Факторы, влияющие на качество и усилие пробивки

Применяя правильный зазор, регулярную заточку и смазку инструмента, а также специальные профили пуансона (в случае пробивки больших отверстий) вы сможете получать качественные отверстия, продлить срок службы инструмента и оборудования.

Зазор между матрицей и пуансоном

Зазоры влияют на качество поверхности среза, и стойкость инструмента. Заусенцы и дефекты поверхности среза возникают в результате неравномерного распределения зазора по периметру и при затуплении режущих кромок пуансона и матрицы.

Влияние зазора на качество пробивки
При нормальном зазоре между пуансоном и матрицей (Z1) поверхности сдвига у режущих кромок пуансона совпадают с поверхностями сдвига и трещинами у режущих кромок матрицы. Вместе они образуют общую криволинейную поверхность скалывания. 

При малом зазоре (Z2) и большой толщине материала поверхности сдвига, идущие от кромок пуансона, не совпадают с поверхностями сдвига, возникшими у кромок матрицы. 

В случае очень большого зазора (Z3) качество пробивки значительно падает, и на поверхности образуются рваные заусенцы от затягивания и обрыва металла в зазоре.

• Долговечность инструмента.
• Лучший съем материала.
• Меньшая высота и толщина заусенца.
• Более чистые и гладкие отверстия.
• Отсутствие деформации листа.

• Высечка является зеркальным отображением отверстия.
• Если зазор слишком большой, на высечке будет виден грубый излом и гладкий участок будет небольшой. Чем больше зазор, тем больше будет угол между изломом и гладким участком.
• При слишком маленьком зазоре, на высечке будет излом с небольшим углом и небольшим гладким участком.
• Идеальная высечка создается, когда изломы, идущие сверху и снизу материала, имеют один и тот же угол и выравниваются относительно друг друга.

Рекомендуемые зазоры матрицы
Мы составили таблицу на базе опыта наших клиентов, которые достигли высокого качества обработки деталей и большой долговечности инструмента. В процессе вырубки, когда результатом обработки является отход, инструмент обычно устанавливается с меньшим зазором, чем инструмент для пробивки. Это дает более высокое качество обрабатываемой детали.

Заточка инструмента

Почему ухудшается качество пробивки
При использовании пуансона режущая кромка начинает разрушаться, и на ней образуется радиус. При дальнейшем использовании радиус становится больше, а качество и эффективность пробивки отверстий в металле снижаются. Скорость затупления инструмента для пробивного пресса зависит от размера отверстия, типа и толщины пробиваемого материала. 

Обычно качество пробиваемого отверстия начинает снижаться, когда радиус режущей кромки достигает 0,13 мм.

Инструмент затупился, если:

• Отверстия имеют большой скос и/или заусенец.
• Пресс шумит больше обычного.
• Штамповка происходит жестче, чем обычно.

При затуплении режущих кромок пуансона заусенцы образуются на вырезаемой детали. При затуплении матрицы заусенцы возникают вокруг пробитого отверстия.

Регулярная заточка повышает долговечность инструмента более чем в два раза!
Без заточки инструмент стачивается на 1 мм при пробивке 315 000 отверстий.
При регулярной заточке инструмент стачивается на 1 мм при пробивке 800 000 отверстий.

Данные на графике даны только для примера. На долговечность и повышенный износ инструмента влияет множество факторов.

Как определить размер заточки
Размер заточки — это максимальная предельная длина, на которую может быть сточен пуансон.
Размер пуансона и толщина материала для пробивки – факторы, которые влияют на размер заточки.

Размер для заточки = прямолинейный участок перед радиусом) – (Толщина материала + Глубина проникновения в матрицу + Толщина съемника)

При вырубке тонких материалов притупление режущих кромок недопустимо.

Пример подсчета размера заточки
Пример подсчета размера для заточки пуансона станции В.
Прямолинейный участок перед радиусом — 18,9 мм.
Толщина материала 6,4 мм.
Глубина проникновения в матрицу — 3,0 мм.
Толщина съемника — 4,0 мм.
Результат размера заточки = 18,9 мм – 6,4 мм – 3,0 мм – 4,0 мм = 5,5 мм.

Совет:
Незначительное притупление режущих кромок (r = 0,05–0,1 мм) в случае вырубки из стали толщиной свыше 1мм не вызывает появления заусенцев и повышает стойкость штампа. Такое же притупление рекомендуется у режущих кромок пуансона, работающего в паре с твердосплавной матрицей.

Расчет ресурса инструмента до переточки.
Рекомендуется проводить с помощью графика с использованием корректирующих коэффициентов.

Учет дополнительных факторов, влияющих на ресурс инструмента

Пример подсчета ресурса инструмента для нибблинга квадратным пуансоном нержавеющей стали толщиной 2 мм со скоростью больше 300 ударов в минуту:

22 000 х 0,7 х 0,8 = 12 320 ударов до переточки (при использовании меньших значений)
22 000 х 0,9 х 0,9 = 17 820 ударов до переточки (при использовании больших значений)

Смазка оборудования и инструмента

• Снижает усилие съема металла с пуансона, а следовательно, усилие пробивки.
• Предотвращает перегрев пуансона за счет снижения трения.
• Снижает адгезию пуансона.
• Увеличивает срок службы инструмента.

Инструмент со смазкой

Совет:
Смазывайте лист, направляющие и инструмент, используйте функцию смазки инструмента, используйте станции с возможностью смазки инструмента и листа.

Специальный профиль пуансона

Если усилия пресса не хватает, используйте инструмент специальной формы. Пробивка больших отверстий за несколько ударов может сократить усилие пробивки в два и более раз и увеличить срок службы инструмента.

Пример использования инструментов специальной формы для пробивки больших отверстий

Как повысить качество и усилие пробивки

Повысить качество и усилие пробивки отверстий в металле можно следующим образом: 

1. Выбрать правильный зазор между матрицей и пуансоном. Правильность зазора можно определить по результатам обработки: изломы сверху и снизу материала имеют один и тот же угол и выравниваются относительно друг друга.

2. Регулярно производить заточку инструмента.  При этом долговечность инструмента повышается в два и более раз. Размер заточки можно определить по формуле: (Прямолинейный участок перед радиусом) – (Толщина материала + Глубина проникновения в матрицу + Толщина съемника)

3. Производить смазку оборудования и инструмента. При регулярности таких процедур можно снизить усилие пробивки в два и более раз. Для этого необходимо смазывать лист, направляющие и инструмент, использовать функцию смазки инструмента и станции с возможностью смазки инструмента и листа.

Также необходимо точно рассчитывать усилие пробивки с учетом периметра пуансона, толщины и типа материала и других параметров. Вместе все эти меры приведут к увеличению качества пробивки отверстий и росту эффективности производства.