Precisão de flexão do freio de imprensa explicada

Precisão de Dobra

Erro de ângulo e erro de retidão

Pergunta: existe erro de ângulo e erro de retilineidade no “estado de flexão ideal”?

Análise de tensão e deformação do processo de dobra de chapa metálica

Análise de erro de retidão

Após a dobra da chapa metálica, a borda da peça dobrada apresentará deflexão natural, que normalmente é medida pela sua deflexão máxima (δ).

De acordo com a análise de tensões, a tensão (σZ) na zona de deformação é de tração externa e compressiva internamente. Essas tensões opostas de tração e compressão criam um momento fletor, que é necessário para manter a peça reta durante a flexão. Porém, ao final do processo de dobra, esse momento desaparece, fazendo com que a peça se desvie para cima.

Quanto mais longa for a placa de dobra, maior será a deflexão (δ). Da mesma forma, quanto mais larga for a placa dobrada, quanto menor for a largura da placa, maior será a deflexão (δ).

No entanto, reduzir o ângulo de curvatura de 150° para 90° reduzirá a deflexão (δ).

Além disso, à medida que a espessura da placa aumenta, a deflexão (δ) aumentará proporcionalmente.

Aplicar pressão na borda da folha dobrada, como por meio de dobra de correção ou dobra de três pontos, pode melhorar a retilineidade da peça de trabalho.

Fatores que afetam a precisão da flexão

Os principais fatores que influenciam a precisão da dobra em uma máquina dobradeira são a rigidez da dobradeira, o modo de dobra e a força de dobra.

1. Pressione a rigidez do freio

Como determinar o índice de rigidez da máquina dobradeira no projeto?

Deformação por deflexão de pressione o freio máquina

2. Modo de flexão

1） Dobragem de ar

2) Flexão de três pontos

3) Cunhagem

3. Força de flexão

Como a força de flexão muda durante a flexão?

1）Flexão livre do soco agudo

Conforme ilustrado na figura anexa, no modo de flexão livre, o material da chapa é feito de aço Q235, que é considerado como tendo comportamento elástico-plástico ideal com endurecimento linear. A resistência ao escoamento deste material é σS = 250 MPa, e seu módulo de endurecimento (também conhecido como módulo tangente) é 1050 MPa.

Os resultados da análise ANSYS são os seguintes

Curva de força de flexão:

Os resultados do método analítico são os seguintes

2） Dobragem larga da faca

Conforme ilustrado na figura anexa, a matriz superior é projetada com um amplo arco R180 e o material da folha é definido como X80. Este material possui comportamento elástico-plástico ideal com endurecimento linear e seu limite de escoamento é σs = 552 MPa. O módulo de endurecimento (também conhecido como módulo tangente) deste material é de 840 MPa.

Os resultados da análise ANSYS são os seguintes

Curva de força de flexão:

Existem outros fatores que afetam a precisão da dobra, entre os quais estão a espessura irregular da placa, a dureza da placa, a deformação da bancada e do aríete durante a dobra, a seleção da abertura da matriz, a profundidade da matriz superior na matriz inferior, o desgaste da matriz e a convexidade da bancada. Esses fatores podem causar erros no ângulo de flexão e na retilineidade da peça após a flexão.

A abertura da matriz e a profundidade da matriz superior na matriz inferior são controladas por programação manual.

4. Influência da qualidade do material na precisão

A dobra nominal é uma dobra livre de chapa de aço de baixo carbono com resistência à tração σb = 450 N/mm², que dobra a chapa em um ângulo de 90° na matriz em forma de V com uma distância de abertura V = 8 × S.

Quando a flexão nominal é realizada com placas de espessura irregular, podem ocorrer erros de ângulo.

Quando a dureza da placa não é uniforme, o retorno elástico da peça durante a flexão não é igual.

Portanto, a qualidade dos materiais tem um impacto significativo na qualidade do processamento.

5. Compensação convexa da mesa de trabalho

Sob a ação da carga, a bancada e o aríete sofrerão deformação elástica.

A profundidade da matriz superior na matriz inferior é irregular ao longo de todo o comprimento, o que pode afetar o ângulo de curvatura e a retilineidade da peça de trabalho.

Para resolver este problema, a máquina adota o NC convexo da mesa de trabalho para compensar sua deformação, manter a profundidade da matriz superior na matriz inferior essencialmente uniforme ao longo de todo o comprimento e melhorar a precisão do ângulo de flexão e da retilineidade do peça de trabalho.

6. Carga excêntrica

Carga excêntrica refere-se à operação de carga no lado esquerdo ou direito do aríete. A máquina tem uma forte capacidade de resistir a cargas excêntricas.

Sob a ação da força de carga excêntrica, será gerada inclinação entre a bancada e o aríete.

O mecanismo de detecção de grade em ambas as extremidades do aríete detectará o desvio e fornecerá feedback ao computador. O computador controla a servoválvula proporcional para ajustar a quantidade de óleo que entra no cilindro de óleo, para manter a posição dos dois pistões sincronizada e manter um pequeno erro de paralelismo entre a bancada e o aríete.

Ao processar peças especiais, deve-se considerar a carga excêntrica acima. Em geral, é necessário evitar operar sob carga excêntrica.

7. Correção de erro de ângulo de flexão

Após a parte dobrada ter sido formada e o ângulo ser de cerca de α°, o valor de erro do ângulo medido △α° pode ser corrigido ajustando a posição Y do ponto morto inferior. O valor de correção △Y pode ser calculado aproximadamente de acordo com a seguinte fórmula: △Y = K × V × △α

Onde:

• △ Y – valor de correção do ponto morto inferior (mm)
• V – abertura selecionada da matriz (mm)
• △ α – Valor do erro do ângulo (graus)
• K – Fator de correção (grau /mm)

Quando α ≈ 90°, K ≈ 0,0055; para barra de aço dobrada de 8-12 lados, quando α ≈ 135°-157,5°, K ≈ 0,004.

Se o ângulo da peça inspecionada for maior que os requisitos do desenho, ajuste a posição do ponto morto inferior para baixo de acordo com o valor de correção △Y; caso contrário, ajuste para cima.

Exemplo 1:

Os ângulos em ambas as extremidades são iguais ao ângulo médio.

Para dobrar um dodecágono com α= 150°, selecione a abertura V = 200mm, e meça o ângulo após a dobra, α= 151,5°. Usando o método acima, △α é calculado como 1,5° e K é 0,004.

△Y = K × V × △α = 0,004 × 200 × 1,5 = 1,2 mm.

Insira a posição do ponto morto inferior Y + △Y no computador.

Exemplo 2:

Os ângulos em ambas as extremidades não são iguais ao ângulo médio.

Para uma peça dobrada em α=90° com abertura V = 60mm, os ângulos reais medidos em ambas as extremidades são α=90°, e o ângulo médio é α=91° (a quantidade convexa não é suficiente).

Usando o método acima: △α = 1°; K=0,0055

△Y = K × V × △α = 0,0055 × 60 × 1 = 0,33 mm.

Adicione △Y ao valor convexo original e insira-o no computador.

Se o ângulo médio for menor que os ângulos em ambas as extremidades (a quantidade convexa é muito grande), reduza o valor convexo em △Y da base original e insira-o no computador.

Exemplo 3:

Os ângulos nas extremidades inferiores da coluna não são iguais. Com largura de abertura V = 60mm, uma peça é dobrada em α= 90°.

O ângulo real medido na extremidade esquerda é α=90°, e o ângulo na extremidade direita é α=91° (inferior esquerdo e superior direito).

Usando o método acima: △α=1, K=0,0055

△Y=K × V × △α=0,0055 × 60 × 1=0,33 mm

Insira o valor Y + △Y no ponto zero da extremidade direita para cima para alterar sua posição de referência.

8. Precisão do ângulo

A precisão do ângulo é sem dúvida o parâmetro mais complexo e desafiador para controlar em operações de dobra. Existem dois métodos de dobra comuns: dobra de fundo e dobra de ar. Várias aplicações de flexão de fundo são ilustradas a seguir.

A flexão de fundo é controlada ajustando a força descendente aplicada durante o processo de flexão para moldar o metal. Suas vantagens incluem alta precisão angular, atingindo até ±15 minutos, com ângulos de curvatura consistentes.

No entanto, as desvantagens são significativas: requer até cinco a oito vezes mais força do que a flexão a ar e tem menor flexibilidade. Diferentes ângulos ou formas requerem ferramentas diferentes.

A flexão a ar, também conhecida como flexão livre, é mais comumente usada. É controlado regulando a descida do eixo Y, ou seja, a profundidade em que a matriz superior penetra na matriz inferior, controlando assim o ângulo de curvatura.

As vantagens da dobra a ar incluem menor força necessária e alta flexibilidade, já que um conjunto de ferramentas pode dobrar peças em vários ângulos. A desvantagem é a menor precisão no ângulo da peça dobrada e a menor consistência.

Por que a precisão do ângulo das peças dobradas a ar é menor? Por exemplo, ao dobrar chapa metálica com uma matriz inferior V10, uma diferença de 0,05 mm na distância que a matriz superior pressiona pode resultar em um desvio angular de 1°, conforme mostrado na tabela abaixo.

Tabela: Mudanças na profundidade de descida correspondente a uma variação de ângulo de 1° para diferentes aberturas inferiores da matriz e ângulos de curvatura

Ângulo de curvatura/abertura inferior do molde	30°	45°	60°	75°	90°	105°	120°	135°	150°	165°
4	0,17	0,07	0,04	0,03	0,02	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01
6	0,26	0,11	0,07	0,05	0,04	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
8	0,36	0,14	0,08	0,06	0,05	0,04	0,04	0,03	0,03	0,03
9	0,41	0,16	0,09	0,07	0,05	0,05	0,05	0,04	0,03	0,03
10	0,45	0,18	0,10	0,08	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,04
12	0,54	0,22	0,13	0,08	0,07	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
14	0,61	0,24	0,15	0,10	0,08	0,07	0,06	0,06	0,06	0,06
15	0,66	0,26	0,16	0,11	0,08	0,08	0,07	0,07	0,07	0,06
16	0,71	0,28	0,16	0,12	0,09	0,08	0,07	0,07	0,07	0,07
18	0,81	0,32	0,19	0,13	0,11	0,09	0,08	0,08	0,07	0,07
20	0,90	0,36	0,21	0,15	0,11	0,10	0,09	0,09	0,09	0,08
22	1,00	0,40	0,23	0,16	0,13	0,11	0,10	0,09	0,09	0,09
24	1.09	0,44	0,25	0,17	0,14	0,11	0,10	0,10	0,10	0,10

Atualmente, a precisão do eixo Y das dobradeiras geralmente pode atingir 0,01 mm, portanto o desvio do ângulo não deve ser muito severo. Mas será que a espessura da chapa metálica pode ser garantida como perfeitamente consistente?

Se uma chapa de 1,5 mm de espessura varia em 10% na espessura, isso representa uma diferença de 0,15 mm, equivalente a uma diferença de 0,15 mm na distância entre as matrizes superior e inferior, resultando em um desvio angular de aproximadamente 3°.

Da mesma forma, uma variação de 10% nas características de endurecimento por deformação da chapa metálica pode causar uma mudança de cerca de 1,5° no ângulo de flexão. O impacto da espessura da chapa metálica e do endurecimento por deformação no ângulo de flexão durante a flexão a ar é mostrado na Figura 6.

É aqui que as máquinas de dobra diferem das máquinas-ferramentas de corte de metal. Com máquinas de corte de metal, independentemente das diferenças de tamanho entre as peças brutas, a precisão final das peças usinadas pode ser garantida desde que a máquina-ferramenta seja suficientemente precisa.

No entanto, este não é o caso da prática comum de flexão de ar em dobradeiras; não é uma questão de precisão inerente à máquina.