Grundlagen der Schermaschine

Teil 1 Scherterminologie

● Grundkomponenten und Scherphilosophie

Der grundlegende Scherenrahmen besteht aus einer Tischbaugruppe, die an die Seitenrahmen geschweißt oder angeschraubt ist, einer beweglichen Stößelbaugruppe, die hydraulisch oder mechanisch angetrieben wird, und einem Niederhaltestößel, der ebenfalls an den Seitenrahmen befestigt ist.

Scheren ist ein einfacher Vorgang, bei dem ein Metallblech durch zwei Messer, die in einem Winkel zueinander positioniert sind, in kleinere Stücke geschnitten wird.Das Untermesser ist fest in einer Tasche im stationären Tisch befestigt, während das Obermesser an der beweglichen Stößelbaugruppe befestigt ist.Die beiden Klingen sind an der Schnittstelle nur durch einen Abstand voneinander getrennt, der in Tausendstel Zoll gemessen wird.

Die am vorderen festen Stößel angebrachten Niederhalter müssen kurz vor dem Kontakt des beweglichen Stößelmessers mit dem zu schneidenden Material heruntergedrückt werden.Dadurch wird vermieden, dass sich das Material während des Schervorgangs windet oder bewegt.

Genauso finden Sie mechanische, hydraulische und hydraulisch-mechanische AbkantpressenDasselbe gilt auch für Scheren.

Eine mechanische Schere wird von einem Exzenter angetrieben, der über eine Schwungradkupplungskombination eingekuppelt wird.Dieses Antriebssystem ist im Allgemeinen starr und schnell, bietet jedoch weniger Bedienerkontrolle und Überlastschutz.

Das hydraulische Antriebssystem umfasst einen Motor, der mit einer Pumpe gekoppelt ist, die mit einem Verteiler mit Hydraulikventilen und einem oder mehreren Hydraulikzylindern verbunden ist.Öl wird in den/die Zylinder gepumpt, was wiederum den Stößel aktiviert.

Ein hydraulisch-mechanisches Antriebssystem ist eine Kombination der oben genannten, wobei der Stößel hydraulisch angetrieben wird, aber durch eine Kipphebelbaugruppe einen mechanischen Vorteil entwickelt.

● Guillotine

Guillotine ist ein Begriff, der eine Schere beschreibt, die ein Keilsystem verwendet, um die Stabilität der oberen Messerstange zu gewährleisten, während diese in einer geraden Ebene durch den Schnitt geführt wird, was die Verwendung von 4-schneidigen Klingen ermöglicht.Dies ist eine gute starre Konstruktion, die jedoch im Allgemeinen keine einfache Einstellung des Klingenspiels ermöglicht.

● Schaukelbalken

Als Schwenkbalken bezeichnet man eine Schere, bei der sich der obere Messerbalken bogenförmig um ein Drehlager bewegt.Normalerweise ist die obere Messerklinge verjüngt und hat nur zwei nutzbare Kanten, um eine Behinderung der unteren Klinge während der Lichtbogenbewegung zu vermeiden.Die Swing-Beam-Schere hat im Allgemeinen ein niedrigeres Profil und ein geringeres Gewicht als die Guillotine, ermöglicht aber auch eine einfachere Methode zur Einstellung des Messerspiels über einen Exzenter im Drehlager.

● Hydra-mechanischer Kipphebel

Dieses für die Schere einzigartige Design bietet die Festigkeit, Kraft und Steifigkeit des Guillotine-Systems, ermöglicht aber auch einen einfacheren Klingenabstand, der durch die Schwenkbalkenschere ermöglicht wird.Dieses hydraulisch-mechanische Design nutzt zwei Hydraulikzylinder, die durch ein dickwandiges Torsionsrohr miteinander verbunden sind, um die Scherkraft des Stößels bereitzustellen.

Wie die Guillotine erzeugt die Schere eine geradlinige Schnittbewegung durch das Material, was den Einsatz von 4-schneidigen Klingen und einem Freiwinkel von 1 Grad ermöglicht.Wie beim Swing Beam ermöglicht das Scherendesign eine einfache Einstellung des Messerabstands über ein exzentrisches Nockensystem im Drehpunkt des hinteren Verbindungsarms.

Teil 2 Scherprinzipien

● Twist

Verdrehung ist ein häufiger Scherzustand, der als die Tendenz des abgeschnittenen Materialstücks beschrieben wird, sich spiralförmig oder korkenzieherförmig zu kräuseln.Obwohl eine Verdrehung durch innere Spannungen im Material und stumpfe Messerklingen verursacht werden kann, entsteht sie hauptsächlich durch den Spanwinkel der oberen Messerklinge und die Breite des Fallstücks.Hohe Spanwinkel erhöhen die Verdrehungswirkung des Materials während des Schervorgangs erheblich.

● Bogen

Unter „Bogen“ versteht man die Neigung des Materials, sich während des Schervorgangs nach unten zu kräuseln.Auch hier tritt es am häufigsten beim Scheren langer, schmaler Streifen auf.Sie wird durch Mängel oder Spannungen im Material und durch Scherung bei höheren Spanwinkeln verursacht.

● Sturz

Eine Wölbung entsteht, wenn sich das zu schneidende Material horizontal vom Blech wegbewegt.Dies ist fast ausschließlich das Ergebnis innerer Spannungen im Material selbst, jedoch können auch die Geschwindigkeit des Stößels, die Faserrichtung und der Messerabstand einen gewissen Einfluss auf das Ausmaß der Wölbung haben.

● Spanwinkel und Scherqualität

Der Spanwinkel einer Schere ist die Neigung des Obermessers von links nach rechts.Scheren haben entweder einen festen Spanwinkel oder einen einstellbaren Spanwinkel, wobei der Bediener den Winkel für die entsprechende Stärke des zu schneidenden Metalls einstellt.

Die zum Scheren des Materials erforderliche Kraft hängt von der Dicke und der Neigung des Obermessers ab.Mit zunehmender Metalldicke nimmt die Scherbelastung sehr schnell zu.Beispielsweise ist 3/8 Zoll Weichstahl nur 50 % dicker als 1/4 Zoll, aber die Scherbelastung erhöht sich bei der gleichen Spanwinkeleinstellung um 225 %.

Eine Vergrößerung des Spanwinkels führt zu einer erheblichen Reduzierung der Belastung, führt jedoch aufgrund der erhöhten Verdrehung und Biegung zu einer geringeren Qualität des geschnittenen Materials.Es ist wichtig zu beachten, dass viele weltweit verkaufte Scheren in Leichtbauweise hergestellt werden und über einstellbare Spanwinkel verfügen.Die Spanwinkel sind im Allgemeinen sehr hoch, was aufgrund der Verdrehung und Biegung zu einer schlechteren Qualität des gescherten Materials führt.

Hohe Spanwinkel erhöhen:

Drehen und biegen Sie das abgeschnittene Materialstück

Anforderungen an die Hublänge verringern somit die Zyklen pro Minute.

Verschwendung von Material, das unwiederbringlich verdreht wurde, oder unnötige Zeit zum erneuten Richten

● Warum ein einstellbarer Klingenabstand wichtig ist

Der Messerabstand ist der Abstand zwischen Ober- und Untermesser der Schere, wenn diese während des Schervorgangs aneinander vorbeifahren.Für eine optimale Scherqualität sollte der Abstand zwischen Ober- und Untermesser auf ca. 7 % der Materialstärke eingestellt werden.

Wenn der Klingenabstand zu groß ist, bleiben die Kanten des geschnittenen Materials gratig zurück.Ein unzureichender Abstand führt dazu, dass die abgescherten Stücke einen Doppelschnitt erhalten.

Eine optimale Klingeneinstellung sorgt dafür, dass das Material sauber bricht.Die meisten Scheren sind entweder mit einem manuellen oder angetriebenen Klingenfreigabesystem ausgestattet. In manchen Fällen ist die Einstellung jedoch möglicherweise umständlich oder die Einstellmöglichkeiten sind begrenzt.

Teil 3 Faktoren, die die Schnittgenauigkeit beeinflussen

A) Plattendurchhang

Der Hinteranschlag kann den Durchhang von der Messerkante bis zur Anschlagstange nicht messen.Durch die Durchhängung bleiben die geschnittenen Stücke tatsächlich länger als die Einstellung des Hinteranschlags.Das Problem ist beim Scheren von dünnem Material schwerwiegender, und zur Gewährleistung einer guten Genauigkeit kann ein Blechstützsystem erforderlich sein.

B) Einstellung des Klingenspiels

Die Einstellung des Klingenabstands beeinflusst den Schnittpunkt im Verhältnis zum unteren Schermesser.Der Hinteranschlagbalken wird so eingestellt, dass er den Abstand vom stationären Untermesser anzeigt. Wenn jedoch der Klingenabstand für dickere Metalle vergrößert wird, vergrößert sich auch die Schnittspitze vom Messer weg.

C) Klingenschärfe

Die Schnittqualität ist direkt proportional zur Schärfe der Schermesser.Stumpfe Klingen hinterlassen ausgefranste Kanten.

D) Wartung des Hinteranschlags

Um dauerhaft eine hohe Genauigkeit des Hinteranschlags zu erreichen, ist eine normale vorbeugende Wartung erforderlich, einschließlich Schmierung und Neueinstellung der Parallelität der Rückanschlagstange.

● Abschrägung schneiden

Abhängig von der Einstellung des Klingenabstands können die Schnittkanten abgeschrägt sein.Tatsächlich kann die Länge des gescherten Stücks um mehrere Tausendstel Zoll abweichen, wenn man von der Oberkante, der Mitte oder der Unterseite des Schnitts aus misst.Die Schnittschräge ist bei schwereren Stärken deutlicher zu erkennen.

Teil 4 Schermesser

● Klassifizierungen

Die meisten Hersteller von Schermessern produzieren eine Vielzahl von Schermessern unterschiedlicher Klassifizierung.

Die härteste verkaufte Klinge wird als D2 bezeichnet, sollte jedoch aufgrund fehlender Stoßdämpfungseigenschaften nur für 1/4-Zoll-Scheren oder leichtere Scheren angeboten werden. Diese Klinge behält zwar die Schärfe länger als andere Typen, ist aber auch spröde und beim Scheren härterer Metalle oder schwererer Metalle kann es zu Brüchen oder Absplitterungen kommen.

Eine gängige Klingenklassifizierung ist High Carbon High Chrome.Obwohl diese Klinge nicht ganz so hart wie die D2 ist, bietet sie eine gute Verschleißfestigkeit für Scherkapazitäten bis einschließlich 3/8 Zoll. Diese Klinge kann auch beim Scheren härterer Metalle oder schwererer Stärken brechen oder abplatzen 1/2 Zoll oder höhere Kapazitäten sollten immer mit stoßfesten Klingen mit hohem Kohlenstoffgehalt verkauft werden.Eine stoßfeste Klinge behält die Kantenschärfe nicht so lange wie die D2- oder HCHC-Klinge, bietet aber die nötige Stoßfestigkeit, um den Belastungen schwererer Platten standzuhalten.

Einige Klingenhersteller bieten auch eine Zwischenklinge an, die als modifizierte Klinge mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt bezeichnet wird.Diese Klinge bietet die nötige Härte und auch einige stoßfeste Eigenschaften, um das Problem des Absplitterns beim Scheren von Metallen wie rostfreiem Stahl oder T1-Platten zu minimieren.

Erreichen einer maximalen Klingenlebensdauer

Die Schärfe der Klinge ist äußerst wichtig, um erstklassige Schnitte zu erzielen.Stumpfe Klingen müssen weiter in das Material eindringen, bevor ein sauberer Bruch erfolgt.Dies führt zu einem weniger erwünschten Schnitt und erhöht zudem den Schnittdruck.Zwei Faktoren – die Art des zu scherenden Materials und die Anzahl der Scherzyklen – bestimmen die normale Lebensdauer der Klinge.Härtere Materialien wie T1-Platten und rostfreie Stähle verkürzen die Lebensdauer der Klinge entsprechend.Um eine lange Lebensdauer der Schermesser zu gewährleisten, sollten folgende Regeln beachtet werden:

Schneiden Sie das Metall nicht an verbrannten Kanten ab

Rundeisen nicht abscheren

Schneiden Sie Material nicht über die Nennkapazität der Schere hinaus

Scheren Sie nicht mit stumpfen oder abgerundeten Messerflächen

Scheren Sie nicht mit falschen Einstellungen für den Klingenabstand

Teil 5: Höhere Produktivität erreichen

● Scherenförderer / Stapler

Die grundlegendste Frage, die ein Kunde stellt, der den Zweck eines Förderers/Staplers untersucht, lautet: „Wird dieses System Zeit und Geld sparen?“ Bei einer normalen Schneidpraxis ist eine Person (oder mehrere) erforderlich, um die geschnittene Platte von hinten zu entfernen Nehmen Sie die Schere heraus, legen Sie sie auf einen Stapel und entfernen Sie den Abfall.Ein Förder-/Staplersystem erledigt dies automatisch, wodurch die für diese Anwendung erforderliche(n) Person(en) entfällt.Die Kosteneinsparungen sind sehr erheblich, insbesondere wenn Produktionsscheren erforderlich sind.

Eine Zeitstudie, die einen einzelnen Scherenbediener zeigt, der ... das erforderliche Material schneidet, dann das Material hinter der Schere sammelt, die Platten stapelt und die Besäumschnitte trennt ... ergab die folgende Aufschlüsselung:

Einspeisung ……………………………..30 %

Tatsächliche Scherung ………………….…5 %

Auslauf und Stapelung ……………...65 %

Bei einem Arbeitsaufwand von 30,00 $ pro Stunde ergibt sich folgende Aufschlüsselung:

Einspeisung …………………………$ 9,00

Scherung ……………………………1,50

Auslauf ……………………………19.50

Aus dieser Studie geht deutlich hervor, dass ein automatisches Förder-/Staplersystem eine hervorragende Kapitalrendite bietet.

● CNC-Frontvermessung

Für Schervorgänge sind nur sehr wenige CNC-Frontmesssysteme verfügbar.Ein CNC-Vorderanschlag sollte jedoch in Betracht gezogen werden, wenn eine hohe Produktionsleistung beim Scheren erforderlich ist oder wenn Schnitte unterschiedlicher Breite aus einem einzelnen Materialstück erforderlich sind.

Die Möglichkeit, die Anzahl der Schnitte und Breitenabmessungen zu programmieren, ermöglicht eine erhebliche Zeitersparnis, wenn eine hohe Produktionsleistung beim Scheren erforderlich ist.

Es muss jedoch beachtet werden, dass die CNC-Vordermessung allein nur eine begrenzte Steigerung des Produktionsniveaus ermöglicht, da die Entfernung von Material immer noch den Großteil einer Scheranwendung ausmacht. (Eine Analyse der Einlauf-, Scher- und Auslaufprozentsätze finden Sie in den Informationen unter „Scherenförderer/Stapler“.)

Durch die Messung an der Vorderseite lässt sich eine höhere Scherpräzision als mit einem Standard-Schervorgang erzielen, da das Material flach auf den vorderen Stützen liegt und ein genaues Maß an der Messerkante liefert.Bei einer typischen Scheranwendung ohne die Verwendung einer Vorderlehre oder einer Blechstütze zum Halten des Fallstücks hängt das Material durch, bevor es die Rücklaufsperre erreicht, was zu einigen Ungenauigkeiten führt.

● Optionen für den Hinteranschlag

Hinteranschläge an Scheren reichen von einfachen mechanischen Zählern bis hin zu CNC-Systemen.

Es ist wichtig, die vollständige Funktionalität des Hinteranschlags zu berücksichtigen und die verschiedenen zeitsparenden Funktionen zu prüfen.Beispielsweise ist eine Go-To-Position-Taste auf einem Hinteranschlag eine hervorragende zeitsparende Funktion.Durch die Möglichkeit, schnell eine gewünschte Hinteranschlagzahl einzustellen und dann die Go-To-Position-Taste zu drücken, kann der Bediener das Metall positionieren, während sich die Messschiene in Position bewegt.

Einige Messsysteme verfügen über einen Programmspeicher sowie die Möglichkeit, einstufiges sequentielles Scheren durchzuführen.Dies kann in vielen Anwendungen eine große Zeitersparnis sein.

● Hochgeschwindigkeitszykluszeiten

Scherenhersteller bieten im Allgemeinen Hochgeschwindigkeits-Hydraulikpakete an.Obwohl der eigentliche Scherzyklus nur einen kleinen Prozentsatz der gesamten Scheranwendung ausmacht, sollte diese Option für das Produktionsscheren in Betracht gezogen werden.

Teil 6 Sicherheitsfragen

Die Sicherheit von Maschinenwerkstätten wird durch OSHA- und ANSI-Vorschriften und -Richtlinien geregelt.

In Kanada wird die Sicherheit durch das Worker's Compensation Act geregelt.

Informationen zu diesen Organisationen finden Sie im Sicherheitshandbuch, Kapitel 1, Seiten 6 bis 9.

Die Maschinen von Shear sind mit zahlreichen Sicherheitsfunktionen ausgestattet. Weitere Informationen finden Sie in Kapitel 2, Seiten 18 bis 21 des Sicherheitshandbuchs.

Zu diesen Funktionen gehören unter anderem: ein elektrischer Überlastschutz, ein manueller Trennschalter, Endschalter, ein Druckbegrenzungsventil, um eine Überlastung des Rahmens und des Hydrauliksystems zu verhindern, sowie ein hydraulisches Ausgleichsventil, das verhindert, dass sich der Stößel aufgrund seines Eigengewichts absenkt.

Die Scheren sind mit einem OSHA-konformen Klingenschutz, einem Fußschalter mit Trittabdeckung und Verriegelung ausgestattet und verfügen über drei Betriebsmodi: Jog, Auto und Manuell.

Teil 7 Fragen, die Sie einem potenziellen Käufer stellen sollten

● Was ist die maximale Materialdicke, die Sie scheren können?

Viele Käufer entscheiden sich immer noch für unterdimensionierte Maschinen, in der Hoffnung, damit ein kurzes Materialstück schneiden zu können, das dicker ist als die Nennleistung der Schere.Denken Sie daran, dass am Schnittpunkt Scherkräfte entstehen.Das Einführen einer schwereren als der Nennkapazität führt zum Stillstand der Schere und zu übermäßigem Druck auf die Scherblätter.

● Welche Metallqualitäten werden Sie scheren?

Materialien unterscheiden sich stark in der Zug- und Streckgrenze.Alle Scheren sind für eine bestimmte Kapazität in Bezug auf Weichstahl ausgelegt.Es ist jedoch äußerst wichtig, die Nennzugkapazität zu kennen.Beispielsweise kann eine Platte aus 1/4 Zoll Weichstahl eine Härte von bis zu 75.000 Psi aufweisen, die Schere selbst ist jedoch möglicherweise nur für eine Zugfestigkeit von 1/4 Zoll und 60.000 Psi ausgelegt.Eine Anleitung zur Bestimmung der Scherkapazitäten für andere Metalle wie rostfreie Stähle, Aluminium und T1-Stahlblech finden Sie in der „Scherkapazitätstabelle“, Seite 4.10.

● Wie ist die Schere aufgebaut und wie schwer ist sie?

Leichte Scheren mit Schienentisch lassen auf Dauer zu wünschen übrig.Aufgrund der größeren horizontalen Bett- und Stößelauslenkungen bei leichteren Scheren ist es schwierig, die Schergenauigkeit von Ende zu Ende aufrechtzuerhalten.Darüber hinaus ist das Arbeiten an einem Schienentisch umständlich, insbesondere beim Scheren kleiner Stücke.

● Was ist der Scherspanwinkel für maximale Kapazität?

Viele Scheren, insbesondere Offshore-Scheren, werden mit einstellbaren Spanwinkeln verkauft.Der Rechen bei maximaler Nennkapazität ist im Allgemeinen sehr hoch, was zu drei unerwünschten Ergebnissen führt:

Erhöhte Drehung und Biegung des fallengelassenen Materialstücks.

Langsamere Zykluszeiten bei Nennkapazität aufgrund der erforderlichen längeren Hublängen.

Zusätzlicher Zeitaufwand für die Einstellung der Spanwinkel für verschiedene Metallstärken.

● Was ist die Backgauge-Funktionalität?

Endbenutzer müssen über ein klares Verständnis aller Hinteranschlagfunktionen einer Schere verfügen, einschließlich der einfachen Einstellung der gewünschten Anzahl, der Programmierbarkeit, der Verfahrlängen und der Rücklaufsperrfunktionen … wie z. B. der Möglichkeit, bei maximalem Verfahrweg nach oben zu schwenken.

● Welche zusätzlichen optionalen Funktionen sind erforderlich?

Alle optionalen Funktionen sollten identifiziert und berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Schere ordnungsgemäß ausgestattet ist.Hat der Kunde über ein Fördersystem zur Plattenentnahme nachgedacht?

● Was ist die Scherengarantie und die Teileverfügbarkeit?

Für eine neue Schere gilt eine gewisse Garantie. Es ist jedoch wichtig, dass Sie die Garantiebedingungen kennen, bevor Sie einen Kauf tätigen. Auch die Verfügbarkeit von Ersatzteilen sollte für einen Käufer ein weiteres wichtiges Anliegen sein.Der Kauf einer Maschine einer anderen Marke zu einem attraktiven Preis verliert schnell ihren Glanz, wenn die Teile schwer zu bekommen und die Anschaffung teuer ist.