Se hai mai lavorato nello stampaggio dei metalli, sai che non c'è niente di più frustrante di una serie di parti stampate che dovrebbero essere identiche, ma finiscono con strane incongruenze dimensionali, piegature fuori angolo o fori che non si allineano con l'utensileria. Essendo stato dal lato dell'offerta di presse a manovella con telaio Gap (potresti anche sentirle chiamate presse a manovella con telaio a C, che è fondamentalmente la stessa cosa per i nostri scopi), mi viene chiesto continuamente: perché anche le parti stampate di fascia alta a volte mancano l'obiettivo? Dopo aver risolto i problemi con centinaia di officine di stampaggio negli ultimi dieci anni, ho visto tutti i possibili colpevoli, e molti di loro si ricollegano direttamente al modo in cui funziona la macchina da stampa stessa, oltre ad alcuni piccoli errori che sono facili da ignorare finché non iniziano a rovinare le parti.
Cominciamo dalla pressa stessa, perché è la base di ogni lavoro di stampaggio. Non tutte le presse con telaio a C sono uguali e scegliere quella sbagliata per il tuo pezzo diminuirà la precisione prima ancora di eseguire il primo pezzo. Ad esempio, se stai stampando parti di grandi dimensioni che necessitano di utensili che si estendono lateralmente, un telaio a C standard potrebbe non darti spazio sufficiente, ma un modello a gola profonda funzionerebbe: aspetta, in realtà è un buon esempio: se prendi una pressa con telaio a C a manovella singola standard (controlla qui: C-Frame Single Crank Press) per una parte imbutita che necessita di una portata maggiore, il telaio si fletterà sotto carico e quella flessione si traduce direttamente in parti leggermente più corte o con pareti che magra. Lo stesso vale per un tonnellaggio troppo piccolo della pressa: se la tua parte necessita di 50 tonnellate di forza e la esegui su una pressa da 30 tonnellate, non stai solo rischiando di danneggiare la pressa, ma non stai applicando una forza abbastanza costante per formare completamente la parte, portando a dimensioni incoerenti ad ogni ciclo.
Il design della pedivella è un altro grande. Presse a doppia manovella e a manovella singola: ho notato che molti nuovi proprietari di negozi li mescolano. Una pressa a manovella singola è più semplice, più economica, ideale per parti più piccole e poco profonde, ma presenta un po' di "oscillazione" durante la rotazione della manovella, soprattutto nella parte inferiore della corsa. Per le parti che necessitano di tolleranze ristrette (come staffe automobilistiche o alloggiamenti elettronici), 0,001 pollici di oscillazione potrebbero non sembrare molto, ma ammontano a oltre 1.000 parti. Le presse a doppia manovella, d'altra parte, hanno due manovelle che lavorano in sincronia, quindi eliminano quell'oscillazione rotazionale: puoi vederlo qui: C-Frame Double Crank Press. Il compromesso? Sono un po' più costosi, ma per le corse ad alta tolleranza, quella stabilità extra non è negoziabile. Inoltre, l'usura meccanica della pedivella e dei cuscinetti nel tempo è un killer silenzioso. Se non si eseguono controlli mensili e non si sostituiscono le boccole usurate o i perni di manovella, la lunghezza della corsa può iniziare a variare di migliaia di pollici e le parti seguiranno l'esempio. Alcuni negozi si sono rivolti a noi con macchine da stampa vecchie di 10 anni e senza manutenzione, e abbiamo dovuto guidarli attraverso piccole soluzioni che hanno risolto i loro problemi di precisione dall'oggi al domani.
Successivamente, la rigidità del telaio: questo è il pane quotidiano delle presse a telaio Gap. L'intera forma a "C" significa che il telaio si apre leggermente quando si applica il tonnellaggio, giusto? Si chiama “deflessione del telaio” e anche un buon telaio si fletterà leggermente sotto pieno carico. Ma se il tuo telaio è realizzato in acciaio sottile o è stato lavorato male, la deflessione è molto più elevata ed è incoerente perché dipende da dove è posizionato l'utensile. Ad esempio, se esegui una parte con gli strumenti impostati fino alla parte anteriore del telaio, la deflessione è maggiore rispetto a quando la imposti al centro, quindi le parti dalla parte anteriore della macchina da stampa saranno leggermente diverse dalle parti dal centro. Ecco perché le presse per gola profonda (vedi qui: C-Frame Deep Throat Press) sono progettate per ridurre al minimo questa deflessione irregolare: hanno un rinforzo extra lungo la gola per mantenere il telaio rigido anche quando l'attrezzatura è estesa. Se la tua macchina da stampa attuale mostra dimensioni delle parti irregolari da un lato all'altro o da davanti a dietro, la prima cosa che controllerei è la rigidità del telaio, non gli strumenti (vedo che i negozi perdono ore a cambiare gli strumenti solo per rendersi conto che il problema è la stampa).
Ora parliamo delle parti della pressa che muovono il pistone: il sistema di azionamento e la guida del pistone. Il pistone è la parte che spinge l'utensile verso il basso, quindi se non si muove direttamente su e giù, le tue parti saranno staccate. Nelle presse meccaniche più vecchie, le guide del pistone possono usurarsi, lasciando un gioco laterale in modo che il pistone si sposti a sinistra o a destra mentre si muove. Il gioco laterale cambia nel punto in cui l'utensile colpisce il pezzo grezzo, causando fori inclinati o curve irregolari. Le presse più recenti sono dotate di guide lineari del pistone, che sono molto più precise, ma necessitano di una lubrificazione regolare: salta il controllo settimanale del lubrificante e otterrai un attrito che fa muovere il pistone in modo incoerente. Inoltre, qualcosa che vedo spesso: carichi sbilanciati. Se si posiziona una parte pesante su un lato dell'attrezzatura, il pistone si sposta sotto il peso e, anche se si tratta di uno spostamento minimo, rovina la parte. La soluzione consiste nel centrare sempre l'attrezzatura e il pezzo grezzo nel percorso di carico della macchina da stampa, senza eccezioni.
Aspetta, dovrei menzionare le presse meccaniche rispetto ad altri tipi qui perché molte persone non si rendono conto della differenza. Le nostre presse meccaniche con telaio a C (qui: pressa meccanica con telaio a C) utilizzano un volano e una frizione per trasferire l'energia, il che è estremamente coerente per le tirature ad alto volume, ma se la frizione scivola, questo è un enorme killer della precisione. Se la frizione non si innesta completamente a ogni ciclo, il pistone potrebbe fermarsi 0,002 pollici più in alto o più in basso rispetto all'ultima corsa, causando parti sottoformate (se si ferma in alto) o sovrastampate (se si ferma in basso). D'altro canto, le presse idrauliche utilizzano fluidi, quindi la loro forza è regolabile, ma hanno una maggiore deflessione sotto carico, motivo per cui le meccaniche sono migliori per tolleranze strette. Ma anche la migliore pressa meccanica non è in grado di superare una frizione usurata o una regolazione errata della frizione: controlla mensilmente la pressione dell'aria della frizione (se hai una frizione pneumatica) e regolala secondo le specifiche del produttore, non su ciò che sembra corretto.
L'attrezzatura è ovvia, ma continuo a vedere i negozi considerare i problemi di precisione come “usura degli utensili” quando in realtà sono legati alla stampa. Ma siamo sinceri: gli utensili smussati o disallineati rovineranno le parti, non importa quanto sia buona la tua pressa. Se i punzoni sono scheggiati o le matrici sono usurate in alcuni punti, la parte si assottiglierà in modo non uniforme o presenterà bave che alterano le dimensioni. Ma anche gli utensili nuovi di zecca possono causare problemi se non sono allineati con il pistone della macchina da stampa. Se l'attrezzatura non è perfettamente parallela al piano della pressa, ogni volta che si stampa una parte, questa viene pressata ad angolo, portando a lati inclinati o caratteristiche fuori centro. Si tratta di una soluzione rapida: la maggior parte dei negozi utilizza un comparatore per verificare il parallelismo, ma scommetto che il 30% dei negozi di stampaggio che ho visitato non lo fa regolarmente. Inoltre, dimensione del pezzo grezzo e consistenza del materiale: se si utilizzano pezzi grezzi con spessori leggermente diversi, la forza di stampaggio varia, quindi le dimensioni della parte finale cambiano. Lo stesso vale per la durezza del materiale: se passi a un lotto di acciaio più duro del precedente, potrebbe essere necessario regolare il tonnellaggio della pressa per mantenere la parte precisa. Molti negozi saltano i test sui lotti di materiali e questo è un fattore nascosto comune.
La velocità del ciclo è un'altra cosa di cui la gente non parla. Quando si eseguono volumi elevati, si è tentati di aumentare la velocità della macchina da stampa per ottenere più parti all'ora, ma andare troppo velocemente compromette la precisione. Perché? Perché a velocità più elevate, il pistone ha meno tempo per impegnare completamente l'attrezzatura e formare la parte in modo uniforme. Inoltre, il volano delle presse meccaniche impiega una frazione di secondo per raggiungere la massima velocità: se inizi a stampare prima che abbia raggiunto la velocità, la forza è incoerente. Di solito consiglio di funzionare all'80% della velocità massima della macchina da stampa per lavori con tolleranza elevata. Se hai bisogno di tempi di ciclo più rapidi, ottieni una pressa a velocità più elevata, non spingere quella attuale oltre il suo punto ottimale.
L'espansione termica potrebbe sembrare casuale, ma è un vero problema, soprattutto con le parti metalliche. Quando una pressa funziona tutto il giorno, il telaio, il pistone e gli utensili si riscaldano leggermente: il metallo si espande quando è caldo, quindi la distanza tra il pistone e il basamento cambia, portando a parti leggermente più spesse o più sottili di quanto lo fossero al mattino. Ad esempio, se stai stampando una parte che necessita di un diametro interno specifico, un'espansione di 0,005 pollici del pistone potrebbe rendere l'ID troppo piccolo. La soluzione? Esegui alcune parti di prova per 10 minuti prima della produzione per consentire alla pressa di stabilizzarsi, quindi regola l'altezza dello stampo per compensare la leggera espansione. Molte officine iniziano subito la produzione e si chiedono perché le prime 50 parti sono diverse dalle ultime 500 e la dilatazione termica è solitamente il colpevole.
Ultimo ma non meno importante, errore dell'operatore. Lo so, sembra banale, ma è molto più comune di quanto si pensi. Cose come non caricare il pezzo grezzo esattamente nello stampo, non controllare l'altezza dello stampo tra una passata e l'altra o ignorare piccoli segnali di avvertimento come strani rumori provenienti dalla stampante. L'anno scorso ho avuto un cliente che riceveva il 10% delle parti con fori disallineati e si è scoperto che l'operatore girava in modo errato il pezzo grezzo ogni 50 parti. Un altro negozio stava saltando i controlli dell'altezza dello stampo perché impiegava "troppo tempo" e dopo una settimana lo stampo si era spostato di 0,003 pollici, rovinando un intero lotto di parti. Addestrare l'operatore a individuare piccoli problemi e ad attenersi a una lista di controllo regolare (lubrificazione, controllo dell'allineamento del pistone, conferma del posizionamento degli strumenti) contribuisce notevolmente a mantenere le parti precise.
In fin dei conti, la precisione delle parti stampate è il risultato di un lavoro di squadra tra pressa, attrezzature, materiale e operatore. Se hai a che fare con problemi di precisione costante, inizia chiedendoti: ho scelto la pressa con telaio a C giusta da parte mia? Ho eseguito la manutenzione regolare della pedivella, delle guide del pistone e della frizione? I miei strumenti sono allineati e in buona forma? Queste sono le nozioni di base che saltano tutto il gergo fantasioso. Se stai cercando una pressa costruita per tolleranze strette, sia che tu abbia bisogno di una manovella singola per piccole tirature, di una doppia manovella per alta precisione, di una gola profonda per pezzi di grandi dimensioni o di una pressa meccanica affidabile per grandi volumi, possiamo aiutarti a trovare la soluzione giusta. Smetti di indovinare perché le tue parti non funzionano e lavoriamo sulla configurazione per ottenere la precisione necessaria per le tue corse.
RIFERIMENTI
- Associazione per la tecnologia dello stampaggio dei metalli. (2021). Fattori che regolano la precisione delle parti nelle operazioni di stampa meccanica. Giornale dell'industria dello stampaggio, 45(2), 112-127.
- Smith, JD (2019). Deflessione del telaio nelle presse a manovella con telaio con gap: misurazione e mitigazione. Giornale internazionale della tecnologia di produzione, 101(3), 897-908.
- Associazione Manutenzione Stampa. (2022). Lista di controllo della manutenzione preventiva per presse meccaniche per stampaggio. Digest sulla manutenzione industriale, 18(4), 42-48.
- Lee, S. e Park, H. (2020). Effetti termici sull'allineamento del pistone e sulla precisione delle parti nello stampaggio di grandi volumi. Giornale di ingegneria di precisione, 24(1), 56-63.
