Was sind progressive Matrizen?
Metallstanzereien verwenden Folgestanzen, wenn sie Tausende desselben Teils herstellen müssen. Das Band wird von einer Spule abgewickelt, durch die Matrize geführt und auf der Rückseite fällt ein fertiges Teil heraus. Bei jedem Tastendruck werden alle Vorgänge auf einmal ausgeführt.
Ich sehe Typen, die sie Prog nennen, auf dem Boden liegen. Einige Oldtimer sagen immer noch, dass eine Bande stirbt, aber dieser Begriff wurde in den 80er-Jahren nicht mehr verwendet.
Die Grundidee
Du hast einen Materialstreifen. Könnte .020 kaltgewalzt sein, könnte .062 rostfrei sein, was auch immer die Aufgabe erfordert. Der Streifen bewegt sich Schritt für Schritt durch die Matrize. Station 1 könnte Ihre Pilotlöcher stanzen. Station 2 stanzt einen Schlitz. Station 3 steckt eine Lanze hinein. Station 4 macht Ihre erste Form. Und so weiter, bis die letzte Station das Teil vom Träger abschneidet.
Der Trägerstreifen hält alles zusammen. Sie benötigen genügend Material an den Seiten, damit der Streifen nicht herumflattert. Zu dünn und der Strip läuft. Zu breit und Sie verschwenden Material. Bei den meisten Aufträgen, die ich sehe, werden Trägermaterialien zwischen 3 und 6 mm verwendet, abhängig von der Materialstärke.
Warum Piloten wichtig sind
Piloten orten den Streifen, bevor die Presse schließt. Ohne gute Piloten kommt es zu progressiven Fehlern. Das bedeutet, dass jede Station eine kleine Fehlausrichtung hinzufügt, bis Ihre letzten Operationen weit entfernt sind.
Rundpiloten eignen sich für die meisten Arbeiten gut. Einige Geschäfte verwenden Diamantpiloten beim ersten Schlag, um eventuelle Reste im Feed zu entfernen. Ich habe an einem Ort in Michigan gearbeitet, der auf Kugelkopfpiloten schwor, aber ehrlich gesagt habe ich nie einen großen Unterschied gesehen.
Der Abstand zwischen Pilot und Loch beträgt je nach Durchmesser etwa 0,0003 bis 0,0008. Wenn Sie es enger machen, punkten Sie in den Löchern. Wer lockerer ist, verfehlt sein Ziel.
Senderfolge
Hier gibt es keine Zauberformel. Sie legen die Reihenfolge grob fest, basierend darauf, welche Funktionen zuerst integriert werden müssen.
Piloten gehen immer früh. Löcher vor Formen. Lanze vor der Biegung, wenn sich die Lanze in der Nähe der Biegelinie befindet. Der Cutoff kommt zuletzt.
Manchmal braucht man Leerlaufstationen. Angenommen, Sie haben ein Formular, das unten freigelegt werden muss, und mit dem angrenzenden Locher ist kein Platz. Sie überspringen eine Station. Kostet zwar etwas Strippen, behebt aber die Störung.
Verbundstationen erledigen zwei Dinge gleichzeitig. Zum Beispiel ein Locher und eine Form auf gegenüberliegenden Seiten des Streifens. Spart Teilungslänge, macht aber den Aufbau und die Wartung der Matrize komplizierter.
Streifenentwicklung
Hier vermasseln die Jungs. Sie müssen das Teil auseinanderfalten und herausfinden, wie viel Material Sie benötigen. Bei der Rohlingsgröße müssen Biegezugaben berücksichtigt werden. Verschiedene Geschäfte verwenden unterschiedliche K-Faktoren. Ich verwende .42 für Luftbögen auf Weichstahl unter 90 Grad. Von dort geht es bergauf.
Sobald Sie Ihren Rohling ausgearbeitet haben, ermitteln Sie die Tonhöhe. Teillänge plus Steg zwischen den Teilen. Die Bahn muss so groß sein, dass es beim Stanzen in Randnähe nicht zu Verformungen kommt. Als Faustregel gilt: mindestens 1,5 Tonnen. Die meisten fortschrittlichen Jobs, die ich sehe, werden aus Sicherheitsgründen mit 2T ausgeführt.
Die Streifenbreite entspricht der Breite des Zuschnitts plus zwei Träger plus Beschnitt. An schmalen Stellen können Sie zwei oder drei davon laufen lassen, um eine bessere Ausnutzung zu erzielen. Das bedeutet mehrere Teile über die Bandbreite.
Der Feed
Die meisten progressiven Stanzformen verwenden Luftvorschübe oder Servovorschübe. Rollenzuführungen funktionieren auch, aber sie verrutschen auf öligem Material. Der Vorschub muss zeitlich auf die Presse abgestimmt sein. Wenn der Vorschub vorgeschoben wird, während sich die Piloten noch in den Löchern befinden, zerreißt der Streifen.
Die Genauigkeit der Vorschublänge ist wichtiger als man denkt. Bei einer Matrize mit 300 Hüben pro Minute summiert sich ein Vorschubfehler von 0,002 bei jedem Schlag schnell auf. Wenn Sie die Hälfte der Spule durchlaufen haben, sind Sie außerhalb der Toleranz.
Es kommt zu Fehleinzügen. Könnte Öl auf den Rollen sein. Könnte eine Spule mit engen Stellen sein. Könnte daran liegen, dass die Regelschleife nicht funktioniert. Die meisten Matrizen verfügen über eine Fehleinzugserkennung. Ein Sensor prüft, ob sich das Pilotloch an der richtigen Stelle befindet. Ist dies nicht der Fall, stoppt die Presse.
Tonnage
Die Presskraft muss alle Ihre Schneid- und Formkräfte zuzüglich einer gewissen Sicherheitsmarge abdecken. Addieren Sie die Umfänge aller Ihrer Schnitte und multiplizieren Sie sie mit der Materialstärke und der Scherfestigkeit. Das ist Ihre Schnittmenge. Die Umformtonnage hängt von der Biegelänge und der V-Matrizenöffnung ab. Hierzu gibt es Diagramme.
Ich habe Leute gesehen, die die Presse auf das 1,5-fache der berechneten Tonnage dimensioniert haben. Das führt zu stumpfen Schlägen und harten Stellen im Material.
Auch die umgekehrte Tonnage ist wichtig. Der Durchschlag, wenn der Stempel das Material durchbricht. Solche Stoßbelastungen verschleißen die Pressen und führen zu Rissen in den Matrizenschuhen. Durch die Scherung der Stempel wird die Last verteilt.
Stanz- und Matrizenfreigabe
Der Abstand ist nicht für jedes Material gleich. Weiches Aluminium beträgt möglicherweise 6 Prozent der Dicke pro Seite. Kaltgewalzter Stahl näher bei 8 Prozent. Stainless stieg um etwa 10 bis 12 Prozent.
Zu fest und es kommt zu sekundärer Scherung an der Schnittkante. Sieht aus wie eine doppelte Bruchlinie. Außerdem verschleißen Ihre Schläge schneller. Wenn es zu locker ist, kommt es zu Überschlägen und starkem Grat.
Ich prüfe den Abstand mit einer Drahtlehre. Oder Sie können ein Probestück blau machen und sich den Bruch ansehen. Für die meisten Anwendungen benötigen Sie etwa ein Drittel Scherung und zwei Drittel Bruch.
Die Materialien
Stempel und Matrizen bestehen normalerweise aus Werkzeugstahl. D2 ist üblich. Hält auf unlegiertem Stahl recht lange. M2 hohe Geschwindigkeit für abrasive Materialien oder große Auflagen. Hartmetall für wirklich hohes Volumen oder Edelstahl, der alles frisst.
Die Schuhe sind aus A36 oder Gusseisen. Einige Werkstätten verwenden für leichte Arbeiten Aluminium-Matrizensätze. Spart Gewicht, wenn Sie die Matrizen einer kleinen Presse austauschen.
Abstreifer können aus gehärtetem Werkzeugstahl oder Bronze sein. Bronze eignet sich gut, wenn der Abstreifer geformte Merkmale berühren soll, ohne diese zu markieren.
Was schief geht
Slug Pulling ist das große Thema. Die Kugel bleibt an der Schlagfläche haften und kommt wieder hoch. Beim nächsten Schlag gerät eine Kugel zwischen Stempel und Matrize und etwas geht kaputt. Polierte Schlagflächen helfen. Dasselbe gilt für das Vakuum durch den Matrizenknopf. Manche Leute schwören auf federbelastete Auswerferstifte, aber sie erhöhen die Komplexität.
Auf Edelstahl und Aluminium tritt Abrieb auf. Das Material verschweißt sich mit dem Stempel. Beschichtungen helfen. TiN oder TiCN. Einige Werkstätten verwenden Lubricool oder ähnliche Werkzeugschmierstoffe. Chlorhaltige Gleitgele funktionieren hervorragend, aber niemand möchte sich mehr um die Entsorgung kümmern.
Ein Bruch des Trägerstreifens bedeutet normalerweise, dass Ihre Bahn zu schmal ist oder Ihre Führungen zu eng sind. Oder jemand hat die Druckmaschine zu schnell laufen lassen. Der Streifen wird beim Durchlaufen kaltverfestigt und reißt schließlich.
Wartung
Die Schleifintervalle hängen von der Aufgabe ab. Bei unlegiertem Stahl können zwischen den Schleifvorgängen 100.000 Schläge erzielt werden. Rostfrei vielleicht 30000. Siliziumstahl für Motorbleche sogar noch weniger.
Beim Schärfen muss alles gleichmäßig bleiben. Nehmen Sie .002 von den Stempeln und .002 vom Matrizenblock. Sonst geraten Ihre Schließhöhen aus dem Gleichgewicht und Ihre Abstände verschlechtern sich.
Auch Piloten tragen diese Kleidung. Die meisten Werkstätten tauschen Piloten aus, wenn der Durchmesser um etwa 0,001 kleiner ist. Danach treten Standortprobleme auf.
Ich habe bei einfachen Arbeiten mehr als 10 Millionen Treffer ausgeführt. 2 oder 3 Millionen sind typischer, bevor größere Nacharbeiten nötig waren. Hartmetallwerkzeuge halten länger, kosten aber im Voraus mehr.
Im Vergleich zu anderen Methoden
Einzeltreffer-Matrizen führen eine Operation aus. Sie übertragen den Rohling per Hand zwischen den Matrizen. Langsames, aber billiges Werkzeug.
Transferwerkzeuge verwenden mechanische Finger, um einzelne Rohlinge durch eine Reihe von Stationen zu bewegen. Funktioniert für größere Teile, bei denen der Streifen zu schwer wäre. Oder Teile mit Tiefzügen, die mehrere Reduzierungen erfordern.
Progressive Matrizen sind sinnvoll, wenn es um Volumen geht. Die Werkzeugkosten sind höher, aber Sie können die Zykluszeit einsparen. Unter vielleicht 50.000 Stück pro Jahr gehen Sie wahrscheinlich mit einem einzigen Treffer. Über ein paar Hunderttausend progressive Gewinne liegen normalerweise vor.
Wo sie verwendet werden
Elektrische Kontakte. Anschlussstifte. Klammern. Federklammern. Motorlamellen. Leadframes für Halbleiter. Die kleinen Laschen, die die Batterien an Ort und Stelle halten. Abschirmdosen für HF-Anwendungen.
Überall dort, wo Sie viele gleiche kleine bis mittelgroße Teile aus Blech benötigen, gibt es wahrscheinlich eine Folgeverbundstanze, die diese herstellt.
Auch medizinische Teile werden in Folgeverbundwerkzeugen verarbeitet. Chirurgische Klammern. Implantatkomponenten. Für diese Jobs gibt es mehr Dokumentation und strengere Prozesskontrollen, aber die Werkzeugtechnologie ist dieselbe.