dove t è lo spessore del materiale). Tuttavia, possono verificarsi errori comuni nel calcolo del fattore di flessione, come ad esempio:

• La differenza tra il nominale t valore e lo spessore effettivo del materiale.
• Deviazione tra il raggio di curvatura interno effettivo (R) e il raggio R richiesto mostrato nel disegno, spesso assunto nei calcoli.
• Imprecisioni derivanti dall'uso di un misuratore R, in cui i valori inferiori a R3 sono approssimati a 0.25 e quelli superiori a R3 a 0.5.
• Mancata considerazione delle differenze di materiale e metodo di piegatura nella determinazione della flessione R.

Questi errori possono accumularsi, soprattutto quando un pezzo viene sottoposto a più piegature, con conseguente scarsa precisione dimensionale del prodotto finale.

Per superare queste sfide, questo esperimento ha misurato lo spessore effettivo di vari materiali di piegatura, ha utilizzato uno strumento di misura ottico per misurazioni precise del raggio interno ed esterno e ha calcolato il coefficiente di piegatura reale. Il confronto di questi risultati con la formula aiuta a selezionare le matrici di piegatura corrette, migliora la precisione dell'angolo R e aumenta la precisione dei calcoli dimensionali.

Schema di prova per i parametri del processo di piegatura della lamiera

Materiali di prova
I materiali testati in questo esperimento erano SPCC, SPHC, SUS304 e 804-GG, tutti forniti dalla nostra azienda. Ogni materiale aveva specifiche di spessore diverse, dettagliate nella Tabella 1, per valutarne il comportamento durante il processo di piegatura.

Tabella 1 Materiali di prova e spessore (mm)

Campione
Ogni campione utilizzato per l'esperimento misurava 100 mm x 100 mm, e la produzione è stata effettuata mediante taglio laser e tranciatura. Ciò ha garantito che la precisione dimensionale dei campioni fosse mantenuta entro una tolleranza di 0.1 mm, fornendo dati affidabili per l'analisi.

Apparecchiature di prova
L'attrezzatura di piegatura utilizzata includeva un Pressa piegatrice CNC situato nell'officina di lattoneria. Gli stampi con scanalatura a V utilizzati per l'esperimento provenivano da FASTI-50 e Beyeler, e lo stampo superiore a scimitarra è stato scelto per una piegatura precisa, come mostrato in Figura 1.

Per ulteriori test, è stata utilizzata una piegatrice a tre punti (3P250). Le matrici superiori a lama dritta selezionate per questo esperimento sono state la fresa a punta R7 e la fresa tonda R9, come illustrato nella Figura 2, per confrontare le prestazioni tra diverse tipologie di matrici.

Tabella 2 Parametri di pressa piegatrice, punzone e matrice

Metodo di prova per la misurazione dei parametri di flessione

Per garantire risultati accurati, lo spessore effettivo di ciascun provino è stato misurato con un micrometro, calcolando la media di quattro campioni per ogni spessore di materiale. I provini sono stati quindi piegati utilizzando diverse matrici di piegatura, impostate con un angolo di piegatura di (90 ± 1)°, con una lunghezza target di 50 mm su un lato, come mostrato in Figura 3.

Ogni specifica di spessore è stata testata cinque volte per garantirne la coerenza. Una volta completato il processo di piegatura, i contorni dell'angolo di piegatura sono stati scansionati con uno strumento di misura ottico per determinare con precisione sia il raggio di curvatura esterno (R esterno) che quello interno (R interno), come illustrato in Figura 4.

È stato quindi utilizzato un calibro a corsoio per misurare le lunghezze di entrambi i lati, consentendo il calcolo del coefficiente di flessione. Questo processo è stato ripetuto cinque volte per ogni spessore di materiale, e il valore medio è stato utilizzato per ulteriori analisi.

Risultati e analisi dei test

La tabella dei risultati dei test fornisce dati tra cui lo spessore effettivo del materiale, i raggi interni ed esterni per le curve a 90°, i coefficienti di piegatura e i tassi di assottigliamento per ciascun materiale.

Spessore effettivo del materiale La Tabella 3 confronta gli spessori nominali e reali dei provini, misurati con un micrometro. Si evince che lo spessore reale dell'SPCC è entro 0.03 mm dal suo spessore nominale, mentre quello del SUS304 non rivestito era di circa 0.07 mm più sottile. Per la piastra SPHC laminata a caldo da 4.5 mm, lo spessore misurato era di 4.2 mm.

Tabella 3 Spessore effettivo dei materiali di prova (mm)

Angolo di piegatura interno (R_interno) Il raggio di curvatura interno (R_interno) è influenzata dal materiale, dallo spessore della piastra, dal metodo di piegatura e dall'attrezzatura. Tra questi fattori, il tipo di materiale ha mostrato l'influenza più significativa:

• R_interno(SUS304) > R_interno(SPCC): Ad esempio, con una larghezza della scanalatura a V (Bv) di 12 mm, la R_interno per 1.2 mm SPCC è 1.85 mm, mentre SUS304 misura 2.09 mm.
• L'impatto dello spessore della piastra su R_interno è minore quando si utilizza la stessa matrice di piegatura. Ad esempio, quando Bv = 12 mm nella piegatura a tre punti, le piastre SUS304 con spessori compresi tra 1.0 mm e 2.0 mm avevano R_interno valori compresi tra 2.33 mm e 2.51 mm.
• R_interno(tre punti) > R_interno(Scanalatura a V): Un confronto di stampi inferiori identici con scanalatura a V (Bv = 7 mm, 12 mm, 16 mm) ha mostrato che R_interno nella piegatura a tre punti era maggiore rispetto alla piegatura con scanalatura a V.
• Un Bv più grande porta a un R più grande_interno: Con la piegatura a tre punti, larghezze di fessura più ampie (Bv = 24 mm, 32 mm, 40 mm) hanno prodotto R_interno valori rispettivamente di circa 4.0 mm, 4.7 mm e 5.9 mm. Pertanto, il materiale, il metodo di piegatura e la larghezza della fessura influiscono tutti su R_interno, che richiede un'attenta valutazione durante l'installazione.

Riduzione dello spessore e raggio di curvatura esterno (R_esterno) La differenza tra R_esterno e R_interno è stato utilizzato per calcolare lo spessore medio vicino alla curva (t' = R_esterno - R_interno). Il rapporto di riduzione (η) è stato determinato come η = (t – t')/t.

I dati indicano che la riduzione di spessore si è verificata in tutti i casi di prova, con la maggior parte dei rapporti di riduzione compresi tra il 6% e il 15%. La relazione tra spessore del materiale, metodo di piegatura e larghezza della fessura durante l'assottigliamento è complessa, sebbene SPHC abbia mostrato un tasso di riduzione inferiore, compreso tra il 4% e il 6%.

Rotondità di piegatura Lo strumento di misura ottico ha calcolato i valori di rotondità per R_interno e R_esterno:

• Quando Bv = 7-16 mm, i valori di rotondità erano minimi, in genere ≤ 0.05 mm, indicando un'elevata precisione.
• A Bv = 24 mm, 32 mm e 40 mm (tutti con piegatura a tre punti), i valori di rotondità superavano 0.1 mm, il che suggerisce che larghezze di scanalatura maggiori diminuiscono la rotondità della piega.

Coefficiente di flessione (α) Nella tabella vengono inoltre confrontati i valori misurati e calcolati per il coefficiente di flessione (utilizzando la formula α = 1.36t + 0.43R_interno). Le differenze erano piccole, confermando che la formula è applicabile a un'ampia gamma di condizioni. Il coefficiente di flessione dipende principalmente dallo spessore del materiale (t) e dal valore effettivo di R_interno, con tipo di materiale, spessore della piastra e utensili che influenzano R_interno.

Per materiali nuovi o spessori variabili, è essenziale misurare sia lo spessore effettivo che R_interno per garantire risultati precisi.

Conclusione

Dall'analisi si possono trarre alcune conclusioni chiave:

1. Risultati del test: I risultati rivelano i coefficienti di piegatura Rinner, Router e piegatura per gli spessori di lamiera comunemente utilizzati di SPCC, SPHC, SUS304 e 804-GG quando lavorati utilizzando presse piegatrici CNC come Beyeler, FASTI-50 e 3P250.
2. Influenza del materiale: Il valore di Rinner è influenzato non solo dalla matrice di piegatura, ma anche in modo significativo dal tipo di materiale. I test indicano che il valore di Rinner per SUS304 è leggermente maggiore di quello per SPCC a parità di condizioni di piegatura.
3. Considerazioni sul metodo di piegatura: Quando gli altri parametri di piegatura rimangono costanti, il Rinner è generalmente maggiore nella piegatura a tre punti rispetto alla piegatura con scanalatura a V. Ciò suggerisce che la scelta del metodo di piegatura dovrebbe essere presa in considerazione nella selezione del coefficiente di piegatura.
4. Formula del coefficiente di flessione universale: La formula per il calcolo del coefficiente di flessione, α = 1.36t + 0.43Rinner, risulta universalmente applicabile. Accumulando i dati di spessore effettivo dei materiali di piegatura comunemente utilizzati insieme ai corrispondenti valori di Rinner ricavati dagli stampi di piegatura, è possibile determinare un coefficiente di flessione più accurato.