Гибочный инструмент для листового металла представляет собой комплект оснастки, устанавливаемой на гибочный пресс. Набор рабочих элементов определяет геометрию получаемого профиля и точность изгиба по всей длине заготовки.
Виды гибочного инструмента
Пуансоны и матрицы для листогибочных прессов
Основными элементами гибочная оснастка являются пуансоны и матрицы. Пуансон — верхняя часть инструмента, которая воздействует на лист и задаёт внутренний радиус гиба. Матрица устанавливается на нижней балке пресса и формирует внешний контур изгиба. Форма канавки матрицы может быть V-образной, U-образной или с утолщением для предотвращения вдавливания. Высота пуансона варьируется от 40 до 250 мм в зависимости от серии инструмента (европейский, американский или азиатский стандарт хвостовика).
Гибочные вальцы и специализированная оснастка
Для получения цилиндрических и конических обечаек используют гибочные вальцы — трёх- или четырёхвалковые устройства, работающие по принципу последовательной деформации. Специализированная оснастка включает в себя:
- пуансоны с гофрой для отбортовки;
- матрицы с выступом для зиговки;
- сегментные вставки для гибки коробчатых деталей.
Материалы и технологии изготовления
Инструментальные стали и их термообработка
Корпус пуансонов и матриц изготавливают из легированных инструментальных сталей, преимущественно марок 90CrMoV8, 60CrMoV12 или X155CrVMo12-1. Термообработка включает закалку при температуре 1020–1040 °C с последующим двух- или трёхкратным отпуском. Твёрдость рабочей поверхности после термообработки составляет 58–62 HRC. Для высоконагруженных операций применяют быстрорежущие стали (HSS) с рабочей твёрдостью до 64 HRC.
Защитные покрытия для повышения износостойкости
Для снижения коэффициента трения и предотвращения адгезии (налипания) материала заготовки на инструмент наносят упрочняющие покрытия:
- нитрид титана (TiN) — золотистое покрытие, твёрдость до 2300 HV, снижает абразивный износ;
- карбонитрид титана (TiCN) — серо-голубое покрытие, твёрдость до 3000 HV, стойкое к ударным нагрузкам;
- алмазоподобное покрытие (DLC) — твёрдость до 5000 HV, минимальный коэффициент трения (0,1–0,15).
Критерии выбора гибочного инструмента
Зависимость радиуса и угла пуансона от толщины металла
Радиус скругления вершины пуансона выбирают не менее минимально допустимого для заданной толщины и марки материала. Для конструкционной углеродистой стали минимальный радиус обычно составляет 1,2–1,5 толщины листа. Угол при вершине пуансона чаще всего 85° (для гибки под 90° с учётом пружинения) или 30°–45° для острых углов. Точные значения радиуса и угла определяются по таблицам или результатам пробной гибки.
Влияние ширины раскрытия матрицы на гиб
Ширина раскрытия V-образной канавки матрицы (V) выбирается в зависимости от толщины листа (S). Рекомендуемые соотношения:
| Толщина листа S, мм | Рекомендуемая ширина раскрытия V, мм | Минимальный радиус гибки, мм |
|---|---|---|
| 0,5 – 1,0 | 6 – 8 | 0,8 – 1,0 |
| 1,5 – 2,0 | 10 – 12 | 1,5 – 2,0 |
| 2,5 – 3,0 | 16 – 20 | 2,5 – 3,0 |
| 4,0 – 5,0 | 24 – 32 | 4,0 – 5,0 |
При слишком узком раскрытии возрастает удельное давление на кромки матрицы, что приводит к вдавливанию и царапинам на заготовке. Чрезмерно широкое раскрытие увеличивает радиус гиба сверх номинала и снижает точность позиционирования.
Особенности эксплуатации и продление срока службы
Причины износа и способы их минимизации
Основные виды износа инструмента:
- абразивный — истирание рабочей кромки частицами оксидов с поверхности листа;
- адгезионный — налипание частиц металла на пуансон с последующим отрывом и образованием микровыкрашиваний;
- усталостный — появление трещин под действием циклических нагрузок.
Для снижения скорости износа используют регулярную смазку поверхности инструмента (консистентные или распыляемые смазки на минеральной основе), а также периодическое перешлифовывание рабочих кромок для восстановления геометрии. Признаками необходимости замены служат появление заусенцев на гибе, увеличение разброса углов в партии деталей и износ канавки матрицы более 0,1 мм по глубине.
Компенсация пружинения и настройка параметров гибки
Пружинение — упругое восстановление формы листа после снятия усилия пресса. Величина пружинения зависит от предела текучести материала, толщины и радиуса гиба. Для компенсации угол гибки закладывается на 3–8° больше требуемого. Настройка выполняется в следующем порядке:
- выполнить пробную гибку образца с номинальной геометрией пуансона и матрицы;
- измерить фактический угол полученной детали и вычислить разницу с требуемым;
- ввести поправку на угол в программе ЧПУ пресса или заказать пуансон с соответствующим уменьшенным углом при вершине.
Дополнительно для высокоточных деталей применяют метод гибки с нижним нажимом, когда пуансон внедряется в матрицу на заданную глубину, превышающую толщину листа, что снижает разброс углов в серии. Использование контроллера с функцией автоматической коррекции пружинения позволяет сократить время наладки инструмента на 30–50%.
