پرس پانچ

پرس پانچ نوعی پرس ماشینی است که جهت ایجاد سوراخ در مواد خام استفاده می شود که میتواند بسیار ساده و قابل کنترل با نیروی دست باشد یا بسیار بزرگ ،دارای سنبه های متعدد،قابلیت سوراخ کاری قطعات پیچیده تر و بزرگ تر و همچنین قابلیت کنترل با کامپیوتر را داشته باشد(CNC).

دستگاه پانچ اتوماتیک در یک کارخانه چاقو سازی در چین

توضیحات

پرس های پانچ معمولاً دستگاه های بزرگی هستند که فریم فلزی و بیرونی آن ها یا به شکل C و یا به شکل H یا پرتال مانند(پل مانند)میباشد.پرس های C شکل دارای سنبه هیدرولیکی هستند که در بخش فوقانی دستگاه واقع است ؛اگرچه پرس های پورتال مانند دارای تعادل بهتری هستند و این خود به سنبه ای که دارای حرکت دورانی است کمک می کند تا پیچش و خیز کمتری را در بدنه فلزی منتقل کند .

پرس های C شکل دارای تخته هایی فلزی هستند که باعث قفل شدن مهار پایینی قالب می شود.پیچ های T شکل نیز برای قفل کردن قالب به بدنه استفاده می شود،از این رو تخته فلزی باید دارای شیار های T شکل باشد تا پیچ ها مورد نظر در آن قرار گیرند.این شیار ها خود در حالت کلی به صورت قطری و یا در سمت طول تخته فلزی قرار گرفته می شوند.این شیار های قطری و افقی در نهایت به یک چشمه دایروی در مرکز مستطیل تخته فلزی می رسند،این دایره به قدری بزرگ هست که میتواند یک بوش به همراه سوراخ خود را نیز در خود در جای دهد که در واقع وجود این دایره در کف تخته فلزی لزوم افتادن قطعه در پایین میز کار را پس از پانچ اثبات می کند.بالای قالب نیز توسط پیچ هایی به پیستون پرس هیدرولیک متصل شده که به این پیچ ها با قطر معین، shank نیز می گویند،در نتیجه قالب به طوری مهار شده است که بالای آن به بالای پیستون و پایین آن به پایین تخته فلزی قفل شده است ؛ همچنین بخش فوقانی و تحتانی قالب نیز در ستون هایی که به عنوان guide استفاده می شوند حرکت می کنند تا عملیات پانچ کردن را ایمن سازند.

به طور کلی قالب همیشه مقداری بالا تر از تخته فلزی قرار می گیرد و این کار معمولاً توسط قرار دادن 2عدد تخته چوب هم اندازه به طور موازی انجام می شود. دلیل انجام این کار این است که هنگام پرس کاری تمام ضایعات لزوماً از حفره بوش اصلی دفع نمی‌شوند و همچنین ممکن است که حفره پانچ شده در تمام طول یک نوار فلزی باشد پس در نتیجه برای راحتی حرکت نبز این قطعات باید به صورت موازی طول قرار بگیرند تا به قالب نیز خسارتی وارد نشود.

در بعضی از پرس های سنگین با توناژ بالا ، سنبه متحرک دارای یک حفره ضخیم T شکل می باشد که برای قفل کردن قسمت بالایی قالب یا bolster بالایی استفاده می شود؛در این موارد استوانه رزوه شده یا همان shank بر روی قالب قرار ندارد و بست ها به صورت مکانیکی (توسط آچار) و یا توسط دستگاه های مکانیکی بادی دیگر بسته می شوند.

سوراخ پانچ شده:بهترین نتیجه برای 70 درصد برش سطح و تلرانس و لقی کم.

بر روی میز دستگاه های پرس کله دار (turret type)،برس ها و گرداننده هایی قرار دارد که اصطکاک را برای حرکت قطعات ورق کاری شده به حداقل می رساند. این برس ها به علت سطح نرم تر نیز از خش برداشتن قطعه های براق و آلومینیومی نیز جلوگیری می کنند.

یک دستگاه پرس معمولاً توسط پارامتر های زیر شناخته می شود:

• نوع فریم(C یا H)
• مکانیزمی که قدرت را به پیستون انتقال می دهد(مکانیکی،الکترومکانیکی و یا هیدرولیکی)
• سایز قسمت کاری(مثلاً 2500x1500 mm)
• تک مرحله ای یا چند مرحله بودن (progressive)
• نرخ نیرو(به عنوان مثال 20 تن)
• نوع ابزارگیر و ظرفیت آن (مثلاً از نوع گردان و با ظرفیت 34 ابزار)
• سرعت و کارایی (معمولاً بر اساس سرعت کورس و ضخامت حفره بیان می شود مثلاً 25 و ضخامت 1mm)
• سرعت حرکت بدون بار یا بدون شوک(بر اساس سرعت و جابجایی نوک پیستون)
• حداکثر وزن قطعه کاری
• قابلیت های ایمنی
• میزان مصرف انرژی و توان
• نرم‌افزار مورد نیاز برای راه اندازی و کار کردن بوسیله کامپیوتر در صورت امکان
  

مجموعه قالب

مجموعه قالب ها از تعدادی قسمت پانچ کن(نری) و پانچ گیر(مادگی) تشکیل می شود که زمانی که در یک دیگر پرس می شوند،حفره ای را در قطعه ایجاد می کنند (که گاهی وقت ها باعث خراب شدن قطعه نیز می شود).پانچ ها و قالب ها قابلیت جدا شدن را دارند ؛ زمانی که پانچ به پیستون متصل شده است ، پیستون بوسیله حرکت خطی عمودی ، بالا و پایین می شود و این نیرو پانچ را به داخل قالب فشار میدهد تا قطعه کاری سوراخ شود.

سیستم قالب تعویض سریع(چپ:قالب ، جلو:پانچ ، نگه دارنده بخش های پانچ ، عقب:بدنه قالب ، راست : راهنمای پانچ )

محور

تخته فلزی اغلب ماشین ها را با دو محور X , Y یا همان مولفه های مختصات شبکه بندی می کنند که این کار جهت برنامه دهی و حرکت ماشین های CNC controlled استفاده می شود.بسته به ابعاد ماشین،تخته فلزی،وزن قطعه مورد نظر برای ورق کاری، موتور هایی که جهت حرکت این میز در محور های گفته شده استفاده می شوند در ابعاد و قدرت متفاوت خواهند بود.ماشین های با مدل قدیمی تر دارای موتور DC هستند اما با پیشرفت های کنونی در تکنولوژی ،بیشتر ماشین های جدید از موتور های AC بدون براش بهره می برند.

مرحله کنترل توسط اتوماسیون CNC

برای شروع کار کنترلر به درایو های موتور پیغام می دهد که میز را در جهات مختلف X,Y حرکت دهد تا به مکان مورد نظر برسیم.بعد از تثبیت موقعیت،کنترلر عملیات پانچ کردن را بوسیله بالا و پایین کردن پیستون از نقطه مرگ بالا تا نقطه مرگ پایین بر روی سطح قطعه ادامه می دهد.(کلمه مرگ بالا و مرگ پایین در گذشته برای پرس های قدیمی با کلاچ های هیدرولیک و پنوماتیک استفاده میشد اما امروزه نیز در این پرس ها به جای کلمه نقطه انتهایی کورس بالا و پایین استفاده می شود)

در حرکت پیستون از مرگ بالا به مرگ پایین ،پانچ به قطعه وارد می شود،آن را به داخل قالب فشار می دهد و درنهایت شکل مورد نظر را با توجه به نوع پانج و قالب بر روی قطعه ایجاد می کند.قسمتی از قطعه که بریده میشود از قالب و نگه دارنده ها به سمت پالت ضایعات قرار گرفته در زیر دستگاه پرتاب می شود. پس از این مرحله و دوباره قرار گیری پیستون در نقطه مرگ بالا ، سیگنالی به کنترلر فرستاده می شود تا این چرخه را از نو تکرار کند.
پرس پانچ برای تولید انبوه استفاده می شود.زمان هر چرخه حتی گاهی به حدود میلی ثانیه نیز می رسد و بهره وری یک ماده نیز توسط محاسبه درصد بخش استفاده شده به بخش دورریز از ورق به دست می آید و همچنین طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر این بازده را با افزایش تعداد الگو ها در مساحت به حداکثر مقدار خود نسبت به روش های دیگر میرساند.

نوع محرکه

چرخ طیار

بیشتر پرس های پانچ امروزه هیدرولیکی هستند.در گذشته اگرچه ماشین ها دارای محرک مکانیکی بودند،این بدان معنی بود که قدرت منتقل شده به پیستون توسط یک چرخ طیار بسیار بزرگ که به صورت دائمی میچرخید،تامین می شد. چرخ طیار توسط بازویی به اسم pitman پیستون را حرکت می داد.در قرن نوزدهم میلادی، نیروی محرکه چرخ طیار ها توسط تسمه هایی از جنس چرم که به تعدادی شفت متصل بودند که در نهایت به یک نیروگاه بخار ختم می شد. امروزه به علت تکنولوژی گسترده این چرخ طیار ها بوسیله موتور ها نیروی محرکه خود را تامین می کنند.

پرس های پانچ مکانیکی

پرس های پانچ مکانیکی به دو دسته متفاوت تقسیم می شوند؛ بسته به نوع کلاچ و ترمزی که سیستم از آن بهره می برد. پرس های قدیمی تر،دور کامل هستند یعنی تعداد دور کاملی از چرخ طیار لازم است طی شود تا دستگاه متوقف شود.پرس های تمام دور کلاچ دار بسیار خطرناک هستند و به همین دلیل در بسیاری از کشور ها ،غیر قانونی محسوب میشوند مگر در حالتی که قسمت اعمال فشار کاملاً حفاظ دار و منزوی شده باشد.این به این دلیل است که پرس های ترمز دار توسط حفره ها و لغزنده هایی(dogs)متناسب با آن ها کنترل میشوند که می توانند پیستون را در هر نقطه از مسیر رفت و برگشتی متوقف کنند اما در پرس ها کلاج دار نقطه توقف یکتاست و آن نقطه مرگ بالا می باشد.ماشین های پرسی جدید ،دارای حرکت دورانی ناقص (partial revolution) هستند که با ترمزی شبیه به ترمز کامیون های تجاری همراه می شوند.زمانی که هوا تزریق می شود،ترمزی به شکل بند گسترده می شود و به چرخ طیار اجازه چرخش می دهد.وقتی که مکانیزم را متوقف می کنیم ،هوا فشرده می شود و باعث بازشدن کلاج و بسته شدن سیستم ترمز می شود،که این خود به متوقف شدن پیستون در هر نقطه از مسیر دورانش می انجامد.پرس های جدید معمولاً از ترکیبی از سیستم های کلاج دار و ترمز دار بهره میبرند که ضمن ایجاد امنیت کاری بیشتر ، دارای دو شیر امنیتی هوا میباشند که اولاً کلاج را آزاد میکند، همچنین توقف را برروی فنر ها بسیار متعادل تر به اجرا می رساند.

پرس های پانچ هیدرولیک

پرس های پانچ هیدرولیک،که در آن ها برای انتقال نیرو به پیستون از یک سیلندر هیدرولیکی به جای چرخ طیار استفاده می شود،بر دو نوع کنترل شونده توسط شیر و یا فیدبک گرفته شده از شیر هستند.ماشین هایی که توسط شیر کنترل می شوند معمولا اجازه ی عملیات تک کورسه را صادر می کنند که به پیستون اجازه میدهد تا در هر زمان که دستور گرفت به بالا یا پایین حرکت کند.سیستم های با کنترل فیدبک به پیستون اجازه می دهند تا در هر موقعیت دلخواه که فرمان داده شد قرار بگیرد؛از مزیت های این روش میتوان به ایجاد کنترل بیشتر بر روی کورس پیستون و همچنین افزایش نرخ پانچ کردن در واحد زمان اشاره کرد چرا که دیگر نیازی به طی شدن کامل کورس نیست و کنترل بهتری بر روی سرعت و موقعیت در دسترس است.

پرس های پانچ مجهز به هدایت سروو

پرس های پانچ سروو از دو درایو AC که مستقیما به شافت متصل شده اند، بهره می برند.این سیستم ها سادگی سیستم های سنتی کلاچ و ترمز را با سرعت سیستم های هیدرولیکی ترکیب کرده و سیستمی منحصر به فرد ارائه می دهند که به بهره وری بالاتر،قابلیت اعتماد بیشتر و هزینه های تولید کمتر می انجامد.یک سیستم پرس سروو،هیچ گونه مکانیزم هیدرولیک پیچیده یا چیلر هایی که وظیفه خنک کردن را عهده دار باشند ،ندارد،در نتیجه هزینه نگه داری و تعمیر کمتری را متحمل می شوند.در ضمن در این نوع پرس ها می توانند انرژی را در بخشی از حرکت خود که شتاب منفی دارد،ذخیره کنند و این خود باعث صرفه جویی در مصرف انرژی در دراز مدت می شود.

برای مطالعه بیشتر

• Punching machine
• Punchcutting
• Hydraulic press
• Punched card
• Strip steel
• Sheet metal
• ورق کاری
• پرس پنوماتیک

منابع

• W. Hellwig, M. Kolbe: Spanlose Fertigung Stanzen: Integrierte Fertigung komplexer Präzisions-Stanzteile. Vieweg+Teubner Verlag, 10. edition, June, 2012, شابک ‎۳۸۳۴۸۱۸۰۲X
• {{citation | first1 = Robert H. | last1 = Todd | first2 = Dell K. | last2 = Allen | first3 = Leo | last3 = Alting | year = 1994 | title = Manufacturing Processes Reference Guide | publisher = Industrial Press Inc. | url = https://books.google.com/books?id=6x1smAf_PAcC | isbn = 0-8311-3049-0}
• Baines, Phil and Haslam, Andrew (2002). Type and Typography. Watson-Guptill. شابک ‎۰−۸۲۳۰−۵۵۲۴−۸.
• Smeijers, Fred (1997). Counterpunch: Making Type in the 16th Century, Designing Typefaces Now. Princeton Architectural Press. ISBN 0-907259-06-5.

کتاب شناسی

• Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994), Manufacturing Processes Reference Guide, Industrial Press Inc., ISBN 0-8311-3049-0.