Гилотини с ЦПУ

МашиниСп. Инженеринг ревю - брой 9/2018 • 09.01.2019

Гилотини с ЦПУ
Гилотини с ЦПУ
Гилотини с ЦПУ

Гилотините са машини за рязане на листов материал, които се използват в металообработката, машиностроенето и други отрасли на индустрията от десетилетия. И макар технологиите за оптимизиране и управление на процеса да са еволюирали значително през последните години, самият метод е останал до голяма степен непроменен.

Основните променливи при рязането на листов материал с гилотини, които влияят на качеството на отреза, най-общо могат да бъдат сведени до вида на режещия нож, настройката на ъгъла на рязане, разстоянието между ножовете, дължината на предните опори и параметрите на задния упор. Важен параметър е и броят на ходовете на ножа за единица време.

Всички значителни съвременни подобрения в процеса са постигнати благодарение на развитието на технологиите за централно програмно управление и контрол на движението. Модерните гилотини с ЦПУ са специализирани машини, способни прецизно и високоскоростно да отрязват листове от различни метали и в широк диапазон от дебелини с възможности за усъвършенствана автоматична настройка и оптимизация на параметрите на рязане посредством програмно управление.

 

Особености на метода

Гилотините се използват за рязане на въглеродна и неръждаема стомана, цветни метали и сплави посредством двойка ножове, разположени един над друг. Те могат да са с фиксирано или регулируемо разстояние помежду си.

Гилотините могат да бъдат с електромеханично, пневматично или хидравлично задвижване. Хидравличните гилотини, използвани масово в съвременната практика, се подразделят на гилотини с въртящо рамо и такива с падащ нож и променлив ъгъл на рязане. Електромеханичните машини обикновено са само с въртящо рамо. Ножовете могат да бъдат с фиксиран ъгъл на рязане или с възможност за настройка на ъгъла в зависимост от приложението.

Първата стъпка в обработката на листов метал е отрязването на парче, заготовка или лента с необходимите размери, което се извършва чрез листоотрезно оборудване.

Някои листоотрезни машини използват механизми за рязане под ъгъл, подобни на ножица. Други по-едрогабаритни конструкции машини са базирани на системи за прав отрез посредством нож, фиксиран под ъгъл спрямо ъгловото движение на металния лист. При гилотините отрязването се извършва от двойка ножове, като единият е фиксиран в леглото на машината, а другият се придвижва във вертикално направление. Отрезът се осъществява постепенно от едната страна на листа към другата.

Освен от типа и дебелината на материала, рязането се влияе и от някои конструктивни особености на машината като дължината й на рязане или по-точно от това заготовка с каква максимална дължина е способна да отреже. Основен елемент на режещата конфигурация са и системите за фиксиране на листовия материал при рязане, които най-общо се подразделят на такива за листа с малка и за листа с голяма дебелина.

 

Принцип на действие на гилотините

Гилотините могат да бъдат с механично, пневматично задвижване, както и задвижвани чрез серво мотор или хидравлична система. При електромеханичните варианти електрически двигател може да задвижва маховик или да осигурява директно задвижване посредством предавателен механизъм и ексцентрична система.

Последната конфигурация не изисква електродвигателят да работи непрекъснато, а само при натискането на педал с цел иницииране на срез. При вариантите със серво двигатели машината обикновено задвижва горния нож посредством коляно-мотовилков механизъм. Този тип машини се считат за ефективно решение за много приложения, което в допълнение осигурява по-тиха работа.

Несъмнено най-популярни в практиката са хидравличните гилотини, чиято конструкция включва електродвигател, помпа, клапани, бутала и хидравлично масло като работен флуид. Тези машини осигуряват високоефективно предаване на усилие на рязане към ножовете.

Листовият материал се захваща към работната повърхнина чрез специална система с подходящи предпазни накрайници, които защитават листа от повреждане. Подвижният нож се движи към статичния под избран ъгъл с цел получаване на желания ход на рязане от едната страна на листа към другата. Позицията на ножовете под ъгъл един спрямо друг намалява необходимата сила, но увеличава дължината на хода на рязане.

Ъгъл на рязане от 5 градуса например редуцира нужното усилие с около една пета на цената на същото количество вложена енергия. Подвижният нож стандартно може да бъде под ъгъл от 0,5 до 2,5° с цел избягване на клиновидно сплескване или сдъвкване на листовия материал между остриетата. Позиционирането на ножовете под ъгъл един спрямо друг може да компрометира правоъгълността на отрезния ръб.

В базовата си конструкция съвременните гилотини се състоят от работна маса, система за закрепване на листовия материал, двойка ножове и калибриращ/шаблонен механизъм, гарантиращ точната позиция на листа и отреза.

Дизайнът на гилотините често налага компромис с някои от ключовите фактори за постигане на високо качество и производителност: прецизно рязане, висока мощност и голяма здравина и устойчивост. Идеалната конфигурация би включвала и трите, но на практика е трудно постижима. Типично силно заострените режещи инструменти с ножовидна геометрия позволяват високо качество на среза, но предполагат по-малка структурна здравина.

Ето защо по-често се използват подобни на паралелепипеди ножове с четири заточени ръба на рязане, особено в по-тежките приложения. Така след изтъпяване на единия ръб се използват последователно останалите три. Гилотините изискват регулярна поддръжка и заточване на ножовете с цел избягване допускането на нискокачествени отрези.

За заточване се използва специализирано оборудване, съобразено с вида и геометрията им, тъй като ъгълът на режещия ръб и повърхностните характеристики на заточващото средство играят основна роля за производителността и дълговечността на инструмента. Обикновено производителите на гилотини предоставят на своите клиенти и съответното заточващо оборудване.

Обикновено гилотините се използват в индустрията за отрязване на заготовки, парчета и ленти от различни сплави, включително алуминий, месинг, бронз и мека стомана поради отличните им характеристики на срязване. Неръждаемата стомана не се реже посредством гилотини толкова често, поради тенденциите й да се втвърдява при обработка.

 

Избор на конфигурация

При рязането на листов материал с дебелини от порядъка на 5-6 мм се предпочитат хидравлични гилотини. В много приложения рязането на стоманени листове с дебелина до 30 мм се извършва посредством високопроизводителни електромеханични машини. Повечето по-нови машини в съвременните цехове все пак са с хидравлично задвижване, поради възможностите за прецизно управление на процеса посредством ЦПУ, върху които производителите на модерно листоотрезно оборудване се фокусират.

Гилотините с въртящо рамо се използват предимно за рязане на листов материал с дебелина 4-6 до 20 мм, предимно за мека стомана. При тези модели ъгълът на рязане е фиксиран с цел да се намали влаганото усилие на отрязване и да се гарантира ефективно рязане и на по-дебели листове. Такива конфигурации се използват предимно за изрязване на еднотипни по-големи заготовки или за работа с по-високо натоварване.

Класическите гилотини с падащ нощ и променлив ъгъл на рязане са по-подходящи за приложения, в които се налага отрязване на различни детайли от листов материал с широк диапазон от дебелини. Този дизайн се доказва като по-ефективен при отрязването на тънки метални ленти, като в допълнение крие по-малък риск от усукване или извиване на отрязвания детайл. Гилотините с падащ нож типично се използват за материали с дебелина от 6 до 30 мм и дължина до около 6 метра.

Възможности на съвременните решения с ЦПУ
Капацитетът на една гилотина се определя от работното компресионно натоварване, което се прилага, за да се изреже желаната заготовка. Номиналният капацитет на гилотините се задава в тонове и описва натиска, който плъзгащият (направляващ) механизъм може безопасно да упражни в началото/края на хода при работа в зададения диапазон на гилотината.

Ходът представлява дължината на придвижване на плъзгача, като той се характеризира и с определена скорост. При избор и закупуване на гилотина е важно да се вземат и габаритите на машината, необходима за постигане на отрязване на детайли с нуждата дължина.

При съвременните модели гилотини с централно програмно управление контролът и оптимизирането на работните параметри може да се осъществява автоматично, гарантирайки по-висока ефективност, производителност и качество на отрязване.

Важен аспект от възможностите на машините с ЦПУ е осигуряването на максимално безопасен процес на рязане. При механичното задействане на гилотината от страна на оператор е необходимо натискането на бутон или педал например. Този тип активиране крие значителен риск от човешка грешка.

Автоматизираните ЦПУ системи от ново поколение могат автоматично да зареждат материал и да разтоварват заготовки от гилотината без нужда от операторско управление, което значително повишава безопасността на процеса. Машината може да изпълнява различни програми или да настройва/сменя инструменталната екипировка по предварително зададената програма. Най-често срещаните параметри, които подлежат на автоматизирана настройка, са скоростта и прилаганото усилие.

Освен с ЦПУ, рязането с гилотини може да бъде автоматизирано и посредством програмируем контролер, с чиято помощ да се зададат и управляват необходимите последователности от операции. На пазара се предлагат и модели с компютърно управление и операционна система, които могат да бъдат програмирани посредством компютърен интерфейс.

Основно предимство на модерните високотехнологични конфигурации с ЦПУ са възможностите за лесно управление и настройка на различни програми за надеждно рязане с удължен живот на инструментите и оптимизирана ефективност. Програмното управление съдейства още за значително по-голяма прецизност на отрязване, както и за лесно изпълнение на режими за високоскоростно и високопроизводително рязане на листов материал.

Най-съвременните модели на пазара разполагат с функции за улеснено генериране на програми за рязане, бърза настройка на ъгъла на ножовете, оптимизиране на качеството на отреза с цел избягване на изкривяването и деформацията. Управлението на машината се осъществява посредством цифров контролен панел с физически или сензорни бутони.

 

Спомагателни системи

Съвременните гилотини с ЦПУ могат да включват и широк асортимент от спомагателни системи за улесняване на оператора, които оптимално автоматизират процеса. Модерните технологии за захващане на листовия метал елиминират нуждата от втори оператор, който да придържа края на листа или заготовката, за да не провисне.

Някои машини са оборудвани и с модули за автоматизиран лентов транспорт и подреждане един върху друг на готовите детайли, които се управляват от ЦПУ. Тези транспортьори могат автоматично да върнат листа и в изходна позиция, за да може да започне изрязването на друга заготовка от него. Специализирани системи се използват и за отделяне на отпадъчния от полезния материал.

Напредъкът при технологиите за програмно управление на гилотините значително повиши точността на тези машини през последните години, както и възможностите им за работа с по-високи скорости и натоварвания. Интегрирането на серводвигатели и комплексни задвижващи механизми със сачмено-винтови двойки например допълнително повишава разходната ефективност на процеса и разширява приложната област на гилотините.

Сред широко прилаганите модерни спомагателни технологии, оптимизиращи рязането, са лазерните системи, които улесняват оператора при позиционирането на листа, за да съвпадне с необходимото разчертано обозначение или маркер.

Пневматични системи за захващане на листовете материал с малка дебелина се грижат за правилното поставяне на листа в машината и предотвратяват разместването му по време на рязане. Много съвременни модели гилотини разполагат и с оптични системи за безопасност, които активират алармен сигнал или блокират изпълнението на рязането, ако системата разпознае несъвпадение между маркерите и желаните им позиции или ако в работната зона има неразрешен обект, включително ръката на оператора.

Работата с по-тежки и дебели метални листове може да бъде значително улеснена посредством пневматични системи за повдигане и наместване на листа. Тъй като и самите заготовки са по-тежки, автоматизираното им разтоварване от машината прави задачата на оператора много по-лека. Автоматичният транспортьор, управляван от ЦПУ, може да придвижва отрязаните детайли върху палетизатор или стакер в зависимост от приложението и последващите етапи на обработката им в цеха.

 

Технологични и икономически съображения

Наред с базовото оборудване в конфигурацията на съвременните гилотини с ЦПУ, инвестицията в различни спомагателни системи може значително да увеличи ефективността и производителността на тези листоотрезни машини и да спомогне за по-бърза възвръщаемост на инвестицията.

Специализираните модулни системи позволяват конфигуриране и прецизно адаптиране на една и съща машина към различни производствени програми и приложения за отрязване на заготовки с различни форми и дължини от листов материал в широк диапазон от дебелини. Хидравличните гилотини например са подходящи както за дребно-, така и за средно- и едросерийно производство, което ги прави гъвкаво решение за много предприятия, които се стремят да отговорят на динамичните изисквания на съвременното индустриално производство.

Правилният избор на решение е важен не само от икономическа, но и от технологична перспектива и пряко повлиява адекватното планиране и последващо изпълнение на производствената програма. Важно е да се отчете какъв асортимент от заготовки ще се произвежда, с какви форми и размери, от какъв диапазон материали и дебелини на металните листове, в какви серии и обеми.

Ключов фактор при избора на конфигурация е да осигурява максимално бързо възвръщане на капиталовложението, особено в малки и средни предприятия, при които инвестициите в по-скъпо и модерно оборудване са свързани с голям залог по отношение постигането на производствените срокове и управлението на оперативните разходи. Добре е да се вземе предвид и наличното място в цеха, тъй като от това ще зависят максималните габарити на избраната машина.

Така не само първоначалната цена за закупуване, но и възможностите за повишаване на ефективността в дългосрочен план трябва да бъдат взети предвид при закупуването на модерна гилотина. Вариантите с ЦПУ, макар с по-висока цена, притежават голям потенциал за оптимизиране на производството, дори при бързопроменящи се клиентски изисквания.

Предпочитан вариант от много съвременни производители на заготовки от листов метал с широки продуктови асортименти са универсалните и мултифункционални машини, които правят възможна изработката на по-голям набор от детайли на една и съща машина. Такива обикновено са хидравличните гилотини с падащ нож и променлив ъгъл на рязане. Те позволяват по-висока точност на работа с по-голям капацитет с по-малък риск от усукване и деформация на заготовката, особено при рязане на по-дебели листове метал.

Top