Cálculo da força de corte em tesouras de viga oscilante hidráulica

Como garantir cortes precisos sem danificar o material em tesouras hidráulicas de viga oscilante? Este artigo analisa os factores críticos do cálculo da força de corte, do ângulo de corte e dos ajustes da folga de corte em tesouras de viga oscilante hidráulicas. Ao compreender estes elementos-chave, os leitores obterão informações sobre como otimizar a qualidade da tesoura e manter a eficiência do equipamento, melhorando, em última análise, as suas operações de metalurgia.

Cálculo da força de cisalhamento de uma viga oscilante hidráulica

Índice

As tesouras de chapa oscilante são amplamente utilizadas devido à sua estrutura simples, baixa taxa de falha, alta eficiência de corte e capacidade de evitar curvatura, deformação e distorção da chapa após o corte, ao contrário das tesouras de chapa comuns. Isto deve-se principalmente ao facto de adoptarem maioritariamente uma aresta de corte oblíqua.

Durante o processo de corte, a torre da tesoura oscilante roda, provocando a alteração do ângulo e da folga da lâmina. No entanto, no processo de conceção, o cálculo da força de corte do corte da viga oscilante baseia-se frequentemente na fórmula de cálculo da força de corte do movimento em linha reta do suporte da lâmina. Isto pode levar a cálculos imprecisos, a desvios do tamanho do projeto e pode afetar ainda mais o seu desempenho normal.

1. Cálculo da força de corte

O cálculo da força de corte em máquinas de corte de lâmina oblíqua que movem a coluna da ferramenta em linha reta utiliza principalmente a fórmula Nosari, que foi proposta por académicos da antiga União Soviética.

f1

Na fórmula:

  • σ - Limite de resistência da chapa a cortar, N / mnm;
  • δ - Ductilidade da chapa a cortar;
  • H - Espessura da chapa a cortar, mm;
  • α - Ângulo de corte, grau;
  • X, Y, Z - O força de flexão coeficiente de pressão, valor relativo da folga lateral da lâmina de corte e coeficiente de pressão do material.

Claramente, a fórmula (1) não tem em conta o processo de corte após a alteração do ângulo de corte e a folga de corte também é considerada com base num valor único. Como resultado, só é adequada para a estrutura da faca que efectua o corte por movimento linear.

2. Ângulo de cisalhamento e folga de cisalhamento

Nas tesouras de chapa do tipo oscilante, para manter uma folga de corte e um ângulo de corte constantes durante o processo de corte, a superfície de montagem da lâmina no suporte da ferramenta deve ser maquinada numa superfície espiralada no espaço.

No entanto, na prática, para simplificar o processo de maquinação e ter em conta a forma da lâmina (que é geralmente retangular com uma superfície traseira plana), a superfície espiral é maquinada diretamente num plano paralelo ao eixo de rotação do suporte da ferramenta.

Como se mostra na Figura 1, existe uma posição de instalação ideal em AA' e uma posição de instalação real em BB' (em que Ф representa o ângulo de corte na figura).

2.1 Ângulo de corte

Uma vez que a ferramenta não é instalada de acordo com a superfície em espiral, o método de instalação atual consiste em tornar a lâmina tangencial à superfície de instalação a uma determinada altura.

Isto significa que, quando a lâmina é montada no suporte da ferramenta num determinado ângulo de corte Ф, a lâmina é sempre tangente a AA' (como se mostra na Figura 1) devido ao aperto dos parafusos.

Fig. 1 Esquema de instalação da lâmina em tesouras de chapa do tipo oscilante

Fig. 1 Esquema de instalação da lâmina em tesouras de chapa do tipo oscilante

Para garantir a qualidade do corte, a tesoura de chapa do tipo oscilante é elevada acima do plano y do eixo rotativo da mesa para manter um ângulo de folga constante γ durante o processo de corte.

No entanto, uma vez que o plano de montagem da lâmina é paralelo ao eixo de rotação do porta-ferramentas, uma determinada espessura e altura da lâmina só pode ser instalada em BB' ou paralelamente a este.

Como se mostra no lado esquerdo da Figura 1, a lâmina muda da posição ideal tangente ao ponto A para a posição BN tangente ao ponto N. Isto resulta numa mudança no ângulo de corte como se mostra na Figura 2.

Quando o ponto de corte é deslocado do ponto M para o ponto B, o ângulo de corte muda gradualmente de γ (que tem de ser mantido num valor constante) para γ = γ' + β.

Quando o ponto de cisalhamento se desloca do ponto B para o ponto M, γ' = γ - β, como mostra a Figura 2(a).

Fig. 2 Alteração do ângulo de folga e do raio de rotação do gume da faca no processamento de cisalhamento de placas do tipo oscilante

Fig. 2 Alteração do ângulo e do raio de rotação do gume da faca no processamento de cisalhamento de placas do tipo oscilante

Se o comprimento do lâmina de cisalhamento é l, o ângulo de cisalhamento é Ф, e o raio de rotação da lâmina é R, a relação geométrica mostrada na Figura 2b é obtida quando a lâmina inteira é usada.

f2

Se forem utilizadas n lâminas e a espessura for ajustada com calços de ajustamento, assim:

f3

A partir do comprimento total, pode observar-se que a amplitude do ângulo traseiro da lâmina durante o corte é γ ± β.

2.2 Folga de corte

Para facilitar a instalação e melhorar a qualidade do corte, as tesouras de chapa do tipo oscilante utilizam geralmente lâminas longas.

Quando a lâmina é instalada no porta-ferramentas ao longo da direção do eixo com um ângulo de cisalhamento Ф, se o ponto de cisalhamento se mover de B' para B (Figura 1) durante o processo de cisalhamento, o raio de rotação real do porta-ferramentas aumentará.

Assumindo que o raio de rotação é R, que o ângulo de corte é Ф e que o comprimento do porta-ferramentas é l, a diferença entre o raio de rotação máximo OB e R é mostrada na Figura 2(b):

f4

Para garantir que a aresta de corte não danifica a mesa durante o processo de corte, é necessário manter uma folga de corte △ que seja superior a △R.

Tomando como exemplo a tesoura de placa do tipo oscilante QC12Y-6×200, com um raio de rotação de R=469mm, um ângulo de corte de Ф=1,5°, e um comprimento de lâmina de 1100mm com 3 peças, substituindo estes valores nas fórmulas (3) e (4) obtém-se β ≈ 5° e △R = 1,87mm, respetivamente.

3. Impacto

Durante o processo de cisalhamento da placa, a qualidade e a força do cisalhamento são altamente dependentes da folga de cisalhamento. Os efeitos de cisalhamento e arrancamento coexistem durante o processo, e o aumento da folga de cisalhamento resulta numa maior proporção de arrancamento, mas ao mesmo tempo, a qualidade do cisalhamento piora.

Para o cisalhamento de chapas grossas, a folga de cisalhamento deve ser geralmente controlada dentro da faixa de 8% a 12% com base na experiência. No entanto, a utilização da tecnologia simplificada da superfície de montagem da lâmina da tesoura de chapa do tipo oscilante dificulta o cumprimento deste requisito.

Quando a folga de corte excede o valor empírico, conduz inevitavelmente a alterações na força de corte. A equação (1) mostra que um aumento da folga de corte leva a um aumento do valor relativo da folga lateral da lâmina de corte, o que, em última análise, resulta num aumento da força de corte necessária durante o processo de corte.

Durante o processo de cisalhamento, a ação de cisalhamento aumentará o movimento de cisalhamento de duas formas:

Em primeiro lugar, aumentará a força de cisalhamento, resultando numa maior perda de potência.

Em segundo lugar, aumentará a deformação plástica da placa, levando a um aumento do atrito entre a lâmina e a placa cortada. Isto aumentará a força de corte necessária para o corte e reduzirá a vida útil da ferramenta.

Por conseguinte, para o cisalhamento de placa do tipo oscilante, é adequado escolher um valor relativamente maior da folga lateral da lâmina de cisalhamento e do coeficiente de desgaste da lâmina ao utilizar a fórmula (1) para calcular a força de cisalhamento, a fim de compensar o impacto dos factores acima referidos.

Para garantir a qualidade do corte e evitar a fricção da placa entre a lâmina e a superfície da lâmina traseira, o design da tesoura de chapa do tipo oscilante exige que o ângulo entre a lâmina traseira e a superfície vertical da mesa seja de 1,5° a 2,0° durante o processo de corte.

Com base na análise anterior, a alteração do ângulo de folga da placa de corte do tipo oscilante é γ ± β durante o processo de corte.

Depois de calcular β ≈ 5° no QC12Y-6×200 corte de viga de balançoNo processo de corte, é difícil garantir os requisitos de conceção do ângulo traseiro. No processo de corte, mesmo um ângulo traseiro negativo pode intensificar o desgaste e o calor da lâmina, e até produzir extrusão, reduzindo a resistência da lâmina.

Para evitar esta situação, é necessário um ângulo fixo θ entre a frente da lâmina e a superfície vertical da mesa no projeto do porta-ferramentas da tesoura de chapa do tipo oscilante (ver Figura 3). Desde que se estabeleça que θ é maior ou igual a -β, não haverá fenómeno de compressão entre a lâmina e a placa. Este ângulo não é descrito em alguns documentos e recomenda-se que seja de 5° a 7°.

Figura 3 Diagrama esquemático da estrutura da lâmina na tesoura rotativa hidráulica

Fig. 3 Diagrama esquemático da estrutura da lâmina no cisalhamento rotativo hidráulico

4. Conclusão

O cálculo da força de corte em tesouras de chapa do tipo oscilante é normalmente efectuado utilizando o porta-ferramentas para obter um movimento linear na fórmula para o corte oblíquo da lâmina.

Embora teoricamente possível, o processo de maquinação real envolve a simplificação da superfície de montagem da lâmina de uma superfície espiral espacial para um plano. Isto resulta em mudanças na folga de cisalhamento e no ângulo traseiro de cisalhamento durante o processo de cisalhamento.

Alterações na folga de cisalhamento podem afetar a força de cisalhamento e diminuir a qualidade do processo de cisalhamento. Por outro lado, alterações no ângulo traseiro após o corte podem causar desgaste e até extrusão entre a lâmina e a placa, aumentando a força de corte.

Atualmente, o processo simplificado é normalmente utilizado no fabrico da superfície de montagem da lâmina das tesouras de chapa do tipo oscilante. Por conseguinte, é essencial considerar a influência da folga de corte e a alteração do ângulo traseiro ao calcular a força de corte.

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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.

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