数控冲床:自动化机床的佼佼者,具备多方面显著优势

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数控冲床指代采用数字技术进行控制的冲压设备,属于自动化机械的一种,内置了程序管理系统。该系统可以按照预设编码或符号指令进行逻辑运算,并解析这些指令,以此驱动设备运作并完成零件制作。数控冲床的核心部件是数控单元,所有操作及监控功能均在此单元内集中实现。

数控冲床超越传统冲床,核心优势体现在运行速度快、加工精准度高、生产效率强、以及自动化智能水平高。这类设备能实现极高的加工精度,保证成品质量始终如一,能够处理较大尺寸的板材,自动化运行程度深,且操作起来十分便捷。它依据预先设定好的加工步骤,自动完成对金属板材的冲切任务。加工流程应当既能确保生产出满足设计标准的合格工件,又能够使数控冲床得到恰当的运用,同时发挥其应有的性能。下面是本人针对数控冲床在加工环节中经常遇到的一些难题所采取的应对措施的归纳。

压伤

压伤(图1)的出现,是由于来料表面、刀具上或者刀盘转塔上附有异物,刀具存在磁性,程序布局不恰当,刀具与模具之间的距离设置不当,或者刀具相互之间存在碰撞等情况所导致的。

处理压伤问题要注意以下几点:来料表面若附有异物,需用压缩空气和清洁布彻底清除,确保表面干净。检查上下模具,去除其中的金属碎屑和其他脏物,然后用干净的布擦拭,同时要对模具进行退磁处理,也可以在刀具上粘贴防粘材料。下模的间隙要依据原材料的具体厚度来调整。对于经过研磨的模具,以及使用时间较长的模具,都必须进行退磁操作。排版要恰当,组合模具冲切要选用最为匹配的邻近模具,并且模具的排列次序也要运用得恰当。

图 1 压伤

划伤

损伤(图2)形成的原因包括:物料本身存在瑕疵导致破损,操作人员装运卸货时放置不当造成破坏,以及模具本身引起的刮痕等。

图2 划伤

破损的处理方式如下:对于因进货时存在瑕疵的产品,可以拒绝接收,在处理有喷漆或磨砂表面的物件时,需要仔细评估喷漆部位和破损程度,然后才能确定是否使用,装运和卸载物料时,操作人员要同步垂直地抬起和放下,同时必须用防护材料包裹机器的滚珠,绝对禁止在原材料上滑动或拖拽。产品放置时禁止在托板上摩擦,托板上不能有铁锈等脏东西;放置要稳固、有序,同时产品不能堆放过高。刀盘里的刷子需要调整,当特殊成型模具下模位置较高时,要将刷子垫高,尽量让模具远离其他模具或使用拆卸方法。程序需要改进,以减少工件在刀盘上的摩擦。

变形

图3出现变形现象,是因为模具下模高度不足,模具间隔距离过大导致相互影响,冲切点与夹持部件距离过近,或者存在工艺制作中的形变,例如网状结构或特殊成型孔。

处理变形的方法包括:首先,增加下模的高度,使其尽量与其他模具保持距离,其次,两个特殊成形模具如果相隔太远会产生干扰,需要将它们安装在一起,并且确保模具周围没有其他正在使用的模具,否则可能会造成变形,再次,冲切的位置和夹爪的位置之间需要保持一定的间隔,另外,冲制网孔时最好使用多孔模具,并且从外向内进行加工,同时,采用隔行加工的模具下模,其高度应该与其他模具保持一致特殊冲压成型会出现形变,原因可能是受力过猛,需要适度调整,或者更换模具中的弹力装置,还可以将支撑部件垫高。

图3 变形

跑位

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站位(图4)形成的原因包括:下模设置过高,材料在加工中发生形变,模具未能完全穿透,存在拉扯作用,以及设备精确度降低。

操作方式如下:首先,冲切工具与其他工具需维持相同的高度,特殊成型工具可以采用拆卸方式来加工。其次,若原料发生形变,可以选择拒绝使用,或者将其切割成小片边角料再进行加工。再者,如果模具下模位置过低,高度不足,导致冲压时无法完全切断,应重新调整上下模具的高度。此外,设备与轴承必须定期维护保养,刀盘的插销孔也要保持清洁。

图 4 跑位

数控冲床模具使用和维护要点

数控模具需要依据特定状况实施打磨,具体包括,当冲针或下模出现不良损耗时,例如刃口形成半径为0.25毫米的弧度,又或者冲压制品品质欠佳,比如冲出的孔洞带有明显毛边,还有当冲孔操作发出不正常声响的时候。依据模具冲切数量,比如每冲10万次就要对该模具进行研磨,模具对板料冲切多次后,上下模刃口会出现磨损,尖角会变钝,材料冲切的断面质量变差,特别是毛刺会变多。

基础模具和磨轮在研磨时必须相互平行且垂直,角度要成直角,否则会导致工件产生毛刺或者卡住模具的情况。研磨过程中需要注意以下几点:首先,进刀量要尽量控制得小一些,否则容易造成模具过热损坏,同时需要配合使用冷却水。其次,研磨的方向应该以较长的那一面作为参考基准。再次,研磨结束前,进刀量要逐渐减小至零,然后空转两到三次,目的是让表面变得光滑而平整。最后,研磨完成后,刀口处可能会留下一些细小的毛刺,可以用油石将这些毛刺去除干净。下模磨光完成之后,它的外侧肩部的圆角部分,需要用油石进行打磨使其圆润,如果不这样做,在加工过程中,材料另一面会被下模周围的锋利边缘刮破。

操作模具时需确保间隙处于理想状态。模具间隙即冲针插入下模时两侧距离的总和,其大小与板材厚度及材料性质相关。采用恰当的间隙能够提升冲裁效果,降低边缘粗糙度和材料凹陷,同时维持板料平整,有效避免连料现象,并有助于延长模具的使用年限。观察冲压后的废料形态,可以判断间隙是否恰当。倘若间隙偏大,废料将呈现凹凸不平的断裂痕迹,且光亮区域较小。缝隙越宽,裂面和光亮面构成的夹角就越大,冲裁时容易产生翻边和断裂,零件也会发生形变。相反,假如缝隙过窄,废料会形成小角度断裂和较完整的光亮部分,在实施冲压时,侧向作用力会致使冲头发生偏移,进而导致单边缝隙变得过小。刀口位移过大时,会损伤下模,引发上下模的迅速磨损。

模具在最优间隙状态下施压,废料裂口与光亮部分角度一致,且彼此吻合,因而能将冲切力降至最低,同时使冲孔边缘的毛边极为轻微。定期进行研磨作业,能够显著延长模具的耐用程度。

其他注意事项

钣金件制造期间,开展数控程序规划时,不论采用人工编写还是自动化编写,都必须先剖析待加工零件的工艺特性,进而制定加工流程,加工流程的制定需挑选适配的模具与加工参数,数控程序规划更需关注特定的工艺技巧。忽略部分工艺要点时,即便加工流程无误,若流程设计欠妥,同样难以制造出符合要求的零件,需要确保板料具备足够强度,可适当增加连接部位,合理运用冲切功能指令和设定加工路线。

结束语

当前企业间的竞争非常残酷,企业要想生存必须拥有强大的技术实力作为后盾,数控冲床是钣金加工领域的关键设备,熟练运用其故障排除方法非常重要。

——摘自《钣金与制作》 2014年第2期