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数控转塔冲床加工板料时发生带料问题的解决方法
  • 发布日期:2011-09-03     信息来源:      浏览次数:8257
    • 数控转塔冲床加工板料时发生带料问题的解决方法

              数控转塔冲床在使用过程中会产生带料现象(工件板料卡在上下转塔之间),严重时会发生夹钳拉脱板料或夹钳送进板料使其弓曲变形、撞坏护罩等机构的故障。

              带料产生的较严重的使用故障,使得工件板材报废、机床局部损坏。因此对带料问题的系统研究,并制定一系列的预防措施是每一个数控转塔冲床生产厂商都会十分重视的系统工程。
              从机械和电气控制这两方面都存在产生带料问题的原因。
              电气控制中冲头冲压模具的运动控制与送料的运动控制如果不协调会产生带料,即冲床冲头还未使上模从板料中完全脱开时送料机构就开始动作,从而产生了带料。

              电气控制的问题较易发现和克服,因为控制程序如有问题,机床只要工作就会产生带料,具有重复性和规律性。需要适当调整机床内部的控制参数即可解决。
      图1 没有带料的正常工作
              防止带料的控制参数的调整重点在于:确保上模冲压时工件板料应处于相对静止的“零速公差”范围内;直至完成冲孔后上模总成向上完全复位,下一位置的送料动作才可进行(图1),要避免上模冲
      孔后还未完全复位、送料系统超前送料产生的带料故障(图2)。
      图2 板料超前移动产生的带料
              机械方面产生带料的原因较多,可分成两类:
              一.是上模与其压料套间的压簧退料力不够,使上模不能及时从板料中脱开复位。该原因引起的带料也具有重复性和规律性。这类问题需采用质量较好的弹簧来解决,这里的弹簧需要材质好、刚度适中、能达到较高的使用寿命。
             二.是废料反弹产生的带料:即机床冲孔时本应落下去的废料紧贴上模反弹上来,一半卡在板料里、一半卡在下模或上模的压料套里产生的带料。该原因引起的带料无明显规律,容易产生种种误解、误论。
             反弹上来的废料,即使落下垫在下模口边也是十分有害的。这会使下一次冲孔时冲裁到双层板料(导致模具刃口迅速塌角),或者虽没冲到废料也可能将上面的工件板料垫压变形。

             卡住的废料(可能卡在下模、也可能卡在上模)像销子一样的卡在板料和模具之间(图3、图4)会引起夹钳脱料或撞料的带料事故。
      图3 废料反弹卡在下模和板料内产生的带料

      图4 废料反弹卡在上模和板料内产生的带料
             在实际研究过程中,解决废料反弹的问题就是一项系统工程,甚至涉及到要求用户使用模具后的及时刃磨与消磁。
             (一)废料反弹的力学分析
              机床冲孔过程中上模冲切结束后,废料不下落反而紧贴上模上弹是受到向上力的作用产生的。经研究有五个因素产生了使废料向上的作用力。
             1.上模紧贴废料上行时的真空吸力。该吸力与冲压时的上模芯下表面与工件板料之间的接触面积和贴紧程度密切相关。
              当模口钝化、上下模间隙不合理、上下模位同轴度偏差较大、板料表面有油等情况时,都会加大这一吸力。
             然而这一吸力也是有限度的,zui多就是一个负的大气压在上模整个冲裁面积上产生的力。
             2.下模内积压的废料与新废料间的空气被压缩后产生的正压力。该压力有可能瞬间超过两个大气压。
             3.机床震动产生的向上推力。震动时由下模口内的静摩擦带动废料有一半的概率向上,与其他向上力组合后静摩擦转为动摩擦,从而促使了废料的反弹,该反弹也无规律。
             4.磁吸力的作用。上模刃磨后有可能带有磁性,或者有些板料本身带有弱磁性,使得上模工作时对废料产生了磁吸力。
             5.模具材料与板料的亲和力。实践证明Cr含量高的模具钢在冲压不锈钢等高Cr钢板时,局部的高温、高压可产生较大的材质分子亲和力。所以当板料为不锈钢时,这一问题不容忽视。
              (二) 废料反弹的解决措施
              根据上述力学分析,尽管五种力源有时是部分存在,有时会全部存在,但它们有主有次、有大有小,影响力各不相同,在深入研究后还是有一系列的防范措施可用于抑制废料反弹。
      下列5点在模具设计和使用中必需全面注意:
             1.上模下表面中能打聚氨酯卸料器孔的,尽量打孔装上聚氨酯卸料器(图5),可以有效减少上模下表面与废料之间的真空吸力;
      图5 上模加聚氨酯退料器
             2.细长形切边模或腰形模不能打聚氨酯卸料器孔的,应将上模设计成对中2度的斜刃口行状(图6),可以利用废料在下模内的弹性恢复力阻止废料上行反弹;
      图6 上模磨对称斜刃口
             3.下模口4mm以下预打有单边0.75mm深的透气槽(图7),
      图7 下模口内加透气浅槽
             使用时对应于板料厚度,再定以适当的入模深度(冲孔下死点深度),让积压在下模内的废料与新压下的废料间的空气得以释放;
             4. 冲裁不锈钢的模具材料选用低Cr的模具钢(如LD),或者选购带防粘连涂层的模具,既可以提高模具使用寿命,又可以防止废料粘连反弹;
             5. 说明书中要求用户适时对模具刃磨,不要让模口太钝,并且刃磨后要消磁处理。
             经过这一系列的措施后,可省去追求更高的模位同轴精度和下模口粗糙度、省去采用昂贵的真空吸废装置,也使用户省去采购昂贵的专用防废料反弹模具和省去真空吸废装置的维护成本,同样也能达到防止废料反弹的目的。
             亚威的数控转塔冲床在预防带料故障方面还具有上模未及时复位报警、夹钳拉脱板料报警、板料弓曲变形报警等结构保护装置:即使模具本身问题产生带料时,如果上模受卡未及时复位,机床会实时探测到讯号并停机、报警;如果板料受卡,送料夹钳后拉脱离板料时,机床会实时探测到讯号并停机、报警;如果板料受卡,送料夹钳前推板料造成弓曲变形时,机床也会实时探测到讯号并停机、报警;不会产生进一步的撞击事故,用户可以放心使用。亚威公司冲床超强的防带料性能已深受用户的广泛认可。
       
       

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