La standardizzazione del calcolo dello sviluppo
RedazioneMU
14 Dicembre 2024
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La piegatura è una lavorazione che prevede la deformazione permanente della lamiera mediante un’azione di flessione.
Queste tecnica si basa sulla proprietà dei vari metalli di possedere al loro interno una “fibra neutra” collocata al centro dello spessore della lamiera che si deforma senza allungarsi né contrarsi. Di fondamentale importanza nella piegatura della lamiera è la scelta del metallo; tale materiale infatti deve essere sufficientemente plastico da non determinare rotture in prossimità della piega.
Altro fattore cruciale è la determinazione e correzione del ritorno elastico. La piegatura infatti comporta uno stiramento delle fibre esterne ed un ricalcamento delle fibre interne con conseguente traslazione della fibra neutra verso l’interno; da ciò derivano delle tensioni interne che si liberano in parte dopo la piegatura determinando il fenomeno del ritorno elastico.
La piegatura in aria si esegue per mezzo di un punzone superiore che, scendendo, pressa la lamiera in una matrice inferiore a V. Durante tale processo la lamiera ha tre punti di contatto con la macchina: uno sul punzone superiore e due sulla matrice, a determinare l’angolo di piega è la profondità alla quale il punzone preme la lamiera nella matrice.
In tale lavorazione il ritorno elastico è compensato da una maggior penetrazione del punzone; ciò comporta il fenomeno dell’over-bending, ovvero l’effettuare una piega maggiore che compensa il ritorno elastico permettendo di ottenere l’angolo desiderato.
Tra i principali vantaggi della piegatura in aria si sottolinea la minor forza necessaria rispetto ad altre tipologie di lavorazione che permette di piegare lamiere anche di grosso spessore; altro vantaggio è la possibilità di ottenere angoli diversi utilizzando i medesimi utensili.
Il principale contro di tale lavorazione è la difficoltà a trovare la giusta penetrazione del puntone che permetta di compensare il ritorno elastico; da qui la necessità, per garantire un elevato standard qualitativo, di una pressa piegatrice ad alta tecnologia.
La coniatura prevede l’utilizzo di un punzone che pressi completamente la lamiera fino al fondo cavo della matrice inferiore. In tale processo punzone e matrice devono avere lo stesso angolo di inclinazione; ciò permette di “coniare” la lamiera eliminando completamente il ritorno elastico.
La coniatura, o piega a fondo cava, è utilizzata principalmente per la piegatura di angoli a 90° con lamiera sottile. Tra i principali vantaggi si elencano la precisione, la possibilità di ottenere angoli inferiori rispetto alla piega in aria e la ripetibilità costante dell’angolo di piegatura; ciò rende questa tecnica quasi più simile allo stampaggio.
Tra i principali svantaggi della coniatura la necessità di utilizzare utensili diversi per ogni angolo desiderato e la necessità di utilizzare una forza di piegatura elevata.
L’appiattimento si attua in due fasi: una pre-piega a 26°-35° (ottenuto tramite piega in aria) ed una successiva schiacciatura in cui la lamiera viene completamente o parzialmente schiacciata.
Tale tecnica si impiega normalmente per ottenere rigidità, protezione dei bordi e per evitare spigoli liberi; solitamente per l’appiattimento vengono impiegate specifiche presse.
Le presse piegatrici (dette anche pressopiegatrici o più comunemente piegatrici) sono le macchine adibite alla piegatura della lamiera e hanno subito una significativa evoluzione nel tempo. Nonostante il concetto di avvicinare un punzone a una matrice non sia pressoché mutato negli anni, i loro principi di funzionamento hanno subito cambiamenti piuttosto marcati. Di seguito, per approfondire la conoscenza di questa tipologia di macchine, ne vedremo un rapido elenco.
Le presse meccaniche sono caratterizzate da un movimento estremamente rapido e da una grande forza di pressione. Caratteristica fondamentale (che ne rendeva anche pericoloso l’utilizzo) è il fatto che una volta azionate per un ciclo di piega non si ha modo di fermarle, fatto, questo, che costringeva a una grandissima attenzione gli operatori nell’installazione degli utensili corretti e nella giusta individuazione del fine corsa.
Ad oggi sono macchine considerate fuori legge da un punto di vista di sicurezza e, quindi, non possono essere utilizzate dagli addetti.
Sono macchine solitamente compatte e basse. La loro caratteristica più evidente è quella di possedere un movimento contrario a tutte le altre presse: se di solito è la parte superiore (detta traversa) che scende, in questo caso è il banco che sale. Il movimento è ottenuto mediante la spinta di un unico cilindro centrale. Semplici e molto affidabili, hanno praticamente fatto la storia della presso-piegatura italiana e non solo. Ad oggi non rispondono più alle normative di sicurezza in quanto non presentano il punto di cambio velocità e, normalmente, le fotocellule protettive. Tuttavia, se aggiornate con l’installazione di specifici kit di sicurezza, possono essere ancora utilizzate. Ciò spiega la loro attuale diffusione.
Sono le antesignane delle pressepiegatrici sincronizzate a cui assomigliano molto nell’aspetto. Il movimento è demandato alla traversa che scende mediante una coppia di pistoni idraulici. Gli assi di movimento sono limitati, tre al massimo e sono:
I due pistoni sono spesso collegati tra di essi meccanicamente attraverso una barra che ne accoppia il movimento fino al punto morto inferiore. Quest’ultimo è regolato attraverso il movimento di due chiocciole che scendono o salgono per regolare l’altezza del fine corsa dei cilindri e, quindi, della traversa. Il controllo della macchina è demandato ad un semplice posizionatore da due o tre assi. Spesso tale dispositivo è privo di memoria interna ed è quindi da programmare ogni qualvolta si debba fare un pezzo con più pieghe.
È il tipo di macchina moderna oggi più diffusa. Prevede il movimento della traversa superiore mediante due cilindri idraulici indipendenti e regolati da apposite valvole proporzionali. Con il tempo si è assistito a tecnologie ancora più versatili, precise e parche nei consumi come, ad esempio, quelle delle presse idrauliche ibride sincronizzate.
Rappresentano l’ultima evoluzione delle piegatrici, assieme alle elettriche.
Rappresentano in ordine di tempo l’ultima evoluzione delle presse piegatrici. Come indica il nome, prevedono che il movimento della traversa sia azionato elettricamente attraverso diversi sistemi come ad esempio viti a ricircolo in luogo dei cilindri idraulici oppure cinghie. Le caratteristiche principali sono la velocità, il basso consumo e la precisione.
È la parte mobile su cui vengono installati i punzoni. Scorre lungo un movimento verticale corrispondente all’asse Y e si posiziona in punti ben specifici a seconda della lavorazione da eseguire, a quote tradotte dal controllo numerico. Per la precisione, esistono gli assi Y1 e Y2 indipendenti che regolano l’eventuale sbilanciamento della macchina. In una pressa di tipo idraulico corrispondono alle diverse corse che possono effettuare i cilindri; per un’elettrica a cinghie, ad esempio, comunque le quote di discesa diverse tra un’estremità e l’altra della traversa.
È la parte fissa sottostante alla traversa e dove vengono installate le matrici. Può contenere, soprattutto in presenza di macchine dai due metri in su di larghezza, un sistema di centinatura (o bombatura) volto a compensare la deformazione della traversa. Questo sistema varia di molto al variare di tipo di macchina sia per filosofie progettuali diverse tra i costruttori, sia per tipo di macchina. Ad esempio, la deformazione della traversa di una macchina idraulica vincolata alle estremità dai cilindri idraulici è completamente diversa da quella di una elettrica a cinghie, che fornisce la spinta in modo molto più distribuito in tutta la sua larghezza.
Gli assi (nella nomenclatura) sono piuttosto uniformati tra i costruttori di macchine e sono:
Le variabili sono molteplici: ad esempio, è possibile trovare riscontri indipendenti in x per pieghe coniche o profili irregolari (avremo un x1 e un x2) e assi z motorizzati (con z1 e z2) o manuali tramite registri folli.
Nella piegatura a tre punti, quella propria delle presse piegatrici, si assiste all’utilizzo di due gruppi di utensili:
Essi rappresentano i dispositivi direttamente a contatto con la lamiera da deformare. Il punzone, semplificando, è come una lama che costringe il materiale ad affondare all’interno di un parallelepipedo dotato di una scanalatura a V fino ad una quota precisa. Le sagome e le lunghezze degli utensili possono essere estremamente variabili tra di esse è quindi molto importante essere in grado di riconoscere quali sono i corretti punzoni e le relative matrici da installare sulla macchina per effettuare una specifica lavorazione. Soffermandosi sugli utensili standard, si può assolutamente affermare che la larghezza della matrice rappresenta la prima variabile sugli sviluppi: una matrice con una larghezza V minore, genera un raggio di piegatura più piccolo e, di conseguenza, le dimensioni del pezzo piano dovranno essere maggiori. È estremamente importante che l’ufficio tecnico conosca quali utensili sono necessari a una determinata lavorazione e quali sono effettivamente presenti in officina.
I campi di applicazione della piegatura sono moltissimi in quanto piegare la lamiera, a maggior ragione con l’utilizzo di una pressa piegatrice, rappresenta uno dei modi migliori e più economici per eseguire prototipi e lotti anche in piccolissime serie. Il non dover ricorrere a costosi stampi o a lunghe lavorazioni meccaniche rende la piegatura un processo estremamente affascinante, ricco e richiesto. Normalmente la piegatura della lamiera trova il suo impiego nell’ambito della carpenteria leggere come: carteraggi, mobilio metallico, elettrodomestici, arredamento da interno ed esterno, produzione di macchine di qualsiasi tipo, aeronautica e aerospaziale.
Oppure, nell’ambito della carpenteria pesante con produzione di elementi strutturali in edilizia, pali per il settore energetico, telecomunicazioni e molto altro ancora come ad esempio componenti per il settore navale, ferroviario e del trasporto su gomma.
Gli aspetti da considerare quando si deve pianificare una lavorazione di piegatura sono molteplici e si possono riassumere brevemente in:
