Bara delmede pres kuvvetinin belirlenmesi

Delme kuvveti, bakır bara işlemede ilkelerden hesaplanabilen ve yaklaşık otuz saniye süren birkaç параметreden biridir. Ayrıca, önceki makinenin özelliklerini kopyalayarak belirlenen en yaygın parametrelerden biridir. Bu iki durum birlikte.eval edildiğinde rahatsız edici görünür çünkü hesaplama zor değildir ve hata yapma maliyeti her iki yönde de geçerlidir: yetersiz bir pres, kritik olan bir işte dururken, fazla kapasiteli bir pres harcanmaması gereken sermayedir.

Formül

Delme işlemi, bargdan bir malzeme silindiri keser. Kesilen alan, deliğin çevresi ile kalınlığın çarpımıdır ve kuvvet, bu alanın malzemenin kayma mukavemeti ile çarpımıdır:

F = perimeter × t × τ

Yuvarlak bir delik için çevre π × d olup, çoğu insanın ezberlediği formu verir:

F = π × d × t × τ

d ve t milimetre cinsinden, τ ise N/mm² cinsinden olup kuvveti newton cinsinden verir. kN için 1000'e, metrik ton için 9807'ye bölünür.

Şekilli bir delik (slit, dikdörtgen, obround, kanal bacası menfezi) için çevre, gelişmiş kesim uzunluğu olup nominal boyut değildir. Köşe radyusu 5 mm olan 20 × 40 mm dikdörtgen bir slit yaklaşık 2 × (20 + 40) − 8 × 5 + 2π × 5 çevreye sahiptir, bu da köşeleri ihmal ederek elde edilen 120 mm yerine yaklaşık 111 mm eder. Tek bir delikte bu fark önemsizdir. Sekizli bir gurpta ise önemli hale gelir.

Kullanılmaya değer kayma mukavemeti değerleri

Kayma mukavemeti, sonucu belirleyen değişkendir ve insanların tahmin yürüttüğü değişkendir. Aşağıdaki rakamlar, gerçek barleyme olarak kullanılan alaşımlar ve tavlama durumları için yayınlanan alet tedarikçisi verilerindendir. Bunlar boyutlandırma için tipik değerlerdir, sertifikalı asgari değerler değildir ve her zaman bir fatura sertifikası bir tablodan daha güvenilirdir.

Gayriresmi olarak dolaşan iki rakam düzeltmesi. Birincisi, bakır için genellikle 200-230 N/mm² verilir; bu yüksektir; bu rakamlar, kayma mukavemeti gibi kullanılan çekme mukavemetleridir. EN 13601 standardına göre, R220 yumuşak için Cu-ETP bara çekme mukavemeti 220-260 N/mm², R240 yarı sert için 240-300 ve R290 sert için 300-360 olarak belirtilmiştir. Yukarıdaki ölçülen kayma değerleri, ilgili çekme rakamlarının yaklaşık 0.65-0.70 katıdır, yaygın kuralın önerdiği 0.8 katı değil. Çekme rakamından daha iyi bir veri yoksa, 0.8 × çekme muhafazakâr bir yedek değerdir ve bakır için %15-20 fazla tahmin yapacaktır.

İkincisi, "alüminyum yaklaşık 80 N/mm²" ifadesi yalnızca yumuşak 1xxx iletken kalitesi için doğrudur. Mekanik mukavemet ve sürünme direncinin önemli olduğu her yerde ekstrüze bakır bara için standart alaşım olan 6101-T6, bunun yaklaşık iki katıdır. 80 N/mm² ile boyutlandırılan ve ardından 6101-T6 bara beslenen bir presin kuvveti yetmeyecektir ve hata modu temiz bir duruş değil, punch'ın içinde sıkıştığı yarım delinmiş bir deliktir.

Hesaplanmış bir örnek

Yaygın bir durum: 10 mm yarı sert bakırda, 13 mm çapında M12 geçme deliği.

F = π × 13 × 10 × 179
  = 40.84 × 10 × 179
  = 73 100 N
  ≈ 73 kN  (7.5 tonnes)

Aynı delik, aynı barada 6101-T6 alüminyumda, τ ≈ 150:

F = π × 13 × 10 × 150 = 61 300 N ≈ 61 kN

Ve orta düzey bir makineden genellikle istenen en büyük delik, 16 mm sert bakırda 32 mm:

F = π × 32 × 16 × 193 = 310 400 N ≈ 310 kN  (31.7 tonnes)

Sonuncusu, hangi makinenin satın alınacağına karar veren sayıdır ve tek bir aritmetik satırdan gelmiştir. Herhangi bir delik ve malzeme kombinasyonu için aynı hesaplama, bakır bara bükme kuvveti hesaplayıcısında çalışır.

Kesme kuvveti ve neden toplamın içinde yer aldığı

Talaş ayrıldıktan sonra, bar geri sıçrar ve püskürtücü yan yüzeyine tutunur. Püskürtücüyü çıkarmak gerçek bir kuvvet gerektirir, bu kuvvet püskürtücü tarafından sağlanır ve makine üzerinden tepki verir.

Yaygın kabul edilen kural, kesme kuvvetinin delme kuvvetinin %5-20'si olduğunu belirtir; MetalForming'ın kalıp tasarım rehberi %10-30 alıntılar ve daha yumuşak malzemelerin ve daha sıkı boşlukların daha fazla kuvvet gerektirdiğini not eder. Bakır yumuşaktır ve bu aralığın üst kısmına doğru eğilim gösterir. Bakır bara için boyutlandırma amaçlı, %15'lik bir oran makul bir çalışma değeri olarak kabul edilir ve boşluk aralığın sıkı ucunda tutuluyorsa %20 alınabilir.

310 kN örneğinde bu yaklaşık 45-60 kN ekler. Bu, tepe delme kuvvetiyle aynı anda gerçekleşmez, dolayısıyla tonaj gereksinimine basitçe eklenmez; ancak püskürtücüyü, alet tutucuyu ve çerçeveyi yükler ve nominal olarak yeterli olan bir makinenin titreşmesine veya delik konumunda sapmasına neden olur. Kesme kuvveti yüksek çıkıyorsa, sorun genellikle püskürtücüden ziyade boşluk kaynaklıdır ve bu durum püskürtücü-kalıp boşluğu makalesinde ele alınmaktadır.

En kötü durum için boyutlandırın, ortalama için değil

Bir pano işindeki ortalama delik, 6-10 mm bakırda M10 veya M12 geçme deliğidir ve 40-75 kN gerektirir. Bir makineyi bu sayıya göre boyutlandırmak, işi yapamayacağını garantiler.

En kötü durum, şu unsurların birleşimidir:

• Çizim setindeki en büyük delik, yuvaları ve kesikleri dahil, nominal boyut yerine geliştirilmiş çevreye göre ölçülür
• İşlenecek en kalın bara, genellikle en büyük deliği taşıyan bara değildir
• Kabul edilen en sert temper, sert çekilmiş bara yarı sert olana göre yaklaşık %8, tavlınmış olana göre %27 daha güçlüdür ve tedarik sıkıştığında alım birimi temperi değiştirebilir
• En büyük grup, bir strokta birden fazla delik deliniyorsa

Bir parçada bu yüklerin hepsinin aynı anda bulunması gerekmez; makinenin bunlara dayanabilmesi için hepsinin mümkün olması yeterlidir. "12 mm'ye kadar bakır" ifadesi içeren bir teklif şartnamesi ve 32 mm delik içeren bir çizim seti, 12 mm sert bakırda 32 mm delik açılacağını – bu da 233 kN demektir – ve ister bu parça henüz var olsun ister olmasın, o makinenin bu kuvvete dayanıklı olması gerektiğini belirtir.

Mukavemet ikamesi, görünmez olduğu için özel dikkat gerektirir. Bakır bara dışarıdan aynı görünür. İlk belirti genellikle bir ay önce sorunsuz çalışan bir makinede talaş yüksekliği ve delik konumu kaymasıdır.

Grup ve çok delikli delme

Tek strokta birkaç delik açılması kuvveti delik sayısının katına çıkarır – tam olarak. 10 mm yarı sert bakırda tek strokta dört adet M12 delik açma kuvveti 4 × 73 = 292 kN'dur ve bu değer, temizleme ile gövde esnemesi hesaba katıldığında 300 kN'luk bir makinede uygulanamaz.

Grup delmeyi uygulanabilir kMethodInfo iki yol vardır. Delme punchlarının uzunlukları, eş zamanlı değil sıralı olarak temas edecekleri şekilde kademelendirilerek kuvvet strok boyunca yayılır; ancak bu durum daha uzun strok ve daha yüksek yan yükler pahasına olur. Diğer yöntem, yüksek vuruş hızında sıralı delme yapmaktır; bir CNC bara işleme makinesinin yapması gereken şey budur. Dakikada 150-200 vuruş hızında, dört deliğin grup yerine tek tek açılması için zaman cezası iki saniyenin altındadır ve tonaj sorununu tamamen ortadan kaldırır. Çoğu pano üretiminde bu takas değerlidir.

Testere zımpara yüzeyli punchlar

Düz bir punch yüzeyi tüm çevreyi bir kerede keser; bu nedenle tepe kuvveti hesaplanan kuvvete eşittir ve snap-through boşaltma anidir. Punch yüzeyine testere eğimi verilmesi kesimi kademelendirir ve tepe kuvvetini düşürür.

Kazanç, eğimin malzeme kalınlığına oranına bağlıdır ve kalın bakır barada pazarlamacıların iddia ettiğinden daha düşüktür. Roper Whitney'in yayımladığı uyarıya göre eğim delme kuvvetini %50'ye kadar azaltabilir; ancak bu etkinin 14 gauge ve daha ince malzemelerde en yüksek düzeyde olduğu vurgulanır. H. Weiss'in eğim faktörü tablosu bu kalınlıklar için daha kullanışlıdır: 1/4 inç (6,35 mm) malzemede 1/16 inç (1,6 mm) eğim derinliği 0,90, 3/32 inç (2,4 mm) eğim derinliği 0,85 ve 3/16 inç (4,8 mm) eğim derinliği 0,65 faktör verir.

Bara için pratik yorumu şudur: makul bir eğim derinliği 6 mm bakırda %10-15, 12 mm'de ise orantılı olarak daha az avantaj sağlar; çünkü aynı oranı korumak için eğim derinliğinin kalınlıkla birlikte artması gerekir. Bir makine, eğimin kurtaracağı varsayımıyla boyutlandırılmamalıdır. Eğim, snap-through darbesine karşı sigorta ve parça kontrolü yardımcısı olarak görülmeli, tonaj düz punch değerinden hesaplanmalıdır.

En küçük delikler dışında her şeyde tek eğim yerine çatı tipi eğim kullanılır. Tek eğit dengesiz bir yan kuvvet oluşturur; bu da punchu eğrir ve kılavuzu yükler.

Pay kuralı

En kötü durum delme kuvveti alınır, ardından formülün modellemediği faktörlere karşı pay eklenir.

• Alet durumu: Yıpranmış bir delme aparatı, keskin birinden çok daha fazla kuvvet gerektirir, çünkü kenar yarıçapı büyür ve kesme işleminin büyük bir kısmı deformasyona dönüşür. Bu, modellenmemiş en büyük tek terimdir.
• Mallezeme ve kalınlık toleransı: Bara, genellikle sorun yaratacak kadar kalınlık toleransının en üst sınırında ve mukavemet aralığının en üst seviyesinde teslim alınır.
• Şasi esnemesi ve hidrolik kuvvet düşümü: Nominal kuvvet, biomass情况下, basınçта ve sıcaklıkta gövde üzerinde belirlenir.
• Gelecek çalışmalar: Makine on beş yıl boyunca atölyede kalacak ve iş çeşitliliği değişecek.

Uygulama kuralı, en kötü durum hesaplamasına göre kuvvetin, makinenin nominal kuvvetinin yaklaşık %60-70'sini geçmemesi için boyutlandırmaktır. Bu bir standart değil, birikmiş bir uygulamadır, ancak yayınlanan makine sınırlarının gerçekten oturduğu yerle tutarlıdır. Aşağıdaki 800 kN makinelerde, yayınlanan en kalın baradaki yayınlanan en büyük delik, sert bakırda yaklaşık 485 kN hesaplanır; bu da nominalin yaklaşık %61'idir. Bu bir kaza değildir.

Gerçek bir makine aralığına eşleme

En kötü durum aritmetiğini her bir şasi boyutunun yayınlanan kapasitesine karşı çalıştırmak, basit bir seçim tablosu verir. Aşağıdaki tüm değerler, en olumsuz durum olan sert bakırı 193 N/mm² değerini kullanır.

"Yayınlanan maksimum" olarak işaretlenen satırlar, belirtilen maksimum kalınlıktaki üreticinin beyan ettiği maksimum delik çapıdır. İki "türetilmiş" satır, bu makinelerin maksimum delik çapı yayınlamaması nedeniyle, nominal kuvvetin yaklaşık üçte ikisinde aritmetiğin izin verdiği en büyük deliktir.

Bu tablo bir fiyat listesi değil, bir boyutlandırma kılavuzu olarak okunmalıdır. 300 kN sınıfı, 160 × 15 mm barada M12 ve M16 delik desenlerini ve sıradışı bir işi kapsamayan pano işlerini kapsar. 400 kN EMAC-BP-40, 12 mm barada dakikada 150 vuruşla çoğu şalter teçhizatını kapsar. 600 kN'ye geçiş, sadece daha fazla kuvvet değil, 16 mm kapasitesi satın alır ve 800 kN'ye geçiş 20 mm ve 40 mm delikleri satın alır.

İş, büyük kesikleri, kanalizasyon kapaklarını veya gelişmiş çevre uzunluğu 100 mm'yi geçen herhangi bir şeyi içeriyorsa, yuvarlak delik aritmetiği ne söylerse söylesin bir üst sınıfa geçilmesi gerekir. Çevre, en hızlı büyüyen terimdir.

800 kN sınıfı, deliklerle ilgisi olmayan bir nedenle de önemlidir. Kombine delme ve kesme makinesinde, kesme istasyonu tüm bara kesitini budamalıdır ve 300 × 20 mm bakırda bu 6000 mm²'lik bir kesme yüzeyidir. Kesme için gerekli kuvvet, bıçak geometrisi ve eğim açısı tarafından basit çevre formülünden ziyade belirlenir, ancak şasi bunu taşımak zorundadır ve geniş, ağır barada çerçeve boyutunu sıklıkla delme değil kesme belirler.

Formülün size söylemediği iki şey

Kuvvet, kapasite ile aynı şey değildir. Yeterli tonaja ve yetersiz konum doğruluğuna sahip bir pres, yanlış yerde delikler üretir; bu da DIN 43673-1 standartlı bir cıvata delik deseninde Hurda bara demektir. Delik adım doğruluğu, tekrarlanabilirlik ve bara besleme sertliği ayrı spesifikasyonlardır ve ayrı ayrı incelenmeyi hak eder.

Kuvvet ayrıca vuruş hızı hakkında hiçbir şey söylemez ve vuruş hızı, makinenin kendini amorti edip edemeyeceğini belirler. Dakikada 150 vuruş yapan 400 kN'lik bir makine ve dakikada 200 vuruş yapan 800 kN'lik bir makine farklı üretim önerileridir ve ne makinenin kuvvet limitine yaklaştığı M10 ve M12 geçme deliklerinin hakim olduğu bir işte, vuruş hızı önemli olan tek sayıdır. Vuruş hızı, alet ömrü ve delik başına gerçek maliyet arasındaki ilişki alet ömrü ve delik başına maliyet sayfasında ve kesme işleminin kendisi delme süreci genel bakışında ele alınmıştır.