Deformálási szabályok és korlátok
Ismert, hogy a lézervágók termelékenysége nagyméretű lyukak, hosszú, egyenes vonalak vagy ívelt, bonyolult kontúrok kivágása esetén nagyobb, mint a lemezlyukasztó automatáké, ám deformálási feladatokat nem lehet velük elvégezni. Márpedig lyukasztásra és formázásra legtöbbször egyidejűleg van szükség. A CNC-vezérlésű stancológépek egyik nagy előnye éppen a lyukasztás és formázás egyetlen gépen történő elvégzésének lehetősége. A helyes vágórés megválasztási módjának ismertetése után célszerű tehát áttekintenünk a stancológépen történő lemezformázás szabályait és korlátait. Különös jelentőséget ad e témának, hogy a lemezalakításban járatlan konstruktőrök, terméktervezők gyakran a gép és a lemezanyag geometriai és szilárdsági jellemzőit meghaladó feladatokat írnak elő. Az ő számukra is fontos tanulsággal szolgálhatnak az alábbi szabályok.
Deformálás során megkerülhetetlenek a következő kérdések:
- Mekkora a lemezvastagság és mi az anyagminőség?
- Van-e elég gépi erőnk?
- Van-e elég helyünk a kívánt formázás kialakítására?
- Nincs-e túl közel a tervezett deformáláshoz egy lyuk, a lemez széle, vagy egy másik formázás?
- Hova folyjon a felesleges anyag?
- Kibírja-e szakadás nélkül a lemez a műveletet?
- Mekkora lemezvetemedést fog okozni egy adott formázás?
A korlátok eredete kettős:
- A gép geometriai es kapacitáslehetőségei
- A megmunkálandó lemez anyagjellemzői
1.ábra
1.táblázat
A gépi okok meglehetősen rugalmatlanok, befolyásolásuk gyakorlatilag lehetetlen. Merev korlát az alsó és felső szerszám közti szabad magasság, mely a formázás felső határát jelenti. Ez a méret függ a gép típusától, de rendszerint a 23 mm-t nem haladja meg. Domborításnál ennek felét tudjuk csak hasznosítani, mert az alsó szerszám pontosan a domborítás magasságával egyező mértékben emelkedik az asztal síkja fölé. Aktív alsó szerszámokkal a domborítás magassága maximalizálható, mert tetejük egy síkban van az asztallal. Ilyen szerszámok használatára azonban csak a legújabb gépek kínálnak lehetőséget.
Tudnunk kell, hogy formázásnál a névleges szerszámnagyság határai szűkebbek, mint lyukasztásnál, mivel az alsó szerszámban mozgó elemek (rugók, lehúzók, betétek) is vannak.
Az erőkorlát szintén gépjellemző: rendszerint 20 és 30 t közötti érték. Minden géptípusra érvényes „aranyszabály”, hogy a gép névleges teljesítményének felső határát 75%-nál jobban megközelíteni csak különösen ritkán es rövid ideig célszerű.
A legtöbb lemezalakítási feladat esetében, ha csak lehet, alulról felfelé formázzunk, különben a formázás utáni lemezmozgatás nehézkes, vagy akár lehetetlen!
Süllyesztés (1. ábra)
Mivel nem emelkedik ki a lemez felületéből, ezt a formázást gond nélkül végezhetjük mindkét irányból, de a felülről süllyesztő szerszám olcsóbb.
A kúpszög („C°”) ne legyen 120°-nál nagyobb, vagy 60°-nál kisebb! Előbbi jelentősen megnöveli az erőszükségletet, utóbbi pedig a bélyeg beszorulásának esélyét. Rendszerint az előlyukasztás méretével („E”) befolyásolhatjuk a kisebbik átmérő („B”) nagyságát. Ha ennek mérete szigorúan tűrt, akkor azt a bélyeg kalibráló orra fogja szabályozni. Nem kör alakú süllyesztés is megvalósítható, ám minél messzebb kerülünk a kéttengelyű szimmetriától, annál kevésbé lesz alakhű a kisebbik kerület, és emiatt utólag korrekciós lyukasztásra lesz szükség. Az erőszükséglet minimalizálása és a kisebbik átmérő (vagy kerület) alakhűsége érdekében tartsuk be az 1. táblázatban foglaltakat!
Domborítás (2. ábra)
A domborítás történhet felfelé vagy lefelé, lehet kör vagy alakos. Ha lefelé domborítunk, legyen ez az utolsó művelet, hogy elkerüljük a lemezmozgatási problémákat. Ha a domborítás alakos, a sarkokra tervezzünk legalább 3-4 x Lv rádiuszt. A domborítás kétszer töri meg a lemezt. Ezek a szögek („C°”) legyenek minél kisebbek (maximum 45°). A belső rádiusz („D”) legyen minél nagyobb, de legalább egy lemezvastagságnyi. Így kell a legkevesebb erő a formázáshoz, és ekkor legkisebb a szakadás veszélye. A lemeztetőtől lemeztetőig mért magasság („B”) ne haladja meg a 3 x Lv értéket, különben az oldalfal nyúlása (megfolyása) szakadásig fokozódhat. A tető előzetes kilyukasztásával („E”) növelhető ez a magassági határ. Ha egymás mellé több domborítást kell tennünk, hagyjunk köztük legalább 12 mm-t, hogy a szerszám szabadon feltámaszkodhasson. A domborítás erőszükséglete a talpkerület lyukasztásához szükséges erőnél általában kisebb, és kenéssel tovább csökkenthető.
2.ábra
Természetesen nem szükséges a 2. ábrán látható összes méretet megadni, sőt: nem is szabad, hiszen ezzel túlhatározottá tennénk az alakot. Mindig csak azokat a méreteket adjuk meg, amelyek fontosak, előírtak!
Szemhúzás (3. ábra)
A szemhúzás célja egy vágott vagy hengerelt belső menetet befogadó, a lemezvastagságnál magasabb fészek készítése. Sajnos, M10-ig a lemezt elő kell lyukasztani („d”). M10 fölött a két művelet végezhető együtt, egy szerszámmal, mert a matricaként és nyomótüskeként is szolgáló elem falvastagsága itt már elég nagy lehet.
A szemhúzás magassága az előlyukasztással kismértékben befolyásolható, ám – bármilyen kívánatos is lenne – 2-2,5 x Lv-nél nagyobb magasság nem érhető el, mivel a szem falvastagsága nagyon elvékonyodna és/ vagy a pereme rojtos lenne. Két szem között legalább 6 x Lv szabad távolság legyen, és a lemez szélétől vagy felhajtott elemtől legalább 3-4 x Lv távolságot tartsunk!
3.ábra
Vágás + formázás (4. ábra)
Ezek a szerszámok vágnak (hasítanak) majd formáznak – egy lépésben. A vágórés miatt egy konkrét lemezvastagsághoz és anyagminőséghez kötöttek. Ezektől eltérni – tehát a szerszámot más anyaghoz használni – nem célszerű. Sajnos, élezni csak az oldalsó felületeken lehetne, ám ez megnövelné a vágórést, és a szerszám eredeti funkciójára alkalmatlanná válna. Ha a vágást – annak érdekében, hogy a szerszám olcsóbb legyen – ki akarjuk küszöbölni, a megfelelő oldalakon felszabadító lyukasztásokat kell alkalmaznunk.
4.ábra
Fülek
A fülek egy vagy két (esetleg több) töréssel előállított elemek. Hagyományos szerszámokkal a függőleges csak megközelíthető (kb. 85°). Drága billenő szerszámmal ≥90° is megoldható, de legtöbbször szükségtelen, és ilyen rövid szárakon a szög nem is igazán ellenőrizhető. Belső rádiuszként legalább R = Lv célszerű. A magassági korlát gép-specifikus. Ha a fül hátrahúzódó elemet tartalmaz, célszerű azt kétoldali, kb. 5°-os ferdeséggel tervezni. Ez elősegíti a hátrahúzódást és csökkenti az erőszükségletet, mely egy azonos méretű lyukasztás erőszükségleténél egyébként kisebb.
Hidak
A hidak teteje lehet egyes, ívelt vagy akár hullámos. A fülekkel szemben a magassági korlát itt már az anyagminőségtől is függ. Általában a domborításnál említett 3 x Lv korlát a jellemző. A belső sarkokban legyen R = Lv rádiusz! Jó, ha híd szélessége legalább lemezvastagságnyi. A kettős (vagy többszörös) hidak között legalább 1 x Lv távolság tartása ajánlatos. A felmenő elemek hajlásszöge lehetőleg ne haladja meg a 45°-ot.
Kopoltyúk
A kopoltyúk sokfélék lehetnek: nyitott vagy zárt végűek, egyenes vagy görbe hátúak. A magasság egyik típusnál se haladja meg a szélesség 50%-át! A hosszúsági korlát itt a lyukasztásra is vonatkozó állomáshatár, mert most a rugók, ledobók nem körben, hanem oldalt helyezkednek el. Léptetve dolgozó, „végtelen” szerszámmal az állomáshatárnál hosszabb kopoltyú is készíthető, de tudnunk kell, hogy a sok kis lépés és a hosszú kifutás miatt az eredmény kevésbé lesz esztétikus, mint egyetlen leütéssel.
Jelölés
Jeleket (betűket, számokat, logókat, szimbólumokat) akár alulról, akár felülről, egy 60°-os, kb. 0,3 mm magas, V-alakú éllel nyomunk a lemezbe. A behatolás előrehaladtával az erőszükséglet rohamosan növekszik, hiszen egyre több anyagnak kell oldalt kifolynia és „tömörödnie”. 1 mm vastag szénacélra kb. 1 t/cm, míg rozsdamentesre kb. 4 t/cm erőszükségletet kell kalkulálnunk. A lemezvastagság növekedésével az erőszükséglet csökken, mert az anyag nem csupán oldalirányba, hanem lefelé (vagy felfelé) is tömörödhet.
Reméljük, a sok korlát és szabály nem kelt a géptulajdonosokban pesszimista hangulatot. A lemezben és gépben rejlő lehetőségek kiaknázásával CNC-stancautomatákon végtelenül sokféle formázás megvalósítható, ám el kell fogadnunk, hogy „az anyag tudja a fizikát”.
SzerzőLang Ádám, Lang & Társai Kft.
További információ:
A Langtool hivatalos honlapján.