Координатно-пробивной пресс: как работает, зазор, усилие пробивки и когда он выгоднее лазера

Как работает пресс

Лист зажимают в захватах и перемещают по столу по двум осям, под ползун приходит нужная станция револьверной головки с парой «пуансон — матрица». За один ход ползуна пуансон проходит лист и выталкивает отход в матрицу, съёмник удерживает лист, когда пуансон возвращается. Отверстие стандартной формы — круг, квадрат, овал — получается за один удар.

Контур, для которого нет инструмента, вырубают высечкой (nibbling): серией перекрывающихся ударов малым пуансоном. На кромке остаётся гребешок, и он тем заметнее, чем больше шаг между ударами. Mate советует не вырубать полосу уже 2,5 толщины листа: тонкая полоса не срезается, а загибается в матрицу и уводит пуансон вбок.

Пресс не только режет, но и формует: жалюзи (надрез с отгибом), отбортовки под резьбу, выдавки, ребра жёсткости, зенковку, нарезание резьбы. AMADA перечисляет среди операций своих прессов резьбу, формовку, маркировку и даже гибку. Mate рекомендует формовать вверх: направленная вниз формовка цепляется за стол и матрицы при перемещении листа. Винт в отбортованном отверстии, по данным Mate, держит почти вдвое сильнее, чем в пробитом.

Зазор между пуансоном и матрицей

Отверстие матрицы больше пуансона. Разницу по одной стороне называют зазором на сторону, сумму по обеим — полным зазором. Mate подчёркивает: в таблицах указан полный зазор, а не на сторону.

При верном зазоре трещины от кромки пуансона и от кромки матрицы встречаются, усилие минимально, кромка чистая с небольшим заусенцем. Слишком большой зазор даёт большой завал кромки и заусенец, слишком малый — вторичный срез, рост усилия и быстрый износ инструмента. Отход — вырубленный кружок — удобно использовать как индикатор: по соотношению блестящей и рваной зон видно, правильный ли зазор и не затупился ли инструмент.

Полный зазор по каталогу Mate, в процентах от толщины s:

Пример: сталь 2 мм, отверстие — 20 %, полный зазор 0,4 мм, на сторону 0,2 мм. Нержавейка 3 мм — 30 %, полный зазор 0,9 мм. Таблица Mate — пример подхода, а не норма для любого пресса: для работы берите таблицу производителя того инструмента, который стоит в станке.

Усилие пробивки

Лист срезается по периметру пуансона на всю толщину, поэтому усилие зависит от длины контура, толщины и сопротивления материала срезу.

Mate приводит ориентировочные значения τср: алюминий — 0,1724 кН/мм², латунь — 0,2413, низкоуглеродистая сталь — 0,3447, нержавеющая сталь — 0,517. Чтобы перевести кН в тонны-силы, делят на 9,81.

Пример. Отверстие Ø20 мм в листе 3 мм. Периметр L = π · 20 = 62,83 мм.

• Сталь: 62,83 · 3 · 0,3447 = 64,97 кН, то есть около 6,6 т.
• Нержавейка: 62,83 · 3 · 0,517 = 97,45 кН, около 9,9 т.
• Для сравнения, у Mate в примере квадрат 20 × 20 мм в стали 3 мм: 80 · 3 · 0,3447 = 82,7 кН.
• Окно 200 × 100 мм одним пуансоном в стали 3 мм: 600 · 3 · 0,3447 = 620,5 кН, около 63 т. Такой контур обычно разбивают на несколько ударов меньшим инструментом — Mate отмечает, что это снижает усилие вдвое и больше.

Ограничения пробивки

Минимальное отверстие. Узкий пуансон под боковой нагрузкой гнётся и ломается. Mate даёт минимальную ширину пуансона в долях толщины листа:

Для стали 2 мм это отверстие не меньше Ø2 мм обычным инструментом и Ø1,5 мм направляемым, для нержавейки 2 мм — Ø4 и Ø2 мм. Для листа толще 4 мм Mate отдельно называет минимальный пуансон 6,4 мм.

Другие ограничения. Форма отверстия ограничена набором инструмента: всё нестандартное — высечка с гребешком на кромке или заказной пуансон. Каждый удар слегка растягивает лист, и при плотной пробивке он коробится. Толщину и материал ограничивают усилие пресса и стойкость инструмента.

Когда пробивка выгоднее лазера

Отверстие стандартной формы пресс делает одним ударом, а лазер — проходом по всему контуру с врезкой. Поэтому на пробивку хорошо ложатся:

• серии с большим числом одинаковых отверстий — перфорация, панели, корпуса;
• детали с формовкой — жалюзи, отбортовки под резьбу, выдавки, ребра: лазер их не сделает, понадобится отдельная операция;
• простые наружные контуры, которые собираются из стандартных инструментов.

Лазер выгоднее на сложных криволинейных контурах, мелких партиях и в прототипах: не нужен специальный инструмент, а кромка без гребешка высечки. Сравнение лазера с плазмой и гидроабразивом — в статье «Лазерная, плазменная или гидроабразивная резка».

Комбинированные станки

Пробивка и лазер совмещаются в одном станке. TRUMPF описывает свои пробивно-лазерные станки TruMatic как объединение формовки, нарезания резьбы и лазерной резки за одну установку, AMADA — линии EML, LC-C1 и ACIES с револьверной головкой и волоконным лазером. Отверстия и формовку делает пуансон, сложный контур вырезает лазер, деталь выходит без дополнительных операций.

Для заказчика это значит: деталь с жалюзи, резьбой и сложным контуром стоит сразу отправить в цех с таким станком. Раскладку деталей на листе и отход при пробивке считают так же, как при лазере, — см. «Раскрой листа и коэффициент использования металла».

Что проверить в чертеже под пробивку

• Отверстия не меньше минимума для материала и толщины (таблица выше).
• Полосы и перемычки при высечке — не уже 2,5 толщины.
• Формовка — вверх, на расстоянии от гибов и других формовок, согласованном с цехом.
• Если на кромке недопустим гребешок высечки или след микроперемычки, укажите это в заявке.