Гильотина, гильотинные ножницы — механическое устройство для резки материалов, имеющие в своей конструкции косой подвижный нож, двигающийся в одной плоскости без изменения угла наклона. Основное преимущество резаков гильотинного типа состоит в том, что в момент реза, давление на разрезаемый материал производится не по всей длине реза, что снижает требуемое усилие. Чем больше угол наклона, тем меньше усилие и хуже качество реза. Гильотина — это общее название механизмов, служащих для обрубания кабелей, резки металлических листов, бумаги и других операций, связанных с рубящим движением.

Основное назначение механической гильотины – рубка листового материала на заготовительном производстве. Ножницы предназначены для выполнения прямолинейных резов, вырезы таким инструментом не выполняются. Для удержания материала во время реза, некоторые гильотины имеют в своём составе прижим – пресс с механическим или гидравлическим приводом. Пресс снижает эффект вытягивания материала из под ножа и рез получается ровнее. Кроме того, наличие прижима позволяет с успехом резать стопки материала. В типографиях гильотины с прижимом применяются для форматирования (нарезки) больших кип бумаги.

Листовые материалы для холодной штамповки в большинстве случаев предварительно режут на полосы или заготовки необходимых размеров. Резка полос является заготовительной операцией и проводится на ножницах следующих типов:

  • рычажных;
  • гильотинных; дисковых (роликовых);
  • вибрационных;
  • на специальных отрезных штампах.

Процесс резки листового материала ножницами состоит из трех последовательных стадий:

  • упругой;
  • пластической;
  • скалывания.

На срезанной кромке листа четко выделяются две зоны: узкая блестящая полоска, соответствующая пластической стадии, и более широкая, матовая, зона скалывания. При резке толстого материала получается S-образная форма скола.

Различные способы резки листового металла и типы режущих инструментов приведены в табл. 8.1

Таблица 8.1. Способы резки листовых материалов

Тип ножниц и схема

Рабочие элементы режущих инструментов

Основное применение

1

2

3

Гильотинные и рычажные

Угол наклона:

для гильотинных ножниц φ = 2 ÷ 6°;

для рычажных ножниц: φ = 7 ÷ 12°

Угол резания: = 75 ÷ 85° Задний угол y = 2 ÷ 3°

Для упрощения заточки ножей допускается: = 90° и y = 0

Зазор между ножами от 0,05 до 0,2 мм

Резка листовых материалов на полосы или искусственные заготовки. Толщина режущегося материала, до 40 мм (в зависимости от типа ножниц).

Дисковые (с параллельными осями)

Угол захвата а <

Заход ножей b = (0,2 ÷ 0,3) S Размер ножей (дисков):

для толстых материалов (S > 10 мм) D = (25 ÷ 30) S, h = 50 ÷ 90 мм;

для тонких материалов (S < 3 мм) D = (35 ÷ 50)S, h = 20 ÷ 25 мм

Резки листов на полосы, а также резки круглых (дисковых) заготовок с выходом на край листа. Толщина режущегося материала, до 30 мм (различные типы ножниц)

Дисковые (с наклонным нижним ножом)

Угол наклона y = 30 ÷ 40° Размеры ножей (дисков):

для толстых материалов (S > 10 мм) D = 20S, h = 50 ÷ 80 мм; для тонких материалов (S < 3 мм) D = 28S, h = 15 ÷ 20 мм

Резки полос и круглых дисковых и кольцевых заготовок. Толщина режущегося материала, до 30 мм (различные типы ножниц)

Дисковые (с наклонными ножами)

Зазор a ≤ 0,2 S Зазор b ≤ 0,3 S Размер ножей (дисков); для толстых материалов (S > 10 мм) D = 12S, h = 40 ÷ 60мм;

для тонких материалов (S < 5 мм) D = 20S, h = 10 ÷ 15мм;

Резки круглых, дисковых кольцевых и криволинейных заготовок с малым радиусом, толщиной до 20 мм. Криволинейная поверхность задней режущей грани обеспечивает свободный поворот материала

Многодисковые (с параллельными осями)

а

Угол резания 90e

Размеры ножей:

D = (40 ÷ 125) S,

h = 15 ÷ 30 мм

Перекрытие: b = ± 0,5 S;

зазор а = (0,1 ÷ 0,2) S

Для одновременного резания нескольких полос, а также для обрезки полос и ленты по ширине. Толщина материала до 10 мм (различные типы ножниц)

Вибрационные

Число ходов 2000 – 25 000 в минуту

Ход ножа 2-3 мм

Передний угол = 6 ÷ 7°

Угол створа φ= 24 ÷ 30°

Резка криволинейных заготовок по разметке или шаблонам с малым радиусом (до r = 15 мм). Толщина материала до 10 мм

Отрезные штампы

Передний угол β= 2 ÷ 3°

Угол створа φ= 0

Резки полос на штучные заготовки

Самая распространенная нарезка листов на гильотинных ножницах.

В цехах металлоконструкций и заготовительных цехах некоторых заводов производится резка сортового и профильного проката на специальных пресс-ножницах усилием до 1600 тс при наибольшем размере сечения 250х250 мм.

Определение усилий при резке ножницами делают по формулам, приведенным в табл. 8.2.

Учитывая наличие изгиба при резке, а также неравномерность толщины и притупления ножей, расчетное усилие увеличивают на 30% и полное усилие резания принимают равным = 1,3 , для чего в формулах вместо может быть принято = l, 3

На рис. 8.1 приведена схема резки листа гильотинными ножницами или ножом с наклонной режущей кромкой, на которой показаны графики местного (единичного) усилия резания.

Таблица 8.2. Определение усилий резания ножницами

Способ резки

Схема

Усилие резания, кгс

Параллельными ножницами

P = LS

Гильотинными ножницами

Дисковыми ножницами

Обозначения: – длина реза, мм; φ- угол створа ножниц, град; – сопротивление срезу, [ = (0,6 ÷ 0,8) ]; – глубина вдавливания ножей до момента скалывания, мм; – угол захвата роликовых ножниц, град.

На рисунке обозначены: – текущее усилие резания в точке А при погружении режущей кромки на глубину . В процессе резки положение графика перемещается по линии резки.

В производственных условиях усилия резания гильотинными ножницами обычно не подсчитывают, так как в паспорте ножниц имеются указания о предельной толщине и наибольшей длине разрезающихся стальных листов ( ≥ 45 ).

Рисунок 8.1. Схема резки листового металла на гильотинных ножницах

Процесс резки дисковыми ножницами осуществляется вращающимися круглыми ножами. Верхние и нижние дисковые ножи вращаются принудительно в разные стороны с одинаковой угловой скоростью. Разрезаемый материал, передвигается за счет трения металла о ножи.

Дисковые ножницы подразделяются по количеству ножей на одном диске (второй нож – неподвижный – выполнен в виде полосы и прикреплен к столу),

  • парнодисковые;

  • многодисковые.

В штамповочных цехах используются главным образом парно-дисковые и многодисковые ножницы (Далее “ножницы” – “Н.”; ).

Парнодисковые ножницы имеют два вращающихся ножа – верхний и нижний. Они бывают трех типов:

  • с параллельным расположением ножей (осей);

  • с одним наклонным ножем; двумя наклонными ножами.

Первая группа Н. (рис. 8.2, а) применяется для резки листов на полосы и для вырезки круглых заготовок с выходом на край листа (из материалов толщиной в основном от 2,5 до 30 мм) со скоростью резания от 20 до 5 м/мин . Скорость резки листов толщиной ниже 2,5 мм достигает 60 – 90 м/мин.

В парнодисковых ножниц угол захвата ф < 14° (10 – 14° или рад). Заход (перекрытие) ножей для стали, латуни а = (0,2 ÷ 0,3)S; для мягких металлов – меди а = (0,3 ÷ 0,5)S. Конструктивные размеры (D и Б) ножей принимаются в зависимости от толщины разрезаемого материала.

Угол скоса ножей для указанных толщин берется в пределах а = 1° ÷ 1° 30′( рад.). Наименьший диаметр заготовки, вырезанная для толщин от 2,5 до 20 мм Dз = 200 ÷ 950 мм.

Вторая группа ножниц с наклонным нижним ножом (рис. 8.2, б) применяется для резки полос и круглых дисковых и кольцевых заготовок из материалов толщиной S от 2,5 до 30 мм. Скорость резки от 20 до 5 м/мин. Угол наклона y = 30 ÷ 40° ( рад.). Угол скоса a = 1° 30′ ÷ 2° ( рад.). Наименьший диаметр заготовки, вырезанная Dз = 170 ÷ 800 мм.

Рисунок. 8.2. Схемы работы и конструктивные (рабочие) элементы ножей парнодисковых ножниц:

а – с параллельными осями,

б – с нижним наклонным ножом;

в – с двумя наклонными ножами.

Третья группа – ножницы с наклонным расположением верхнего и нижнего ножей (рис. 8.2, в) применяются для резки круглых, кольцевых и криволинейных заготовок с малым радиусом. Криволинейная поверхность задней режущей грани ножей обеспечивает свободный поворот материала. Толщина материала, разрезаемого такими Н. может быть до 20 мм, скорость резки от 10 до 1,25 м/мин. Угол скоса а = 6 ÷ 10° ( рад). Зазор Z1 ≤ 0,2S; зазор Z2 ≤ 0,3S. Наименьший диаметр заготовки, вырезанная Dз = 130 ÷ 600 мм.

Положение ножей устанавливается в зависимости от толщины разрезаемого материала.

Работа на таких Н. выполняется по разметке вручную или с помощью специальных приспособлений.

Производительность таких Н. при продольной резке листов больше производительности гильотинных ножниц, но они имеют тот же недостаток, что и полосы, отрезаемые ними: получают искривление и нуждаются в исправлении.

Для уменьшения искривления листов, при его выходе из дисков иногда дается небольшое смещение оси верхнего ножа относительно нижнего, или со стороны отрезаемой кромки, устанавливая нож меньшего диаметра. Точность резки такими ножницами может быть доведена до 8-го класса.

При замене ножей профильными роликами и, применяя соответствующие приспособления на этих машинах, можно также делать и различные профилировочные работы:

  • подсечка;

  • отбортовка;

  • закачка бортов

  • и т.д..

Многодисковые ножницы имеют несколько пар ножей (рис. 8.3, б). Они применяются для разрезки листов и лент в рулонах на полосы. Толщина материала, разрезаемого до 3 мм. Скорость резки 24 м/мин.

Количество одновременно устанавливаемых пар ножей зависит от того, на какое количество полос разрезается лист или лента, а также и от мощности ножниц. Число пар ножей берется на одну больше числа полос.

Расстояние между ножами устанавливают по необходимой ширине разрезанной полосы, с помощью мерных распорных колец. Для уменьшения искривления полос и образования заусенцев при резке на металлические распорные кольца насаждают резиновые кольцевые прижимы (рис. 8.3, а). Угол резания у ножей многодисковых ножниц δ = 90° ( рад.). Размер ножей может быть принят: D = (70 ÷ 40)S; Б = 15 ÷ 30 мм. Перекрытие а берется в зависимости от толщины в пределах от – 0,5 S до +0,5 S. Зазор Z1 = (0,1 ÷ 0,2) S (рис. 8.3, б.).

Производительность, качество поверхности среза и точность резки многодисковыми ножницами значительно выше, чем парно-дисковыми и гильотинными. Многодисковые ножницы обеспечивают (по ширине резки) 7-й класс точности. Качество и точность здесь достигают благодаря двустороннему резу по всей ширине полосы и надежном прижиме материала резиновыми кольцами в процессе резки.

Ножи изготавливаются из сталей тех же марок, что и ножи ножниц с параллельными и наклонными ножами.

Рисунок. Рис. 8.3. Многодисковые ножницы

а – схема расположения ножей и распорных колец;

б – рабочие элементы ножей.