Станки для координатной раскройки металла: виды, назначение, принцип работы

На протяжении многих веков производители металлических изделий полагались на виртуозность кузнеца, а в 19-20 вв., ещё и на перфораторщика (тогда появилась эта профессия). Мастера в свою очередь аккуратно формовали металлические заготовки и делали в них чёткие отверстия одинакового размера. Метод казался настолько эффективным, что передавался в поколения. Поэтому некоторые производители и крафтовые мастерские используют его до сих пор.

Однако сегодня формование рёбер жёсткости и изготовление отверстий является массовым и повсеместно применяется в поточном производстве различных плит и листов. Для эффективности своих предприятий владельцы прибегают к более современным средствам обработки материалов. Одним из них является раскройка металла на координатно-пробивных прессах.

Что такое координатно-пробивные прессы?

Координатно-пробивные прессы – это машины для аккуратного и высокоточного проделывания отверстий в листовом материале методом вырубания (альтернатива сверлению или прожиганию лазером). 

Вдобавок некоторые пробивные станки имеют функцию штампования, что позволяет дополнительно создавать:

• контурные детали;
• формовочные заготовки;
• растянутые поверхности листовых панелей.

Расширенный производительный процесс возможен благодаря использованию универсальных автоматизированных машин раскройки металла.

Вообще пробивные прессы разработаны в целях обеспечения высокой гибкости и эффективности обработки листовых материалов на производстве. Чаще всего металлов. В настоящее время производители станков стараются оснащать выпускаемые машины числовым программным управлением (ЧПУ). Благодаря этому компьютеризированная числовая штамповка представляет собой высокоскоростной и высокоточный процесс формования и раскроя листового материала. Такие машины оптимизируют работу и минимизируют риски брака в операциях.

Какие виды координатно-пробивных станков существуют?

В настоящий момент станкостроители предлагают рынку множество видов промышленных координатно-пробивных прессов для раскройки и штамповки металла. Между собой машины различаются габаритами, производительностью и степенью автоматизации. Хотя их основная функция остаётся прежней – проделывание отверстий.

У каждой машины могут быть универсальные качества, делающие её более подходящей для конкретного материала или выполняемой задачи. Промышленные модели считаются наиболее прочными и выносливыми инструментами, чем их бытовые аналоги. За эффективность преимущественное распространение получили 3 вида координатно-пробивных прессов, представленные категориями: ручные, гидравлические и автоматические.

Ручные

Ручной перфоратор (дырокол) — инструмент для пробивки отверстий в различных листовых материалах. Отверстия создаются методом импульсного ударного воздействия на поверхность заготовки рабочим органом станка – пуансоном заданной конфигурации. Данный вид оборудования представлен на рынке в самых разных формах и размерах.

Часто используется для промышленных работ по техническому обслуживанию, таких как: укладка кровли, металлообработка, установка подвесных потолков. Встречается в пошиве кожаных изделий в качестве пуклёвки. Иногда промышленные ручные перфораторы используются для пробивки отверстий в гипсокартоне, например, для установки угловых деталей.

Гидравлические

Гидравлический пробивной пресс — это станок для быстрой и лёгкой пробивки отверстий в таких материалах, как сталь, алюминий и т.д. Операция обычно выполняется с помощью пуансонов, но иногда встречаются исполнительные механизмы под спиральные или магнитные свёрла.

Гидравлические прессы могут быть стационарными и портативными. И те, и другие, обеспечивают владельцу дополнительную универсальность благодаря уникальности дизайна и возможности установки различных пуансонов и матриц. 

А пробивка отверстий вместо ручного сверления:

• экономит время;
• сокращает периодичность цикла;
• упрощает работу и обеспечивает точность.

К тому же после пробивки требуется меньше очистки рабочей зоны от облоя, чем после сверления. А сам прокол обеспечивает более аккуратное отверстие, с поверхностью которого легко работать. Вдобавок пуансоны служат дольше, чем свёрла.

Автоматизированные

Пробивной пресс с ЧПУ запрограммирован на перемещение листового металла в направлениях осей координат: X и Y. Интеллектуальная система обеспечивает точное позиционирование листа под пуансоном машины, готовым к пробивке отверстия или созданию формы по заданному алгоритму.

Машины с ЧПУ обеспечивают эффективный результат сквозной резки различных материалов, среди которых кроме металла могут быть: пластик, древесина, композит и другие. Автоматика координатно-пробивного пресса позволяет наладить поточное производство высокоточных деталей для последующей сборки каких-либо изделий или приборов.

Принцип работы координатно-пробивной машины

Под понятием координатной раскройки подразумевается процесс резки, при котором материал пробивается насквозь одним ударом. Чаще всего машина делает круглые или овальные отверстия, а внешние контуры вырезает одним штрихом различной оснасткой.

Можно легко представить работу пробивного пресса, если вспомнить дырокол для бумаги. Здесь так же, – ударный механизм прижимает бумагу к держателю и делает круглое отверстие. Мусор в виде кружочков скапливается в контейнере, который со временем освобождают от содержимого.

Штамповка металла работает точно аналогично – лист помещается в зону обработки. Пуансон перемещается вниз, в матрицу, образуя поверхность разъёма – место контакта между подвижной и неподвижной частями. Матрица определяет форму и размеры изделия снаружи, а пуансон — внутри. Края пуансона и матрицы движутся параллельно, резким ударом разрезая лист.

При детальном рассмотрении процесс штамповки проходит в 4 этапа:

• Пуансон касается листового материала, вследствие чего он деформируется в месте контакта.
• Под напряжением материал разрезается, – его структурные кристаллические строения ломаются по контуру реза (по правилам сопромата, если внешняя нагрузка превышает предел прочности материала, происходит разрушение его структуры).
• Отрезанный кусок листового металла или другого материала отбрасывается вниз, в подготовленный контейнер уловитель.
• Пуансон снова движется вверх. При этом он может затянуть за собой лист. Чтобы этого не произошло, экстрактор освобождает заготовку от пуансона.

Чем выше точность линии на кромке, тем лучше её качество. Иногда для точной подгонки сначала пробиваются предварительные отверстия, а затем пробивается окончательный диаметр инструментом чуть большего размера.

Преимущества и недостатки координатно-пробивных прессов

Помимо вырубания отверстий на прессах, их изготовление выполняют традиционным способом – сверлением, или инновационным методом – лазерной (плазменной) резкой. Однако обе перечисленные технологии признаны малоэффективными в промышленном производстве. У координатной пробивки есть ряд весомых преимуществ перед конкурентными системами, хотя и здесь не обошлось без недостатков.

Плюсы:

• Высокая скорость обработки, что особенно актуально в серийном производстве. 
• Эффективность производительности не зависит от размеров и формы отверстии.
• Простое устройство станков позволяет оперативно менять матрицы и пуансоны, что повышает гибкость производства, а значит увеличивает степень его эффективности.
• КПД металлообработки на координатно-пробивных прессах достигает 85%, поскольку импульсная энергия направлена исключительно на достижение результата. 
• Холодная технология обработки в свою очередь экономит электроэнергию и позволяет избежать деформации материала, а также снижает риски его рекристаллизации, изменения структуры и свойств, как после нагрева.

Минусы:

• Может быть нарушена точность позиционирования пробивки по причине внезапного выхода из строя сенсорных датчиков или других элементов автоматики.
• Пуансоны и матрицы со временем затупляются и изнашиваются. На режущих гранях появляются: сколы, заусенцы и завалы. Поэтому оснастку необходимо обслуживать (точить) или своевременно менять. В противном случае станок начнёт гнать брак.

Заметьте, недостатки связаны с внезапной поломкой или износом. Если станок своевременно обслуживать и следить за состоянием оснастки, то он будет выпускать качественную продукцию годами.

Сферы применения станков для координатной раскройки металла

Станки для координатной раскройки металла применяются в различных отраслях промышленности. С их помощью изготавливают новые детали, готовые к эксплуатации, или производят заготовки для дальнейшей сборки тех или иных конструкций. Наиболее вероятно вы сможете встретить пробивные прессы в следующих сферах:

• Станкостроение: панели корпусов для станков и конвейерных линий, защитные экраны, дверцы и многое другое.
• Автомобилестроение: внешние панели кузова, петли капота/багажника, внутренние детали кузова, рамы и другое.
• Мебельное производство: каркасы офисных кресел, петли, уголки для полок и прочее.
• Торговое оборудование: стеллажи, прилавки, перфорированные решётки и другое.
• Строительные товары: петли, уголки, накладки, профили и т.д.

Список далеко не ограничивается перечисленными сферами, поскольку толщина обрабатываемого металла в координатно-пробивных станках традиционно варьируется от 0,2 до 6 мм. А есть станки, способные взять толщу листа 12–14 мм.

Обзор оборудования

Предлагаем вашему вниманию беглый обзор координатно-вырубных прессов, с кратким описанием и основными характеристиками. Это позволит воспринять оборудование, как по общему виду, так и по назначению.

Координатно-вырубной пресс МP10

Гидравлическая автоматизированная машина для универсальных операций с металлическими заготовками по вырубке, формовке и пробивке. Выполняет пуклёвку, отбортовку, вдавливание шарика, а также формирование ребра жёсткости. В стандартной комплектации поставляется с ЧПУ FANUC (в качестве дополнительной опции может оснащаться ЧПУ Siemens).

Гидравлическая система пресса отличается низким потреблением электроэнергии (до 11 кВт), – выпускается немецким производителем. Используется станина с термической обработкой закаливания полностью закрытого типа – ZL2004 2 0108852.4.

Машина характеризуется значительным ресурсом и запасом прочности. Эксплуатационный период не менее 10 лет. Данная модель востребована на предприятиях по изготовлению стеллажей, металлической мебели, рекламных конструкций и других изделий.

Координатно-вырубной пресс МР7-30

Автоматизированная машина для универсальных операций с металлическими заготовками по вырубке, формовке и пробивке. Выполняет пуклёвку, отбортовку, вдавливание шарика, а также формирование ребра жёсткости. В стандартной комплектации поставляется с ЧПУ FANUC (в качестве дополнительной опции может оснащаться ЧПУ Siemens).

Отличается низким шумовым порогом координатно-вырубного процесса, что стало возможным за счёт внедрения щёточного стола, который облегчает скольжение металла. Техническое обслуживание станка не занимает длительного времени в связи с тем, что смазка узлов и механизмов происходит централизовано.

Машина характеризуется значительным ресурсом и запасом прочности. Эксплуатационный период не менее 10 лет. Данная модель, так же как и МР10-30, востребована на предприятиях по изготовлению стеллажей, металлической мебели, рекламных конструкций и других изделий.

Координатно-пробивная линия с ЧПУ AP1212

Координатно-пробивная линия с ЧПУ. Классифицируется, как крупногабаритное стационарное программируемое электрогидравлическое металлообрабатывающее оборудование непрерывного действия. Модель предназначена для эксплуатации на предприятиях, связанных с автомобилестроением. Основные функции линии: высокоточное выбивание отверстий в листовом металле и формирование заготовок для дальнейшей сборки кузовов автомобилей. Подача материала традиционная – горизонтальная.

Модель скомпонована по модульному принципу из таких узлов, как:

• 3-колонный односторонний пресс;
• автоматическая система позиционирования;
• механическая система позиционирования;
• приёмник для загрузки исходных материалов;
• устройство выгрузки готовых деталей;
• узел для удаления отходов;
• система ЧПУ.

Автоматика загрузки/разгрузки позволяет снизить трудоёмкость и повысить эффективность производства. Автоматизированный роликовый конвейер эффективно уменьшает сопротивление при плавном перемещении деталей. Модель характеризуется точностью штамповки, длительным сроком службы основных узлов и инструментов.

Представленное в обзоре оборудование изготавливается в Китае и поставляется в Россию для продажи. Все модели характеризуются надёжностью конструкции и продолжительным сроком службы основных узлов, не менее 10 лет.

При таких данных стоимость китайских координатно-пробивных машин весьма скромная. По крайней мере значительно ниже, чем у аналогов из США и Европы. Этот экономический фактор существенно сказывается на скорости возврата инвестиций. Приобрести данное оборудование можно в лизинг или кредит, в русле масштабной поддержке государства (Правительством разработаны программы помощи предпринимателям, в целях подъёма национальной экономики).

Резюме:

• Станки для координатной раскройки металла незаменимы в серийном производстве.
• Изготавливаемая продукция востребована во многих отраслях промышленности.
• На рынке представлен развёрнутый ассортимент машин из Китая.