RU2121900C1

RU2121900C1 - Apparatus for cutting out parts of sheet materials

Info

Publication number: RU2121900C1
Application number: RU97107185A
Authority: RU
Inventors: А.П. Потапенков; В.М. Чернобай
Original assignee: Норильский индустриальный институт
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-11-20

Abstract

FIELD: machine engineering, namely separation of sheet materials to blanks. SUBSTANCE: apparatus includes two shafts mounted with possibility of rotation and carrying forging tools. Each tool is in the form of equal-diameter disc cutters coaxially mounted on shaft and having cutting edges formed by recesses arranged on lateral surfaces of discs. Width of recesses is equal to width of discs, their depth is constant. Disc cutters of different tools are mounted in pairs in such a way that recess of one disc cutter corresponds to dent formed by recesses of other disc cutter. Disc cutters are mounted with alternation of their recesses and dents along shaft. Both shafts have solid cross sections. In recesses of disc cutters there are radial openings for supporting knocking out members. Openings are shifted from centers of recesses circumferentially opposite relative to shaft rotation. EFFECT: simplified design, enlarged manufacturing possibilities of apparatus. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении для разделения листовых материалов на заготовки. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in mechanical engineering for the separation of sheet materials into blanks.

Известно валковое устройство для штамповки деталей из листового материала, содержащее пару вращающихся вокруг параллельных осей валков, на одном из которых установлены по меньшей мере два пуансона, направленных по оси, проходящей через продольную ось валка, а на другом полом расположены две матрицы с выталкивателями в виде стержней, установленные с возможностью взаимодействия конца одного из них с концом другого, при этом на валках установлены ножи для отрезки мерных деталей и устройство снабжено лотками для приема изделий и отходов (авт. св. СССР N 659245, кл. B 21 D 28/36, 1977). A roll device for stamping sheet metal parts is known, comprising a pair of rolls rotating around parallel axes, on one of which at least two punches are installed, directed along an axis passing through the longitudinal axis of the roll, and two dies with ejectors in the form on the other floor rods installed with the possibility of the interaction of the end of one of them with the end of the other, while the rolls are equipped with knives for measuring pieces and the device is equipped with trays for receiving products and waste (av t. St. USSR N 659245, class B 21 D 28/36, 1977).

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает продольную резку листа, а значит безотходную штамповку деталей небольших размеров (намного меньше ширины листа). The disadvantage of this device is that it does not provide longitudinal cutting of the sheet, and therefore non-waste stamping of small parts (much less than the width of the sheet).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является устройство для вырезки деталей из листового материала, содержащее пару полых валов с параллельно расположенными осями, связанных между собой парой цилиндрических зубчатых колес и несущих штамповочные инструменты с режущими кромками, лежащими на пересечении криволинейных торцовых и боковых поверхностей, при этом в радиальных отверстиях инструментов расположены выталкиватели (авт. св. СССР N 1172631, кл. B 21 D 28/36, B 26 F 1/20, 1983). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed solution is a device for cutting parts from sheet material, containing a pair of hollow shafts with parallel axes, interconnected by a pair of cylindrical gears and carrying stamping tools with cutting edges lying at the intersection of curved end and side surfaces, while ejectors are located in the radial holes of the tools (ed. St. USSR N 1172631, class B 21 D 28/36, B 26 F 1/20, 1983).

Недостатки данного устройства следующие. The disadvantages of this device are as follows.

1. Сложность конструкции, связанная с наличием полых валов и трудностью изготовления и крепления штамповочных инструментов на валах. 1. The complexity of the design associated with the presence of hollow shafts and the difficulty of manufacturing and mounting stamping tools on the shafts.

2. Трудность штамповки деталей (пластин отходов), имеющих значительную длину и толщину, так как последовательно вырезаемая окружными режущими кромками деталь заталкивается во впадины (матрицы) и изгибается по радиусу. При значительной длине и толщине детали внутренний изгибающий момент будет преодолевать момент от сил трения и выводить передний конец детали из матрицы, располагая деталь по касательной к окружности инструментов. Теперь после окончательной вырубки детали толкатели, расположенные по центру матрицы, не обеспечат выталкивание детали, так как она будет просто поворачиваться усилием выталкивания относительно оси, проходящей через место контакта заднего конца детали с боковыми поверхностями матрицы. 2. The difficulty of stamping parts (waste plates) having a significant length and thickness, since the part is sequentially cut by circumferential cutting edges is pushed into troughs (dies) and bends along the radius. With a significant length and thickness of the part, the internal bending moment will overcome the moment from the friction forces and bring the front end of the part out of the matrix, placing the part tangentially to the circumference of the tools. Now, after the final cutting of the part, the pushers located in the center of the matrix will not ensure the ejection of the part, since it will simply be rotated by the ejection force relative to the axis passing through the contact point of the rear end of the part with the side surfaces of the matrix.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей устройства. An object of the present invention is to simplify the design and expand the technological capabilities of the device.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для вырезки деталей из листовых материалов, содержащем два установленных с возможностью вращения приводных вала с закрепленными на них по окружности штамповочными инструментами, оснащенными системой выталкивателей, установленных в радиальных отверстиях инструментов, каждый инструмент выполнен в виде соосно установленных на валу дисковых ножей одного диаметра с режущими кромками, образованными расположенными по окружности боковой поверхности дисков впадинами, имеющими ширину, равную ширине дисков, и постоянную глубину, при этом дисковые ножи разных инструментов установлены попарно из условия соответствия впадины одного ножа выступу, образованному впадинами другого ножа, дисковые ножи каждого инструмента установлены на валу с чередованием по длине последнего выступа и впадины, а валы выполнены со сплошным поперечным сечением. The problem is solved in that in the known device for cutting parts from sheet materials, containing two mounted with the possibility of rotation of the drive shaft with a stamping tool mounted on them around the circumference, equipped with a system of ejectors installed in the radial holes of the tools, each tool is made in the form of coaxially mounted on the shaft of circular knives of the same diameter with cutting edges formed by depressions located around the circumference of the side surface of the disks having equal to the width of the disks and constant depth, while the disk knives of different tools are installed in pairs from the condition that the trough of one knife protrudes to the protrusion formed by the troughs of the other knife, the disk knives of each tool are mounted on the shaft alternating along the length of the last protrusion and trough, and the shafts are made with a solid cross section.

Радиальные отверстия с выталкивателями расположены во впадинах дисковых ножей со смещением от центра впадин в окружном направлении в сторону, противоположную направлению вращения валов. Radial holes with ejectors are located in the hollows of circular knives with a shift from the center of the hollows in the circumferential direction to the side opposite to the direction of rotation of the shafts.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 - section aa in FIG. 1.

Устройство для вырезки деталей из листовых материалов содержит приводные валы 1 и 2 со сплошным поперечным сечением, на которых шпонками 3 закреплены дисковые ножи 4, имеющие толщину b, равную ширине вырезаемых деталей. На цилиндрических рабочих поверхностях ножей выполнены впадины 5 и, как следствие этого, выступы 6 с поперечными режущими кромками 7 и 8 и продольными режущими кромками 9 и 10. Размер впадин по окружности дисковых ножей равен длине отрезаемых деталей (l), окружной шаг впадин равен удвоенной длине отрезаемых деталей (t=2l), что делает размер выступов по окружности дисковых ножей равным размеру впадин. Глубина впадин равна сумме толщины листа (h) и величины перекрытия дисковых ножей (Δ). В зоне впадин дисковых ножей выполнены глухие радиальные сверления 11, в которые помещены штоки 12, опирающиеся на силовые пружины 13. Места сверлений отверстий смещены с центра впадин 5 в окружном направлении в сторону, противоположную направлению вращения валов. Разрезаемый лист 14 находится между дисковыми ножами верхнего и нижнего валов. A device for cutting parts from sheet materials contains drive shafts 1 and 2 with a continuous cross-section, on which dowels 4 are fixed with keys 3, having a thickness b equal to the width of the cut parts. On the cylindrical working surfaces of the knives, depressions 5 are made and, as a result, protrusions 6 with transverse cutting edges 7 and 8 and longitudinal cutting edges 9 and 10. The size of the depressions around the circumference of the circular knives is equal to the length of the cut parts (l), the circumferential pitch of the depressions is equal to twice the length of the cut parts (t = 2l), which makes the size of the protrusions around the circumference of the disk knives equal to the size of the depressions. The depth of the depressions is equal to the sum of the sheet thickness (h) and the amount of overlap of the circular knives (Δ). In the region of the hollows of the disk knives, blind radial drilling 11 is made, in which the rods 12 are placed, which are supported by the power springs 13. The drilling locations of the holes are offset from the center of the hollows 5 in the circumferential direction in the direction opposite to the direction of rotation of the shafts. The cut sheet 14 is located between the disk knives of the upper and lower shafts.

Ножи на валах установлены так, что впадины (выступы) ножей верхнего вала располагаются против выступов (впадин) ножей нижнего вала, и обеспечивается чередование впадин и выступов по длине валов. The knives on the shafts are installed so that the depressions (protrusions) of the knives of the upper shaft are located against the protrusions (depressions) of the knives of the lower shaft, and the alternation of depressions and protrusions along the length of the shafts is provided.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При вращении валов 1 и 2 навстречу друг другу вращающиеся с ними дисковые ножи 4 захватывают лист 14 и перемещают его со скоростью V, равной окружной скорости ножей. При перемещении листа и вращении ножей происходит сближение продольных и поперечных режущих кромок противоположно расположенных дисковых ножей верхнего и нижнего валов, что и обеспечивает процесс вырезки деталей. Процесс вырезки очередной детали заканчивается при выходе противоположно расположенных поперечных режущих кромок (например, 7 и 7', фиг. 2) в плоскость В-В. При этом задний конец отрезанной детали будет смещен по вертикали во впадину верхнего ножа, находящуюся справа от плоскости В-В, а передний конец листа (следующей детали) будет смещен во впадину нижнего ножа, находящуюся слева от плоскости В-В. Начавшийся к этому времени процесс резки продольными режущими кромками выступов, находящихся слева от плоскости В-В, будет продолжаться при расположении этой части листа во впадине нижнего ножа. Таким образом, учитывая смежное расположение впадин и выступов по окружности ножей и по длине валов, от детали к детали будет происходить постоянная смена уровня резки с верхнего на нижний, и наоборот, а соседние детали по длине валов при этом будут обрабатываться на разных уровнях (фиг. 1). When the shafts 1 and 2 rotate towards each other, the circular knives 4 rotating with them grab the sheet 14 and move it with a speed V equal to the peripheral speed of the knives. When the sheet is moved and the knives rotate, the longitudinal and transverse cutting edges approach the opposing disc blades of the upper and lower shafts, which ensures the process of cutting parts. The process of cutting the next part ends when the opposing transverse cutting edges (for example, 7 and 7 ', Fig. 2) exit into the BB plane. In this case, the rear end of the cut part will be shifted vertically to the cavity of the upper knife, located to the right of the BB plane, and the front end of the sheet (of the next part) will be shifted to the cavity of the lower knife, located to the left of the BB plane. The process of cutting by the longitudinal cutting edges of the protrusions located to the left of the plane BB will begin by this time will continue with the location of this part of the sheet in the depression of the lower knife. Thus, taking into account the adjacent arrangement of depressions and protrusions around the circumference of the knives and along the length of the shafts, from part to part, the cutting level will constantly change from top to bottom, and vice versa, and adjacent parts along the length of the shafts will be processed at different levels (Fig. . one).

В плоскости окончания реза (плоскость В-В, фиг. 2) деталь (лист) на всю толщину входит в соответствующую впадину между выступами соседних ножей и силами трения на боковых поверхностях выступов может удерживаться в ней. При прохождении плоскости В-В деталь, оставаясь во впадине, будет изгибаться по радиусу ножа, двигаясь вместе с ним. Чтобы деталь не получила остаточных деформаций, радиус изгиба (радиус ножа, R) должен быть таким, чтобы напряжение на наружных волокнах деталей не превышало предела текучести материала листа. Этому условию соответствует зависимость
R ≥ hE/2σ_s, (1)
где
h - толщина листа;
E - модуль упругости материала листа;
σ_s - предел текучести материала листа.In the plane of the end of the cut (plane B-B, Fig. 2), the part (sheet) for the entire thickness enters the corresponding cavity between the protrusions of adjacent knives and the friction forces on the side surfaces of the protrusions can be held in it. When passing through the plane BB, the part, remaining in the cavity, will bend along the radius of the knife, moving with it. So that the part does not receive permanent deformations, the bending radius (knife radius, R) must be such that the voltage on the outer fibers of the parts does not exceed the yield strength of the sheet material. This condition corresponds to the dependence
R ≥ hE / 2σ _s , (1)
Where
h is the thickness of the sheet;
E is the elastic modulus of the sheet material;
σ _s - yield strength of the sheet material.

В результате изгиба на деталь будет действовать упругий изгибающий момент внутренних сил (M_у), определяемый как
M_y = σ_sbh²/6 (2)
Как показывает практика эксплуатации дисковых ножниц, этот момент превышает момент удерживающих сил трения, и деталь, выпрямляясь последовательно, начиная с переднего конца, будет выходить из впадины ножей. Такой процесс протекает до момента, пока деталь не расположится по касательной к цилиндрической поверхности впадины. В этом положении внутреннего момента не будет, и деталь задним концом в момент окончания реза будет удерживаться во впадине ножей. Окончательное выталкивание деталей из впадин осуществляют штоки 12, опирающиеся на силовые пружины 13. Благодаря окружному смещению штоков от центра впадины обеспечивается благоприятное приложение выталкивающего усилия к детали.As a result of bending, the elastic bending moment of internal forces (M _y ), defined as
M _y = σ _s bh ^2/6 (2)
As the practice of operating disk shears shows, this moment exceeds the moment of holding friction forces, and the part, straightening sequentially, starting from the front end, will come out of the cavity of the knives. Such a process proceeds until the part is tangential to the cylindrical surface of the cavity. In this position, there will be no internal moment, and the part with the rear end at the time of the end of the cut will be held in the cavity of the knives. The final ejection of parts from the depressions is carried out by rods 12, which are supported by power springs 13. Due to the circumferential displacement of the rods from the center of the depression, a favorable application of ejection force to the part is ensured.

Величина смещения выталкивателей для надежного удаления вырезаемых деталей должна в каждом конкретном случае устанавливаться расчетом, исходя из того, что в момент окончания вырезки деталь располагается по касательной к цилиндрической поверхности впадины. Ориентировочные расчеты для этих условий показывают, что величина смещения должна быть такой, чтобы ось выталкивателя пересекала касательную к окружности впадины, проведенную из основания близлежащего выступа, на начальном участке длиной (a)

При входе в зону резания (слева от плоскости В-В, фиг. 2) штоки, встречаясь с листом, перемещаются к центру ножей, сжимая пружины. При этом на лист будет действовать усилие P, обеспечивающее выталкивание листа из впадины. В зоне резания это усилие воспринимается выступом противоположно установленного ножа. При выходе из зоны резания (справа от плоскости В-В, фиг. 2) это усилие, преодолевая силы трения, выталкивает деталь из впадины. Необходимое усилие выталкивания обеспечивается выбором коэффициента жесткости пружины (C) и величиной ее предварительного сжатия (X)
P=C(h+x)
В предлагаемом устройстве для вырезки деталей из листовых материалов по сравнению с прототипом используются валки более простой конструкции, образованные посадкой дисковых ножей с выступами и впадинами на приводные валы. При этом устраняются операции по изготовлению и креплению штамповочных инструментов на валах. Необходимое сочетание режущих кромок выступов, обеспечивающих вырезку деталей, достигается тем, что диски устанавливаются с чередованием выступов и впадин по длине валков. Все это позволяет получить более простую конструкцию устройства в целом.The magnitude of the displacement of the ejectors for reliable removal of the cut-out parts must in each case be established by calculation, based on the fact that at the time of cutting, the part is tangent to the cylindrical surface of the cavity. Approximate calculations for these conditions show that the displacement should be such that the axis of the ejector intersects the tangent to the circumference of the cavity, drawn from the base of the adjacent protrusion, in the initial section of length (a)

When entering the cutting zone (to the left of the plane BB, Fig. 2), the rods, meeting with the sheet, move to the center of the knives, compressing the springs. In this case, the force P will act on the sheet, which ensures that the sheet is ejected from the cavity. In the cutting zone, this force is perceived by the protrusion of the opposite mounted knife. When leaving the cutting zone (to the right of the plane BB, Fig. 2), this force, overcoming the friction forces, pushes the part out of the cavity. The necessary ejection force is ensured by the choice of the spring stiffness coefficient (C) and the value of its preliminary compression (X)
P = C (h + x)
In the proposed device for cutting parts from sheet materials, compared to the prototype, rolls of a simpler design are used, formed by the landing of circular knives with protrusions and depressions on the drive shafts. This eliminates the operation of manufacturing and mounting stamping tools on the shafts. The necessary combination of the cutting edges of the protrusions, providing the cutting of parts, is achieved by the fact that the disks are installed with alternating protrusions and depressions along the length of the rolls. All this allows you to get a simpler design of the device as a whole.

В предлагаемом устройстве также по сравнению с прототипом установка выталкивателей с окружным смещением от центра впадин дисков создает благоприятные условия приложения силы выталкивания, чем обеспечивается надежная работа устройства при вырезке деталей значительной длины и толщины. Это в итоге расширяет технологические возможности устройства. Compared to the prototype, in the proposed device, the installation of ejectors with a circumferential displacement from the center of the disk hollows creates favorable conditions for the application of the buoyancy force, which ensures reliable operation of the device when cutting parts of considerable length and thickness. This ultimately expands the technological capabilities of the device.

Устройство, принятое за прототип, предназначено преимущественно для вырубки листов ропиров электрических машин из электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В этих условиях можно использовать и более простое по конструкции предлагаемое устройство. The device adopted as a prototype is intended primarily for cutting down sheets of ropes of electric machines from electrical steel with a thickness of 0.5 mm. In these conditions, you can use a more simple design of the proposed device.

Предполагается также использовать предлагаемое устройство для порезки никелевых катодов, представляющих собой листы толщиной до 10 мм с размером 900х900 мм на заготовки с размерами до 200х200 мм. Полученные таким образом заготовки никеля позволяют использовать его в производстве более эффективно. It is also intended to use the proposed device for cutting nickel cathodes, which are sheets up to 10 mm thick with a size of 900x900 mm into workpieces with dimensions up to 200x200 mm. The nickel blanks thus obtained make it possible to use it more efficiently in production.

Claims

1. A device for cutting parts from sheet materials, containing two rotatably mounted drive shafts with stamping tools fixed to them around the circumference, equipped with a pusher system installed in the radial holes of the tools, characterized in that each tool is coaxially mounted on the shaft circular knives of the same diameter with cutting edges formed by depressions located around the circumference of the side surface of the disks, having a width equal to the width of the disks, and a constant depth, while the disk knives of different tools are installed in pairs from the condition that the troughs of one knife correspond to the protrusion formed by the troughs of the other knife, the disk knives of each tool are mounted on the shaft alternating along the length of the last protrusions and troughs, and the shafts are made with a solid cross section.

2. The device according to claim 1, characterized in that the radial holes with ejectors are located in the hollows of the disk knives with a shift from the center of the hollows in the circumferential direction to the side opposite to the direction of rotation of the shafts.