TAIEREA CU TAISURI ASOCIATE

1. Generalitati

Taierea cu taisuri asociate este o metoda tehnologica de prelucrare dimensionala prin care se realizeaza in obiectul supus prelucrarii suprafete de rupere prin forfecare cu ajutorul a doua taisuri asociate in miscare relativa, separand astfel partile taiate.

Procedeele tehnologice de taiere cu taisuri asociate prin care se aplica metoda tehnologica sunt :

1.    Taierea cu foarfecele.

2.    Stantarea.

Functie de caracteristicile materialelor metalice taierea sau stantarea se fac la cald sau la rece (functie si de grosimea materialului taiat).

Fata de taierea prin aschiere sau prin eroziune, taierea cu taisuri asociate prezinta urmatoarele avantaje:

n    se executa piese de configuratie complexa prin miscari simple;

n    precizie dimensionala mare;

n    coeficient de utilizare a materialului foarte mare;

n    productivitate mare;

n    posibilitati de automatizare;

n    necesita forta de munca slab calificata;

Dezavantajul cel mai insemnat il reprezinta costul ridicat al sculelor.

Domeniul de aplicabilitate al metodei este in crestere datorita tendintei de a se folosi piese cu pereti subtiri.

Ponderea produselor realizate prin taiere cu taisuri asociate este de 60 - 75% in industria automobilelor, 60 - 70% la aparate electrice, 95% bunuri de larg consum.

Principial procesul de taiere cu taisuri asociate este analog pentru procedee de forfecare si stantare, prezentand caracteristici numai din punct de vedere al utilajelor si sculelor.

Fig.1. Repartizarea tensiunilor la taierea cu taisuri asociate

Faze taierii cu taisuri asociate sunt :

1)   Faza deformarii elestice - care incepe imediat dupa atingerea tablei de catre elementele active ale sculei si in timpul careia se produce comprimarea elastica a tablei.

2)   Faza deformarii plastice - care incepe odata cu depasirea limitei de curgere si in timpul careia are loc patrunderea elementelor active in metal, indoirea (la forfecare) sau extrudarea (la stantare) a metalului cu o puternica incovoiere si intindere a fibrelor. In timpul deformarilor plastice elementele active patrund in metal pe o adancime de h=(0,1.0,4)g. La sfarsitul etapei tensiunile de forfecare din apropierea muchiilor taietoare ajung la valorile lor maxime.

3)   Faza de forfecare (separare) - incepe la muchiile taietoare odata cu producerea microfisurilor de-a lungul suprafetelor de lunecare. Forfecarea materialului se inchei cand patrunderea ajunge la (0,15.0,70)g, cu atat mai mare cu cat plasticitatea este mai ridicata. In zona taierii, materialul se ecruiseaza, marindu-si duritatea cu 40 - 60%.

2. Taierea cu foarfecele

Operatiile de debitare a tablelor, benzilor si a diferitelor profile se executa prin taiere cu foarfecele de diferite tipuri.

Dupa forma conturului de taiere, forfecarea poate fi dreapta sau curbilinie, cu contur deschis sau inchis.

Procesul de taiere cu foarfecele este caracterizat de o particularitate importanta. La taierea cu foarfece cu muchii taietoare paralele, la patrunderea lamelor in material apare un moment de rasturnare M=Fd.

a = rotirea tablei si forta de distantare a lamelor

b = forta de taiere la forfecare

Fig.2. Schema procesului de taiere cu foarfecele

Momentul M roteste tabla cu un unghi w . Tabla tinde sa se rastoarne si sa intre intre cutite, dand nastere la o forta T, de distantare a cutitelor, care solicita suplimentar utilajul si mareste jocul fata de cel optim. Pentru a reduce valoarea unghiului w de la 10 .20^o  la 4.5^o se procedeaza la strangerea tablei prelucrate cu o forta S.

Valoarea jocului optim la forfecare este U_opt=(0,01.0,2)g, functie de s_r, de duritatea materialului si de dispunerea cutitelor foarfecei.

2.1. Utilaje pentru forfecare

Diversitatea mare a pieselor taiate determina o diversitate mare a utilajelor necesare.

Elementele active ale foarfecelor pot fi :

n    lame cu miscare de translatie sau rotatie, drepte sau profilate, cu muchii paralele sau inclinate;

n    discuri cu miscare de rotatie, cu axe paralele sau concurente, orizontale sau verticale.

Dupa tipul actionarii foarfecele pot fi manuale sau mecanizate (cu actionare mecanica sau hidraulica ).

Forta necesara la forfecare se calculeaza cu urmatoarele formule:

pentru foarfece cu lame paralele drepte

F=kAt _r

Unde , A=L.g - aria sectiunii de forfecare si k=1 - 1,3 , coeficient de corectie;

pentru foarfece cu lame drepte inclinate

F=kAt _r

Geometria cutitului este redata in figura de mai jos .

Fig.3. Geometria cutitului

U_opt=(0,01.0,15)g - pentru foarfece cu lame paralele drepte

U_opt=(0,02.0,2)g - pentru foarfece cu lame drepte inclinate

a=0.3

g=5.15 pentru materiale dure;

g =20.25 pentru materiale moi;

unde , g este grosimea tablei de taiat , iar U eset valoarea jocului dintre cutite.

Utilajele pentru forfecare cele mai folosite sunt foarfecele cu lame paralele si ghilotina. Ele se utilizeaza pentru taieturi relativ scurte (maximum 4500 mm la ghilotina foarfece) si necesita, in afara de dispozitive de strangere, opritoare pentru pozitionarea semifabricatului fata de taisuri.

Foarfecele cu discuri paralele simple sau multiple se utilizeaza pentru realizarea de taieturi drepte de lungime oricat de mare, vitezele de taiere variind intre 30 si 100 m/min. .

Cutitele se confectionaza din oteluri aliate , calite la 55.60 HRC.

Taierea se poate face la cald sau la rece in functie de puterea utilajului.

Foarfecele cu lame paralele se utilizeaza pentru realizarea de taieturi scurte si necesita opritoare pentru pozitionarea semifabricatului.

Viteza de taiere este de 30.100 m/min. si deci avem de a face cu utilaje de mare productivitate.

3. Stantarea

Benzile, fasiile si formatele taiate cu foarfecele sunt in general semifabricate din care se obtin piese semifinite sau finite prin stantare.

Stanta este o scula compusa din cel putin doua elemente active asociate, cu un contur al sectiunii transversale corespunzator conturului piesei, ambele sau cel putin unul dintre ele fiind prevazute cu muchii taietoare. In general stanta este actionata de o piesa, unul din elementele active (placa de taiere) fiind fixat pe masa presei, iar celalalt (poansonul) fiind fixat pe berbecul presei.

1 = placa taietoare

2 = poansonul

3 = piesa de prelucrat

Fig.3. Schema de principiu a stantei cu doua elemente active taietoare

Prin stantare se efectueaza urmatoarele operatii:

Retezarea - taierea dupa un contur deschis, pentru separarea completa a extremitatii obiectului semifabricat.

Decuparea - taierea dupa un contur inchis pentru separarea completa a unei piese din interiorul obiectului semifabricat, partea ramasa constituind desul.

Perforarea - taierea dupa un contur inchis pentru separarea completasub forma de deseu a unei parti din interiorul obiectului prelucrarii.

Crestarea - taierea dupa un contur deschis, pentru separarea incompleta a unei parti din obiectul prelucrarii.

Slituirea - taierea dupa un contur deschis, pentru separarea completa sub forma de deseu a unei parti de la marginea obiectului prelucrarii.

Debavurarea reprezinta operatia de inlaturare a bavurilor reyultate in urma forjarii in matrita;

Taierea marginilor (tundere) - taierea dupa un contur inchis pentru separarea completa a marginilor neuniforme sau in surplus;

Calibrarea prin taiere - taierea dupa un contur inchis, pentru separare completa sub forma de deseu a surplusului de material in scopul maririi  preciziei de prelucrare;

3.1. Particularitati ale procesului de taiere la stantare

In afara unor operatii de retezare, care sunt identice cu operatile de forfecare, operatile de stantare sunt caracterizate de prezenta elementelor active (poanson, placa de taiere). Conturul decuparii este inchis sau semiinchis.

Particularitatati stantarii sunt :

obiectul supus prelucrarii nu poate fi rasturnat ci eventual incovoiat;

deformatiile elastice ale portiunii separate din obiectul prelucrarii determina fixarea prin strangere ale acestora in deschiderea placii;

Procesul de stantare este influentat de urmatoarele elemente :

materialul prelucrat (natura, gradul de ecruisare prealabila, forma si dimensiunile conturului stantat);

stanta (marimea si uniformitatea jocurilor, forma profilului transversal);

tipul operatei;

lubrefiantul folosit;

viteza de lucru;

Dintre toti factorii , cel mai important este jocul bilateral dintre placa de taiere si poanson.

j = D_pt - D_p = Z_u [mm]

unde:

D_pt = dimensiunea orificiului in placa de taiere;

D_p = dimensiunea poansonului;

Jocul dintre placa de taiere si poanson determina calitatea taieturii, durabilitatea stantei si consumul de energie.

[mm]

Jocul se micsoreaza la perforarea orificiilor cu pereti netezi si se mareste la decuparea pe prese rapide (peste 200 curse/min). In procesul exploatarii stantei, muchiile taietoare ale elementelor active sunt supuse uzurii, ceea ce conduce in final la marirea jocurilor.

Forta de stantare

F=kAt _r=L.g.k.t _r

Pentru micsorarea fortelor de taiere la stantarea materialelor groase se utilizeaza stante cu muchii taietoare inclinate =1.

Forta nominala a presei trebuie sa fie cu 2 - 15% mai mare decat forta necesara pentru stantare.

Clasificarea stantelor.

Avand in vedere marea diversitate a stantelor urilizate in practica se impune clasificarea acestora , dupa cum urmeaza :

1)   Dupa natura operatilor simple :

de decupat;

de perforat;

de retezat;

2)   Dupa natura operatilor combinate:

decupare si perforare;

decupari;

3)   Dupa asocierea in timp a operatilor concentrate:

cu actiune simultana - operatile se executa intr-o singura cursa;

cu actiune succesiva - operatile se executa succesiv la cateva curse ale presei;

4)   Dupa gradul de universalitate (specializare):

5)  

stante speciale - cu care se pot executa piese de un singur tip cu dimensiuni identice;

stante specializate - cu care se pot executa piese de acelasi tip si dimensiuni diferite efectuandu-se unele mici modificari;

Elementele constructive ale unei stante sunt date in figura 4 .

Poansoanele si placile de taiere se executa din oteluri carbon de scule (OSC) sau oteluri aliate de scule (C120) tratate termic la 55-60HRC pentru stantarea la rece si 45-55HRC pentru stantarea la cald.

Desfasurarea operatiilor de stantare, constructia stantei si a dispozitivelor necesare este determinata in principal de croirea semifabricatului.

Prin croire se intelege determinarea dimensiunilor obiectului semifabricat (fasie, banda, tabla) si amplasarea in cadrul acestuia a produselor cu forma si dimensiuni determinate, in vederea taierii.

Etapele tehnologice ale procesului tehnologic de stantare sunt :

1)   Taierea materialului in fasii;

2)   Croirea;

3)   Stabilirea utilizarii optime a deseurilor;

Fig.4. Elementele componente ale stantelor

Etapele croirii sunt :

1)     Croirea fasiei ( a benzii), care consta in amplasarea pieselor in fasie, stabilirea necesitatii puntitei si a marimii ei si se incheie cu stabilirea latimii si lungimii fasiei. Necesitatea si marimea puntitei este recomandata tabelar in literatura de specialitate.

2)     Croirea tablei consta in amplasarea fasiilor si alegerea unor dimensiuni ale tablei, astfel incat din formatul respectiv sa rezulte un numar maxim de piese si deseu minim.

3)     Stabilirea utilizarii deseurilor rezultate la croirile anterioare, pentru stantarea altor piese.

La croirea optima nu se ia in considerare numai coeficientul de utilizare al materialului, ci toti factorii care determina costul minim al piesei stantate.