ГлавнаяМеханическую резку производят на ножницах, прессах и пилах. В табл. III.4 указаны типы станков для резки основных видов изделий из стали и алюминия. Знак плюс указывает на возможность применения того или иного станка для резки.
Резка металла на ножницах, прессах и зарубочных машинах основана на скалывании металла по линии разреза, вызываемого давлением ножей или штампов.
На рис. III.7, а показана схема скалывания металла на пресс-ножницах и гильотинных ножницах.
Разрезаемый металл 1 укладывают на стол ножниц 2 и продвигают до упора 3. Металл разрезают нижний 4 и верхний 5 ножи. Нижний нож укреплен в пазу стола ножниц, а верхний в пазу ползуна 6, который в процессе резания совершает движение вниз и вверх. Разрезаемый лист прижимается к столу ножниц прижимом 7.
В первой стадии резания верхний нож деформирует металл упруго, затем начинают появляться пластические деформации, в ходе которых нож вдавливается в металл на 0,2—0,5 6, в зависимости от пластичности металла. С увеличением давления в металле по линии скалывания начинают развиваться микро- и макротрещины и, наконец (σ>σср), отрезаемая часть отделяется от листа.
Ножи для резания стали класса С24 и алюминиевых сплавов можно готовить из углеродистой инструментальной стали У8А. С повышением прочности обрабатываемой стали должна повышаться и прочность материала ножей.
Для резания сталей классов С30—С50 следует применять ножи из инструментальной легированной стали Х12М, а для сталей классов С60 и С75 — из сталей Х12Ф1, ХГЗСВФМ или 7ХГ2ВМФ. Свойства указанных инструментальных сталей приведены в табл. III.28.
Кромки ножей при резании затупляются, а поэтому их периодически повертывают, а после затупления всех четырех режущих кромок снимают и шлифуют.
При установке ножей необходимо строго выдерживать величину зазора а в пределах 0,2—1,2 мм, причем большая величина зазора соответствует резанию более толстого металла. При зазорах менее рекомендованных увеличивается трение верхнего ножа о разрезаемый металл и возрастают силы резания.
При больших зазорах на кромках разрезаемого металла появляются заусенцы, на удаление которых приходится затрачивать много времени.
У пресс-ножниц верхний и нижний ножи расположены параллельно (рис. III.7, б). Скол разрезаемого металла происходит одновременно по всей площади сечения. Усилие, необходимое для разрезания, определяют по формуле
У гильотинных ножниц верхний нож наклонен под углом φ (угол створа) к нижнему (рис. III.7, в).
Усилие разрезания на гильотинных ножницах определяется по формуле
где m1 — коэффициент, учитывающий степень пластичности разрезаемого металла и зависящий от величины зазора между ножами и состояния режущих кромок ножей. Обычно m1 принимают равным 1,1;
m2 — коэффициент, учитывающий те же факторы при резке на гильотинных ножницах. Его средняя величина равна 0,55;
δ — толщина разрезаемого металла, мм;
F — площадь разрезаемого металла, мм2;
σв — временное сопротивление разрезаемого металла, кГ/мм2;
φ — угол створа, равный 2—6°.
На рис. III.8, а приведен график зависимости максимальной толщины разрезаемого листа постоянной ширины от класса стали для гильотинных ножниц, рассчитанных на резание листа размером 40х4000 мм из стали класса С24.
В практике наиболее часто применяют гильотинные ножницы. Они позволяют резать за один ход ножа детали большой ширины, а также разрезать широкие листы на полосы. На рис. III.9 показана конструктивная схема одних из таких ножниц. Основными частями ножниц являются: станины 1, стол 2, ползун с верхним ножом 3, прижим 4, мотор 5 с системой валов и маховиков, педаль включения хода ползуна 6.
Технические характеристики некоторых листовых ножниц приведены в табл. III.5.
Для облегчения резки листов гильотинные ножницы оборудуют рядом приспособлений. На рис. III.10, а показана организация рабочего места у листовых ножниц.
На схеме обозначены: ножницы 1, стол-рольганг 2 для подачи листов при поперечной резке, самоходная тележка 3, перемещающая лист при его разрезании на полосы, лебедка 4 и вспомогательная тележка 5 для вытягивания из-под ножниц вырезаемых полос, вспомогательный стол 6 и тележка для обрези 7 или мелких деталей.
У ножниц организуют также стеллажи для складирования и наметки листов 8 и стеллажи для хранения готовых деталей 9. На ножницах обычно работает бригада из двух резчиков 4-го и 3-го разряда.
При продольном разрезании листа ширина отрезаемой полосы зависит от ширины зева ножниц, т. е. расстояния от линии реза до края станины (рис. III.10, б).
Детали из листов вырезают по упору, по линиям, размеченным или намеченным на поверхности металла, а также по шаблонам, накладываемым на поверхность листа.
При вырезании деталей из алюминиевых листов на их поверхность под прижим подкладывают кожаную или резиновую полосу, которая предохраняет поверхность обрабатываемого листа от повреждения.
Дисковые ножницы применяют на заводах, изготовляющих преимущественно конструкции из листа средней толщины (до 12 мм): емкости и газгольдеры. С помощью ножниц можно получать листы строго одинаковой ширины с хорошо обработанной кромкой. У дисковых ножниц режущим инструментом являются стальные диски (рис.III.7, г).
Размеры дисков назначают в следующих пределах: диаметр D (40-М25) δ, толщину h от 15 до 30 мм. Один диск перекрывает другой на величину С, равную (0,5— 0,8) 6. Зазор между дисками а равен (0,1—0,2) б. Диски готовят из тех же марок инструментальной стали, что и ножи.
На прессах изготовляют методом штамповки мелкие детали со сложным очертанием. Для штамповки пресс оборудуют нижним и верхним штампами (рис. III.11). Штампы готовят из инструментальных сталей, указанных в табл. III.28. При штамповке деталь образуется в результате скалывания металла по периметру штампов.
Поскольку штампы стоят дорого, штамповка экономически целесообразна при изготовлении не менее 1000 шт. одинаковых деталей.
Равнобокие и неравнобокие уголки разрезают на уголковых ножницах (рис. 111.12).
Ножницы состоят из станины 1, одного или двух режущих устройств 2 и механизма 3, приводящего в движение верхние ножи 4 режущих устройств.
Каждое режущее устройство (рис. III.13, a) имеет нижний неподвижный 1 и верхний подвижный 2 ножи. Подвижный нож перемещается под углом 45° к горизонту и одновременно режет обе полки уголка 3. Ножи изготовляют из тех же сталей, что и ножи листовых ножниц.
Технические характеристики уголковых ножниц приведены в табл. III.6.
С увеличением прочности стали сечения уголков, которые могут резать ножницы, уменьшаются. На рис.III.8, б изображен график, показывающий зависимость размеров уголка, который могут резать уголковые ножницы от класса стали.
Для удобства работы уголковые ножницы 4 (рис. III.13, б) оборудуют рольгангом 5 для подачи уголков к ножам и упорами 6, которые позволяют резать уголки на необходимую длину без наметки. Упоры передвигают по направляющим 7 и закрепляют в нужном расстоянии от плоскости реза стопорным болтом 8.
На уголковых ножницах работает бригада, состоящая из двух резчиков 3-го разряда.
Ножницы для балок и швеллеров имеют в составе режущего устройства три ножа (рис. III.14): верхний в виде клина 1 и два нижних 2, между которыми проходит верхний нож. Верхний нож, опускаясь, прорезает стенку швеллера или балки, а затем, перемещаясь влево и вправо, разрезает полки. Резка балок и швеллеров на таких ножницах весьма производительна. Ножницы оборудуют столами с рольгангами и упорами аналогично ножницам для уголков.
В табл. III.7 приведены некоторые параметры ножниц для резки балок и швеллеров.
Зарубочные машины служат для выполнения в листах и различных профилях разнообразных вырезов. На рис. III.15 показана схема рабочей части зарубочной машины и примеры вырезов, выполненных с ее помощью в балках, швеллерах, уголках и листовой фасонке.
Процесс образования выреза заключается в следующем. Нож 1 опускается вниз в паз 2, делая в детали 3 вырез (выкол) по периметру паза. Машины могут выполнять вырезы размером до 90x95 мм в металле толщиной до 20 мм.
Фрикционные пилы являются весьма универсальным оборудованием. На них можно резать изделия любого профиля и из любого металла.
Принцип резания металла на фрикционных пилах (рис. III.16) следующий. Диск пилы 1, имеющий по периметру насечку 2, вращается с окружной скоростью до 120 м/сек и одновременно движется в сторону разрезаемой детали 3. При соприкосновении диска с металлом последний от трения нагревается до пластического состояния, а насечка на кромке диска отрывает частицы металла и выносит их из разреза. Сам диск охлаждают водой.
Диски готовят из легированной инструментальной стали толщиной от 4 до 12 мм. Насечка дисков примерно через 500 ч работы стирается, и ее возобновляют.
Основные технические характеристики некоторых фрикционных пил приведены в табл. III.8.
Фрикционные пилы оборудуют механизированными столами для подачи металла, упорами для фиксации длин отрезаемых деталей и прижимами для закрепления деталей при резке. Работу на фрикционных пилах ведет бригада в составе резчика 4-го разряда и его подручного 3-го разряда.
Мелкие прокатные профили обычно режут сразу по нескольку штук — пачками. Плоскость реза получается ровной.
Резка на фрикционных пилах имеет и недостатки. Так работа пилы сопровождается неприятным резким звуком, нагретые частицы, выбрасываемые диском, затрудняют видимость, на кромках деталей образуются наплывы 4. Кроме того, на удаление наплывов рубильным пневматическим молотком или шлифовальной машинкой уходит много времени.
Зубчатые дисковые пилы широко применяют для резки различных профильных изделий как из сталей, так и из алюминиевых сплавов. Режущим инструментом у пил данного типа является стальной диск с зубьями, расположенными по его периметру. Зубья можно выфрезеровать в теле диска либо вставлять их. Во время резания диск вращается и подается в сторону разрезаемого металла. Резка металла происходит в результате снятия с разрезаемого металла зубьями диска стружки толщиной от 0,05 до 0,2 мм.
Диски диаметром до 600 мм обычно изготовляют с выфрезерованными зубьями в теле диска. У дисков большого диаметра зубья вставные, что позволяет заменять их по мере выхода из строя, сохраняя сам диск. Диски первого типа изготовляют из углеродистой инструментальной стали У12А или легированной инструментальной 9ХС. Вставные зубья (сегменты) дисков большого диаметра обычно выполняют из быстрорежущей стали P18. Некоторые сведения об этих сталях приведены в табл. III.25. Зубья дисков периодически затачивают.
Общий вид зубчатой дисковой пилы показан на рис. III.17. Здесь: 1 — диск, 2 — упор, фиксирующий длину отрезаемой детали, 3 — разрезаемое изделие, 4 — сегмент пильного диска.
Некоторые технические характеристики зубчатых дисковых пил приведены в табл. III.9.
Режимы резания зубчатыми пилами зависят от обрабатываемого материала и материала режущей части диска. Рекомендации по выбору режимов даны в табл, III.10.
Приведенные режимы предполагают применение при резке сталей охлаждающих жидкостей. Резку изделий из алюминиевых сплавов ведут, как правило, без охлаждения, применяя его только при резке металла толщиной более 15 мм.
Плоскость реза, выполненного на зубчатой пиле, не требуется дополнительно обрабатывать даже в тех случаях, если она должна воспринять усилие от другого элемента путем взаимного плотного касания.
Зубчатые пилы оборудуют, как и все металлорежущие станки, рольгангами, упорами и прижимами. На зубчатой пиле работу ведет один резчик 3-го разряда.
На одном из заводов Главмостостроя для механической резки алюминиевых сплавов созданы специальные маятниковые станки с дисковыми фрезами конструкции Дубинкина — Дудкина, напоминающие по кинематической схеме деревообрабатывающие станки.
В последнее время, в связи с применением для строительных конструкций сталей высокой прочности, технологи столкнулись с рядом трудностей по резке металла. Возможности ножниц всех видов, ввиду их ограниченной мощности, сузились, а стойкость режущего инструмента, в том числе и дисков зубчатых пил, снизилась. Поиски новых материалов для режущего инструмента натолкнула на мысль использовать для резки абразивные материалы и искусственные алмазы. Некоторый опыт по применению этих материалов имеется у машиностроителей.
Пилы с абразивными дисками имеют круги, у которых в качестве режущего материала используются зерна электрокорунда нормального или карбида кремния на бакелитовой связке. Отрезные круги по стандарту выпускают диаметром до 600 мм с толщиной до 14 мм. Скорость резания абразивными кругами достигает 50 м/сек, а подача — 50—75 мм/мин. Качество поверхности реза хорошее.
Пилы с алмазными кругами имеют металлический диск, по периметру которого в пазы на металлической связке запрессован алмазоносный слой, содержащий порошок искусственных алмазов. Алмазные круги достигают диаметра 2500 мм при толщине 10 мм. При этом толщина алмазоносного слоя равна 7 мм.
Скорость резания алмазными кругами колеблется в пределах от 20 до 90 м/сек при подаче 50—75 мм/сек.
Высокие режущие свойства указанных материалов определяются их особой микротвердостью. Микротвердость электрокорунда нормального равна 1800— 2400 кГ/мм2, карбида кремния — 2800—3300 кГ/мм2, а алмазов — примерно 10 000 кГ/мм2.