Vystřihování, děrování a vysekávání plechu

Stručný úvod do problematiky plošného zpracování plechů stříháním.

Dělení plechu, vysekávání plechu, děrování plechu je vedle CNC ohýbání plechu (ohraňování plechu) a svařování plechů (bodové svařování, odporové svařování, navařování svorníků) nejčastější technologií, jak se zpracovávají výrobky z plechu. Když se k tomu připočte automatizovaná CNC výroba a prášková lakovna, uspokojíte každého zájemce o zpracování plechu.

Vystřihování je asi nejrozšířenější zpracování plechů vůbec. Pomocí vystřihování vyrábíme jak polotovary pro další zpracování, ale také přímo koncové výroky. Děrování plechu a vysekávání plechů jsou příbuzné operace, které mají mnoho společného. Souhrnně se dají označit jako stříhání plechu.

Ve výrobě se přistupuje k dělení plechu jak za studena (zejména tenké plechy), tak za dosažení vyšších teplot, kdy je sice práce při vysekávání plechu náročnější a dražší, ale zase efektivnější a umožňuje děrování i tvrdších materiálů. Pro dělení plechů se využívá teplot až do 600-700°C.

V principu jde o oddělování části materiálu vlivem řezných hran, dokud nedojde k utržení (usmýknutí) plechu. Okraje po vystřihování plechu nejsou zcela hladké, a to z důvodu pružnosti materiálu.

Technologie a metody dělení plechu

Při vysekávání plechu a příbuzných operacích zpracování plechů se využívá tzv. střižníků – nožů pro děrování plechu. rozlišit můžeme:

rovnoběžné nože
skloněné nože
kotoučové nože
nože na profily a tyče

Využití rovnoběžného nože pro vystřihování plechů je asi nejširší. Dělení plechu šikmými a skloněnými noži má výhodu v menší potřebné síle, a proto se používá tam, kde je možné zpracování postupné. Jde zejména o děrování a vystřihování a realizuje se dvěma metodami.

Za prvé jde o stupňovité uspořádání střižníků, za druhé o stříhání materiálu tahaným střihem. Tato metoda není příliš efektivní pro vysekávání složitějších tvarů.

Dělení plechu kruhovými noži slouží pro podélné stříhání dlouhých plechů. Střihání kotoučovým nožem je sice časově náročnější, ale zase rázy při zpracování plechů jsou minimální. Speciálním nástrojem jsou v této kategorii také takzvané kmitací nůžky, které poskytují při děrování plechu možnost drážek a děr. Při dělení plechů kruhovými noži jsme ale limitování do maximální tloušťky plechu cca 10 mm.

Vystřihování plechů noži na profily a tyče či trubky má také svá specifika, zejména pokud jde o tvar materiálu, který nejčastější čtvercový nebo kulatý. Technologicky náročné je zejména zachování rovnoběžného průběhu střižné síly, aby došlo k minimálnímu zdeformování konců výrobku.

Přesné stříhání

Žádoucí vlastností vysekávání plechu je vysoká jakost. Jde zejména o dodržení rozměrů děrování plechu, minimální nežádoucí deformace a minimální drsnost povrchu střižené plochy. Odběratelé by nejvíce ocenili možnost využít produkty dělení plechu okamžitě bez nutnosti dalších úprav. Souhrn všech jakostních požadavků pro výrobky z plechu se obecně nazývá „Přesné stříhání“.

Během snah o zlepšení kvality zpracování plechu se rozvíjejí různé metody. Zmínit můžeme například dělení plechů bez vůle, vystřihování plechu s přidržovačem, děrování plechů s nátlačnou hranou a protitlakem či reversní vysekávání plechu.

Jejich účelem může být zlepšení kvality povrchu díry a kvality povrchu výstřižku zejména pomocí optimalizace napjatosti v místě střihu. Nejlepších výsledků zatím dosahuje metoda vystřihování s nátlačnou hranou, která kombinuje napjatost a tlakovou sílu (trojosá napjatost). Funguje efektivně do tloušťky materiálu do cca 7 mm.

Hospodárnost vystřihování plechu

Pro dělení plechu je snad největší pozornost ze všech způsobů zpracování plechů upnutá na odpadový materiál. Vysekávání plechů ze své podstaty generuje množství odpadu, které je nevyhnutelné, ale každý centimetr navíc může ve velkých objemech zásadně zdražit výrobu.

Zabránit nadměrnému odpadu se dá mnoha způsoby a začíná už u samotného výkresu děrování plechu. Obsluha stoje se poté musí postarat o to, aby výstřižky rozmístila co nejpřesněji. Tomuto rozmístění na pásu plechu je také říká nástřihový plán vystřihování plechů.

Odpad je pro výrobky z plechu sice nedílnou součástí výroby. Šetřit s ním je ale zásadní, neboť i strojově náročnější CNC výroba připisuje cca 65 % nákladů materiálu.

Nástroje pro děrování plechu

Nástrojům pro zpracování plechu formou vystřihování, dělení či děrování se říká obecně střihadla. V principu se sestávají z dvou základních částí a sice horního pohyblivého nože, jemuž se jinak říká střižník, a dolního pevného nože, který nazýváme střižnice. V praxi je samozřejmě konstrukce o dost složitější a jednotlivá specifika se odvíjejí od konkrétního zaměření výroby.

Rozdělení podle počtu operací:

jednoduché
postupové
sloučené
sdružené
sdružené postupové

Postupový stroj v sobě zahrnuje více operací vysekávání plechů, které na sebe mohou přímo navazovat, nebo je nutné zásahu obsluhy. V ideálním případě je na jedná straně vložen základní materiál (či plechový polotovar) a v druhém konci najdeme hotové výrobky z plechu.

Jinou formou je pak sloučené zařízení. To umožňuje kombinovat například vysekávání a děrování plechu v jednom kroku klidně i s ohraňováním a lisováním plechů. Takové stroje mají uplatnění ve velkovýrobně u standardizovaných součástek, jež se příliš nemění.

Speciální formou vystřihování a dělení plechů je využití gumy, respektive gumové pryže. Nachází uplatnění u velmi tenkých plechů. Stříhání plechu je zde realizováno pomocí šablony produktu. Jde o poměrně levnou metodu, kterou lze kombinovat s tažením. Výrobní proces je velmi jednoduchý a rychlý. Nehodí se ale pro velké série dělení plechů, jelikož produkuje značné množství odpadu a životnost šablony je omezená.

Proces střihání plechu

Podstata vysekávání plechu spočívá v oddělování materiálu protilehlými břity nožů. K oddělování materiálu dochází smykovým namáháním. Je to jediný z procesů zpracování plechů, kde je porušení plechu žádoucí.

Při stříhání se plech ve stříhané oblasti deformuje. Vhodnými postupy se bráníme vzniku nekvalitních střihů a poškození nožů. Výjimkou nejsou ani destrukce zařízení na dělení plechů z důvodu nedbalosti při výrobě.

Drsnost střižné plochy je přímo úměrná kvalitě provedení postupu stříhání plechu a jakostí materiálu. Dalším činitelem je střižná vůle změna tloušťky kolem střižné plochy či prohnutí materiálu.

Zabránit těmto nedokonalostem nikdy zcela nejde, ale lze je s úspěchem značně omezit. Je nutné ale počítat s tím, že vyšší nároky na jakost se promítnou do ceny strojů a zařízení na děrování a vystřihování plechů, tudíž zvýšením nákladů na výrobu. Minimálně by ale výrobce měl provádět pravidelnou kalibraci.