Taglio Lamiera
Punzonatrice CNC
Tranciatura (e contemporaneamente imbutitura)
Come lavora un punzone-matrice
Punzonatrice CN (controllo numerico)
Tipologie principali delle operazioni di taglio (convenzionale) della lamiera.
La differenza tra tranciatura e punzonatura sta nel pezzo di interesse in uscita dalla lavorazione.
Nel primo caso si è interessati al pezzo che esce da sotto la matrice.
Nel secondo, al pezzo che rimane sopra la matrice.
Fasi del Taglio
Meccanica del taglio
Lamiera di 5 mm di spessore
Formazione della cricca vicino al punzone Un’analoga cricca si sviluppa in corrispondenza della matrice.
Le due cricche in corrispondenza degli spigoli di matrice e punzone procedono nello spessore fino a congiungersi nella zona centrale.
Nella parte inferiore del bordo è presente una bava, causata dall'allungamento del metallo durante la separazione finale tra le parti.
Analisi Ingegneristica delle operazioni di taglio
Il gioco è la distanza tra punzone e matrice. Nelle lavorazioni tradizionali, il gioco è compreso tra 4 e 8% dello spessore della lamiera.
Il coefficiente empirico A_g è ricavato da tabelle (o da esperienza)
Dimensionamento Punzone-Matrice
A seconda di trovarci in punzonatura o tranciatura, si assegna il gioco tra matrice e punzone in maniera differente. Questo perchè, a causa della geometria del bordo tagliato, la dimensione esterna del pezzo tagliato dalla lamiera (ovvero il pezzo uscente dalla matrice) è maggiore della dimensione del foro.
Per maggiori informazioni rimando alla pagina degli esercizi (link)
Forza di Taglio
L’andamento tipico della forza in funzione della posizione del punzone è riportato in figura. L’energia (area sottesa dalla curva) aumenta al diminuire del gioco in quanto aumentano gli attriti (indesiderati).
Se la forza massima di tranciatura è troppo elevata (generalmente nel caso di spessori elevati) è possibile ridurla inclinando la superficie di tranciatura del punzone o della matrice.
In questo modo aumenta la corsa ma si riduce la forza massima (mentre rimane costante l’energia spesa per tranciare la lamiera).
Per prevedere la forza massima del punzone inclinato si procede scrivendo la conservazione dell'energia (ovvero l'energia necessaria per effettuare un'operazione nel caso di punzone inclinato deve essere uguale a quella necessaria nel caso di punzone non inclinato)
Per calcolare l'energia necessaria per un'operazione di tagli si usa la seguente formula, dove t è lo spessore (thickness) e rappresenta la corsa del punzone (in cui effettivamente taglia) e lambda è un coefficiente empirico che dipende sia dallo spessore della lamiera e dalla resistenza a taglio del materiale. Lo si estrae da tabelle (vedi sotto)
Nel caso di punzone inclinato, la corsa aumenta di H quindi l'energia diventa
Uguagliando le due energie si ottiene
Quindi è possibile definire l’angolo di inclinazione del punzone o della matrice in modo da contenere la forza di tranciatura al livello richiesto.
Matrici di Tranciatura
Sono presenti varie stazione ed ogni stazione è addetta ad effetture un'operazione differente, dato che lo stampo è molto costoso, questa tipologia di approccio è adatta a grandi lotti
Il primo caso tratta di una matrice semplice, ad ogni colpo viene ricavata la sagoma disegnata (orientata sempre nello stesso verso). Tra un colpo e l'altro viene lasciato uno spazio sufficiente per ricavare la stessa sagoma ruotata di 180 gradi.
Quando vengono tranciatu tutti i pezzi orientati "verso il basso", si gira il nastro e lo si reinserisce nel ciclo (ovvero si riprende) in modo da ricavare i pezzi orientati "verso l'alto"
Nel secondo caso la matrice è progressiva, ovvero ad ogni passo il nastro avanza e si posiziona sotto un punzone differente. La successione di tutte le stazioni di punzonatura e tranciatura consentono di ottenere il pezzo finito.
Roditura
Se si utilizza una macchina punzonatrice a controllo numerico e con possibilità di index, ovvero di controllo sull'angolo del punzone (possibilità di scegliere la sua posizione angolare tra 0 e 360°), si può ottenere la geometria desiderata combinando i vari colpi
Per esempio il profilo interno alla lamiera in figura può essere ottenuto con una serie di "punzonate" lungo l'arco (medio) del profilo
Nesting (posizionamento delle parti da ottenere dalal lavorazione) sulla lamiera e schema delle operazioni di punzonatura e roditura su macchina a CN.
Come si può notare, la roditura conferisce una grande flessibilità alle punzonatrici, svincolando le geometrie ottenibili dalla forma del punzone.