Mikä on leikkauskone? Tyypit, käyttötarkoitukset ja miten se toimii

A leikkauskone on mekaaninen leikkauslaite, joka käyttää kaksi terävää terää, jotka liikkuvat toistensa ohitse metallilevyjen, levyjen ja muiden materiaalien leikkaamiseksi suorassa linjassa. Toisin kuin sahaus tai poraus, leikkaaminen tuottaa puhtaita, neliömäisiä leikkauksia ilman lämpöä tai lastuja, joten se on välttämätön laitteisto metallinvalmistuspajoissa, tuotantolaitoksissa ja rakennustyömailla maailmanlaajuisesti.

Kone toimii yksinkertaisella periaatteella: yksi terä pysyy paikallaan, kun taas toinen liikkuu pysty- tai vaakasuunnassa leikkaakseen materiaalin läpi. Tämä prosessi on samanlainen kuin kuinka sakset leikkaavat paperia, mutta huomattavasti suuremmalla voimalla – teolliset leikkauskoneet voivat tuottaa 20-600 tonnin leikkauspaine koon ja kapasiteetin mukaan.

Kuinka leikkauskoneet toimivat

Leikkausprosessi sisältää neljä erillistä vaihetta, jotka tapahtuvat sekunneissa. Materiaali asetetaan ensin takamittaria vasten, mikä varmistaa tarkat leikkausmitat. Aktivoituna ylempi terä laskeutuu nopeasti ja kohdistaa keskitetyn voiman leikkauslinjaa pitkin, kun taas alaterä pysyy paikallaan.

Kun terät tarttuvat, ne luovat a leikkausalue, jossa plastinen muodonmuutos tapahtuu ennen materiaalin murtumista. Terän rako – joka on tyypillisesti asetettu 5 %:n ja 10 %:n välillä materiaalin paksuudesta – määrittää leikkauslaadun. Liian leveä rako luo karkeita reunoja; liian kapea aiheuttaa liiallista kulumista teriin.

Voimansiirtomenetelmät

Nykyaikaiset leikkauskoneet käyttävät kolmea ensisijaista käyttöjärjestelmää:

• Mekaaninen käyttö: Käyttää vauhtipyörää ja kytkinjärjestelmää, joka tarjoaa jopa 60 iskua minuutissa suuren volyymin tuotantoon
• Hydraulinen käyttö: Tarjoaa vaihtelevan nopeudensäädön ja tasaisen voiman koko leikkausiskun ajan, ihanteellinen paksummille materiaaleille
• Pneumaattinen käyttö: Yleinen pienemmissä koneissa kevyemmille materiaaleille, jotka tarjoavat nopeat vasteajat

Leikkauskoneiden tyypit

Giljotiinileikkurit

Giljotiinileikkurit edustavat yleisintä tyyppiä, ja niissä on pystysuora leikkuuterä, joka liikkuu suoraan alaspäin. Nämä koneet käsittelevät materiaaleja ohuet kalvot jopa 1 tuuman paksuisiin teräslevyihin . Leikkauskapasiteetti vaihtelee 4 jalan leveydestä yli 40 jalkaan, ja suurempia malleja löytyy teräspalvelukeskuksista ja laivanrakennuslaitoksista.

Alligaattorisakset

Leuan kaltaisen ulkonäön vuoksi nimetyt alligaattorisakset käyttävät saranoitua leikkaustoimintoa, jossa molemmat terät liikkuvat. Nämä koneet sopivat erinomaisesti metalliromun, rakenneteräksen ja epäsäännöllisen muotoisten materiaalien leikkaamiseen. Romutehoilla käytetään yleensä alligaattorisaksia käsittelyyn jopa 200 tonnia metallia päivässä , leikkaa helposti raudoituksen, putkien ja kulmaraudan läpi.

Penkkisakset

Penkkisakset ovat kompakteja, käsikäyttöisiä työkaluja, jotka soveltuvat kevyeen työhön. Työpöytään asennettuina ne leikkaavat tyypillisesti materiaaleja aina 16 mittariin asti. Pienet valmistusliikkeet ja LVI-urakoitsijat suosivat näitä siirrettävyyden ja nollakäyttökustannusten vuoksi.

Pyörivät sakset

Pyörivät leikkurit käyttävät pyöreitä teriä suorien reunojen sijaan, mikä mahdollistaa kaarevien ja epäsäännöllisten leikkausten tekemisen. Jatkuva leikkaus tekee niistä 40 % nopeampi kuin giljotiinileikkurit tiettyihin sovelluksiin, erityisesti auto- ja ilmailuteollisuudessa, joissa vaaditaan monimutkaisia muotoja.

Teolliset sovellukset ja materiaalit

Leikkuukoneet käsittelevät monenlaisia materiaaleja useilla teollisuudenaloilla. Autoteollisuudessa leikataan koripaneeleja ja rakenneosia alumiinista ja lujasta teräksestä. Laiteteollisuus luottaa saksien valmistukseen yli 15 miljoonaa jääkaappi- ja pesukonepaneelia vuosittain yksin Pohjois-Amerikassa.

Materiaalien yhteensopivuus

Eri materiaalit vaativat tietyt teräkulmat ja välykset optimaalisen tuloksen saavuttamiseksi:

• Pehmeä teräs: Yleisimmin leikattu materiaali, joka vaatii normaalin terävälyksen 6-8 % paksuudesta
• Ruostumaton teräs: Vaatii terävämpiä teriä ja 10-12 % välystä työkarkaisuominaisuuksien ansiosta
• Alumiini: Käyttää leveämpiä välyksiä (12-15%) ja pienempiä leikkauskulmia materiaalin tarttumisen estämiseksi
• Kupari ja messinki: Edellyttää usein terän vaihtoa niiden hankaavan luonteen vuoksi

Rakennusyritykset käyttävät kannettavia leikkauslaitteita kattopaneelien, sivuraideiden ja metallisten terassien leikkaamiseen paikan päällä. LVI-urakoitsijat prosessoivat kanavat 24-kokoisesta galvanoidusta teräksestä tuhansia tarkkoja leikkauksia projektia kohden synnyttämättä kipinöitä tai kuumuuden aiheuttamia vyöhykkeitä.

Edut vaihtoehtoisiin leikkausmenetelmiin verrattuna

Leikkaus tarjoaa selkeitä etuja verrattuna plasmaleikkaukseen, laserleikkaukseen tai sahaukseen. Prosessi tuottaa nolla lämpövaikutusaluetta , säilyttää materiaalin ominaisuudet leikattua reunaa pitkin. Tämä tekee leikkaamisesta ihanteellisen sovelluksissa, joissa lämpövääristymä vaarantaisi osan tarkkuuden tai joissa tarvitaan myöhempää hitsausta.

Käyttökustannukset pysyvät merkittävästi alhaisemmat kuin lämpöleikkausmenetelmät. Hydraulinen leikkuri kuluttaa käytön aikana noin 15 kilowattia, kun taas vastaava laserleikkuri 30-50 kilowattia. Yli vuoden toiminta, tämä tarkoittaa 8 000–12 000 dollaria energiansäästönä kahdessa vuorossa päivittäin toimiviin tiloihin.

Nopeusedut näkyvät suurvolyymituotannossa. Nykyaikaiset CNC-leikkurit suorittavat leikkauksen 2-3 sekunnissa, mukaan lukien materiaalin paikannus. Saman osan laserleikkaus voi kestää 8-12 sekuntia, mikä vähentää suorituskykyä 60-70%. Valmistajille, jotka valmistavat tuhansia identtisiä osia, tämä tehokkuus vaikuttaa suoraan kannattavuuteen.

Tärkeimmät komponentit ja ominaisuudet

Takamittarijärjestelmä

Takamittari asettaa materiaalin tarkasti ennen leikkaamista. Nykyaikaiset CNC-takamittarit saavuttavat toistettavuus ±0,004 tuuman sisällä , joka on välttämätöntä tiukkojen toleranssien ylläpitämiseksi tuotantoajojen aikana. Moniakseliset takamittarit mahdollistavat kulmikkaat leikkaukset ja monimutkaiset osien geometriat ilman manuaalista uudelleenasemointia.

Terän rakenne

Leikkuuterät koostuvat tyypillisesti työkaluteräksestä, jonka kovuus on 58-62 HRC. Korkean tuotannon ympäristöissä käytetään teriä, joissa on karkaistut terät tai kovametallireunat, jotka kestävät 5-10 kertaa pidempään kuin tavallinen työkaluteräs. Nelipuoliset käännettävät terät vähentävät seisokkeja, koska käyttäjät voivat kääntyä uusiin leikkuureunoihin ilman, että terää irrotetaan.

Turvajärjestelmät

Nykyaikaisissa leikkauskoneissa on useita OSHA:n ja kansainvälisten standardien edellyttämiä turvaominaisuuksia. Valoverhot havaitsevat käyttäjän tunkeutumisen ja pysäyttävät terän liikkeen millisekunneissa. Kahden käden ohjaimet estävät tahattoman aktivoinnin, kun taas terä suojaa käyttäjää lentäviltä roskilta ja puristuspisteiltä.

Oikean leikkauskoneen valinta

Sopivan leikkausvälineen valinta riippuu useista tekijöistä. Materiaalin paksuus määrittää vaaditun tonnimäärän – yleissääntö arvioi 1 tonni voimaa tuumaa kohti pehmeää terästä neljännes tuuman paksuudella. Kauppa, joka leikkaa säännöllisesti 10 jalkaa leveää neljännestuuman terästä, tarvitsee vähintään 120 tonnin leikkausvoiman.

Tuotantomäärä vaikuttaa siihen, onko mekaaninen vai hydraulinen käyttö järkevää. Mekaaniset leikkurit maksavat aluksi 20-30 % vähemmän, mutta toimivat kiinteillä nopeuksilla. Hydrauliset mallit tarjoavat säädettävän nopeudensäädön ja helpomman huollon, mikä oikeuttaa korkeammat hinnat monivuoroisissa tiloissa.

Tarkkuusvaatimukset määräävät, tarvitaanko CNC-ohjauksia. Manuaaliset takamittarit riittävät karkeaan leikkaamiseen ja romun käsittelyyn, jolloin saavutetaan noin ±0,030 tuuman toleranssit. Tiukempia eritelmiä vaativat osat tarvitsevat CNC-paikannusta, mikä lisää 15 000 - 50 000 dollaria konekustannuksiin, mutta eliminoi mittausvirheet ja lyhentää asennusaikaa 75 %.

1. Laske tarvittava materiaalin suurin paksuus ja leveys
2. Määritä tuotantomäärä ja tarvittava sykliaika
3. Arvioi sovelluksiesi toleranssivaatimukset
4. Harkitse käytettävissä olevaa lattiatilaa ja virtalähdettä
5. Arvioi pitkän aikavälin huolto- ja teränvaihtokustannukset

Huolto- ja käyttönäkökohdat

Oikea huolto pidentää leikkausikää ja säilyttää leikkauslaadun. Hydraulineste tulee vaihtaa aina 2000 käyttötuntia tai vuosittain sen mukaan, kumpi tulee ensin. Likaantunut neste aiheuttaa epäsäännöllisen mäntimen liikkeen ja vaurioittaa tiivisteitä, mikä johtaa kalliisiin korjauksiin, joiden keskiarvo on 3 000–8 000 dollaria.

Terän teroitusvälit riippuvat materiaalityypistä ja tuotantomäärästä. Mietoa terästä leikattaessa terät vaativat tyypillisesti teroituksen 40 000-60 000 leikkauksen jälkeen. Ruostumaton teräs vähentää tämän 20 000-30 000 leikkaukseen lisääntyneen kulumisen vuoksi. Ammattimainen teroitus maksaa 200–400 dollaria per teräsarja, mutta palauttaa suorituskyvyn lähes uuteen kuntoon.

Päivittäisissä tarkastuksissa tulee varmistaa oikea teräväli, takamittarin tarkkuus ja turvajärjestelmän toiminta. Viikoittainen voiteluaine, kulutuslevyt ja kääntöpisteet ehkäisevät ennenaikaista kulumista. Ennaltaehkäisevän huollon aikatauluja toteuttavat laitokset raportoivat 60 % vähemmän odottamattomia seisokkeja verrattuna niihin, jotka tekevät vain reaktiivisia korjauksia.