Содержание
Пробой отверстий и перфорация материала в виде листа или труб — это довольно востребованная операция. На сегодня существует несколько вариантов ее выполнения, которые отличаются друг от друга применяемым оборудованием, от которых зависит качество и параметры точности.
При изготовлении большого количества изделий, в том числе и декоративных металлических деталей. Довольно часто встречается потребность в таких операциях, как получение множества однотипных отверстий. Чаще всего их используют для крепления конструктивных элементов, но в ряде случаев их можно рассматривать как украшение.
Технолог, выбирая метод обработки детали, руководствуется требованиями нормативно — технической и конструкторской документации.
Так, при обработке листа металла толщиной от 0,5 до 4 мм оптимальным вариантом будет использование пробивки на специализированном оборудовании.
Пробивка отверстий и перфорация в чем разница
Кстати, довольно часто, пробивку листового металла именуют перфорацией. На самом деле этот процесс (пробивка отверстий) не более чем разновидность перфорации, которая включает в себя множество других способов.
Например, пробивка отверстий в профильном металле, например, трубе выполняют с помощью сверления или фрезерования. Кроме этого, для решения этой задачи применяют технический лазер, который позволяет получать отверстия в десятые доли миллиметра.
Виды оборудования
Оборудование, которое используют для получения отверстий можно разделить на «условно ручные», то есть те, которые нуждаются в постоянном присутствии оператора — станочника, и на автоматизированные, которые работают при минимальном участии человека. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют различного вила пробойники, штампы и некоторые другие.
К первой группе относят оборудование, работающее от механического, гидравлического или другого вида привода. Вторые — это полностью автоматизированные станки, работающие под управлением ЧПУ, к примеру, координатно-просечные прессы или дыропробивной станок.
Ручной процесс
К ручным способам получения отверстий в металле можно отнести — сверление, пробивку. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют сверла и соответствующее оборудование — сверлильные станки или ручные дрели. Для ручной пробивки инструмента применяют бородок и ударный инструмент (молоток, кувалда). Такой пробойник можно устанавливать на ручные прессы.
Сверление отверстий производят на сверлильных, фрезерных или токарных станках. В качестве рабочего инструмента применяют сверла. Для окончательного формования отверстия используют зенкера, цековки, развертки. С их помощью устраняют овалы, формируют фаски, повышают точность отверстия и чистоту поверхности.
Для пробивания отверстий в металле используют разные прессы — пневматические, гидравлические и пр. Усилия, развиваемые для эффективной работы штампа, состоящего из двух деталей (пуансона и матрицы), составляют от нескольких килограмм, до сотен, а то и тысяч тонн.
Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах
Нередко в производстве для получения отверстий применяют комбинированные пресс — ножницы.
Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах
Это устройство состоит из нескольких механизмов, которые позволяют обрабатывать металлический профиль, к примеру, уголок, резать полосы металла, осуществлять вырубку в форме прямо- или треугольников и, само собой, на этих ножницах устанавливают инструмент для пробивки отверстий в металле. Как правило, он состоит из пуансона и матрицы. Пуансон имеет диаметр пробиваемого отверстия. Матрица имеет в своем теле отверстие, соответствующее размеру пуансона. Через нее происходит удаление отходов вырубки.
Следует отметить, что вышеперечисленные способы получения отверстий не отличаются высокой производительности, особенно, в условиях крупносерийного или массового производства. Появление автоматизированного оборудования позволяет устранить эту проблему.
Пробивание отверстий на прессах
Использование оборудования, работающего под управлением системы ЧПУ привело к снижению трудоемкости производственных процессов, соответственно это положительно отражается на стоимости готового изделия.
Дело в том, что управляющая программа, которая вносится перед началом работы, содержит в себе точные данные относительно расположения отверстий на листе.
Пробивание отверстий на прессах
Например, револьверный пробивной станок оснащают барабаном, на котором установлены пуансоны (инструмент для пробивки отверстий в металле) обладающие разными размерами и формами. При работе, программа автоматически выбирает необходимый инструмент. Такое инженерное решение позволяет менять инструмент не, останавливая работу станка, и повышать скорость получения готового изделия. На оборудовании этого типа, возможно, получение до 1 500 отверстий в минуту.
Получение готового изделия состоит из нескольких операций. Первая заключается в укладке листа металла на рабочий стол. Для закрепления ее на нем применяют зажимы разного типа.
После того как установлен и закреплен оператор запускает управляющую программу. После этого начинается перемещение заготовки. По координатам, заданным в программе, в необходимой точке, происходит опускание прижимного устройства, фиксирующего лист в нужном месте. После прижима происходит удар, наносимый пробойником (пуансоном).
На инструментальном барабане может быть установлен поворотный инструмент, который существенно расширяет возможности станка и позволяет выполнять резку контуров сложных форм.
Пресс для пробивки отверстий в металле позволяют выполнять, кроме пробоя, следующие операции:
- пулевка — выдавливание, получение кромок разной направленности;
- формовка;
- неокончательная пробивка.
Координатная пробивка металла
Такой способ получения отверстий подразумевает то, что отверстия будут получены в определенном последовательности. Эта операция может быть использована при изготовлении как простых деталей, так и довольно сложных металлоконструкций. Такая обработка листового металла требует от оборудования и управляющей программы высокой точности, так как ошибки в настройке и программном коде могут привести к получению некондиционной продукции.
Координатная пробивка металла
Пробивка металла, как технологическая операция существует довольно давно, но в последние годы, благодаря появлению систем с числовым программным обеспечение, она существенно видоизменилась. Так, современное оборудование позволяет выполнять операции по пробою отверстий с точность их размещения до 0,05 мм. Координатно пробивное оборудование позволяет обрабатывать стали разных марок толщиной от 0,5 до 8 — 10 мм.
Координатная пробивка металлического листа используется при производстве деталей корпусов, крепежных комплектов и пр. Для получения набора отверстий применяют серию ударов пуансона по листу. Порядок пробоя заносится в управляющую компьютерную программу. Кстати, использование компьютерных программ и соответствующего инструмента для пробивки отверстий в металле гарантирует качество готовых изделий.
Применение координатно — пробойных прессов для пробивки отверстий в металле обеспечивает многократное повышение скорости производства и поэтому его применяют для крупносерийного и массового производства деталей из металлического листа.
Недостатки технологии
Надо помнить о том, что качество получаемой продукции напрямую зависит от нескольких факторов, среди них которых — качество инструмента, настройки оборудования, добротности программного обеспечения, применяемого для создания управляющей программы.
Координатная пробивка и ее недостатки
Но надо отметить, что в принципе, вне зависимости от способа получения группы отверстий, дефекты при ручной пробивке и автоматизированной одинаковы.
Смещение отверстий
Чаще всего при изготовлении группы отверстий можно встретить такой дефект, как смещение отверстий относительно друг друга или сторон листа. Этот дефект, может проявиться из-за ошибок в программе, неправильных настроек станка и пр.
Заусенцы
Этот дефект появляется вследствие того, что неправильно подобраны размеры пуансона и матрицы. Кроме того, заусенцы появляются в результате некачественной заточки инструмента.
Пуансоны и матрицы
Борозды
Нередки случаи появления бород на поверхности отверстия вдоль его оси. Они вызваны наличием дефектов поверхности пуансона.
Борозды при пробивке металла
Трещины
Образование трещин на кромках пробиваемых отверстий вызвано тем, что их диаметр близок по размеру к толщине листа.
Расчет необходимого усилия пробивки
Процесс вырубки металла характеризуется тем, что в ходе этого процесса появляется довольно сложная схема нагрузки, которая концентрируется в районе места взаимодействия пуансона, прорубаемого материала и матрицы.
Пуансон изготавливают таким образом, что он входит в материал не всем своим торцем, а только внешней кольцевой частью. Ответное воздействие возникает со стороны матрицы. Причем давление, возникающее в зоне взаимодействия этих трех компонентов, распределяется неравномерно.
Другими словами, в процессе вырубки возникает пара сил, которые формируют круговой изгибающий момент. Под его воздействием лист изгибается. В результате этого изгиба зарождается давление, которое оказывает воздействие на пуансон, и на кромку матрицы. Кроме этого, необходимо учитывать и то, что под действием сил трения появляются касательные усилия.
Как видно из выше сказанного, при пробивке возникает неоднородное силовое поле. Поэтому, при проведении расчетов применяют условную величину — сопротивление срезу.
В результате, проведенных исследований, сопротивление зависит не столько от свойств металла, но и от уровня наклепа, толщины вырубки, зазоров в паре пуансон/матрица и скорости процесса вырубки.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Пробойник для металла – это незаменимый инструмент в слесарном деле. С его помощью можно сделать отверстие идеальной формы без деформации кромок металла и изменения свойств, вызванных температурным воздействием на поверхность. Помимо металлических изделий пробойник отверстий прекрасно справится с прочими материалам: фанерой, пластиком или кожей.
Устройство и назначение пробойников
Классический пробойник – это инструмент в виде трубки, с остро заточенной рабочей поверхностью. Это основное требование конструкции: чем меньше площадь контакта с изделием, тем проще делать отверстия. Такое приспособление можно сделать своими руками при условии наличия материала достаточной крепости и набора трубок различного диаметра.
Существуют усовершенствованные модели, оснащенные функцией зенкерования. Рабочий цикл таких приспособлений состоит из двух этапов:
- Заточенный наконечник пробивает отверстие.
- Специальные лезвия расширяют проем до заданного размера.
Зенкерование – процесс механической обработки, точность которого достигает десятых долей миллиметра. Выполнение подобных работ вручную практически невозможно ввиду необходимости чрезмерного давления на деталь. В качестве рабочего привода используют различные металлообрабатывающие станки.
Тип отверстия зависит от формы рабочей части пробойника. Например, для круглого отверстия понадобится бита с коническим наконечником.
Виды пробойников
Тип и конструкция пробойника зависят от характеристик рабочей поверхности. Очевидно, что приспособление для проделки отверстий в коже не справится с прочной листовой сталью. Опытные мастера предпочитают приобретать наборы инструментов, которые включают в себя все необходимое для проделки отверстий в различных материалах.
Производители предлагают три вида пробойников:
- Ручные. Представляют собой набор трубок различного диаметра. Наконечник должен иметь острую заточку. С обратной стороны пробойника устанавливают защитную насадку из мягкого материала – резины или пластмассы. Это помогает избежать расплескивания металла на ударной части приспособления. Для проделывания круглых отверстий в мягких материалах ручной пробойник – оптимальный выбор.
- Пневматические. Как следует из названия, данная разновидность использует сжатый воздух в качестве приводной силы. Он генерируется компрессорами, мощность которых зависит от поставленных задач. Воздушная магистраль присоединяется в том месте, где у ручных пробойников находится защитная насадка. Мощности компрессора достаточно для пробития отверстий в твердых поверхностях, включая бетон и сталь. Стоимость набора по сравнению с ручными просечками гораздо выше, поскольку рабочая часть изготавливается из высокопрочной стали.
- Гидравлические. Этот тип привода считают наиболее производительным. В качестве вспомогательного механизма могут использоваться ручные агрегаты, действующие по принципу автомобильного домкрата. Для сложных работ используют электрические маслостанции, способные создать высокое давление. Практически все гидравлические пробойники оснащены специальным механизмом, регулирующим глубину проникновения.Читайте также: Изделия из прочного пластика