Рычажные ножницы по металлу — принцип действия и особенности

Среди всех разновидностей разделительного оборудования, используемого для резки металла, рычажные ножницы считаются наиболее простыми и компактными. Они могут иметь ручной привод, либо управляться электродвигателем. Универсальность рассматриваемого вида кузнечно-штамповочного оборудования даёт возможность устанавливать эти ножницы практически в любой хозяйственной мастерской, особенно в небольших частных предприятиях, работающих с сортовым или листовым металлом.

Рычажные ножницы по металлуПринцип действия и конструктивные особенности

В отличие от листовых ножниц с наклонным ножом (гильотинных), движение ножа в рычажных ножницах чаще происходит не по поступательной, а по вращательной траектории. В качестве основного исполнительного механизма используется не кривошипно-ползунный, а рычажный.

Самое большое распространение приобрели рычажные ножницы, собранные по схеме одноплечевого рычага. При резке тонкого металла, с толщиной не более 0,7-0,8 мм применяются ручные слесарные ножницы, а при более толстом — стуловые ножницы. Их рычаг намного длиннее. В схемах стуловых ножниц предусматривается возможность встраивания промежуточной зубчатой передачи. Это увеличивает длину траектории движения подвижного ножа, но понижает результирующее усилие, что важно, если агрегат имеет ручной привод.

Самые крупные исполнения стуловых ножниц позволяют разрезать листовой прокат стали толщиной до 8-10 мм, и сортовой прокат диаметром не больше 22 мм.

Стуловые рычажные ножницы с ручным приводом производятся таким образом, чтобы приводной рычаг имел форму сабли. Это позволяет приблизить траекторию движения к работе гильотинных ножниц: внедрение подвижной части рабочего инструмента в разрезаемый металл то же происходит постепенно. В результате текущее значение усилия разрезки снижается. Неприводными (ручными) ножницами стулового типа можно резать сталь толщиной до 2-2,5 мм.

Типовая конструкция рычажных ножниц настольного исполнения представляет совокупность таких узлов:

  • станины;
  • эксцентриковых или винтовых зажимов, посредством которых оборудование стационарным образом может крепиться к слесарному верстаку;
  • нижней опорной рамы, куда устанавливается неподвижная часть оснастки;
  • саблевидного поворотного рычага с рукояткой (для ручных моделей). На нём ставится подвижная часть оснастки;
  • оси с подшипником скольжения.

В приводных рычажных ножницах, кроме вышеприведенных узлов, имеются электродвигатель, клиноременная передача и кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращательное движение вала двигателя в качательное перемещение рычага. Иногда подобное оборудование снабжается механизмом включения (муфтой и тормозом), и в таком виде мало чем отличаются от стационарных ножниц аллигаторного типа. Единственное их преимущество в отсутствии балансира, компенсирующего инерцию массивных деталей.

Ограничения рычажных ножниц и возможность их преодоления

Основной недостаток рычажных ножниц без механического привода — необходимость совершать длинные перемещения, чтобы снизить усилие резки металла. При ручном приводе невозможно обеспечить постоянство скорости реза, что ухудшает качество поверхности разделения металла. Удлиняя привод, приходится жертвовать габаритными размерами оборудования. Кроме того, удлинение плеча всегда снижает контроль за качеством прижима заготовки, и требует использования более мощных зажимов, удерживающих разрезаемый металл от смещения. При этом нет возможности для качественного разрезания профильного проката: прутков, уголков и пр.

Указанные ограничения преодолеваются конструкциями с многозвенным рычажным механизмом реза и с использованием различных способов усиления без участия физической силы. При этом механический привод тоже не требуется.

Правила резки на рычажных ножницах

В первом случае используется преимущественно кинематические схемы с двумя рычагами. К основному рычагу (каждая из частей которого соединена с другой частью с помощью общей оси), добавляется дополнительный, а его связь с основной парой, достигается цилиндрическим стержнем, имеющим реечный привод.

Реечный механизм состоит из следующих деталей:

  • промежуточного рычага;
  • возвратных пружин;
  • поворотных скоб;
  • винтовой пары, соединяющей рейку с промежуточным стержнем.

Этот способ хоть и обеспечивает высокое качество резки металла, но значительно усложняет схему рычажных ножниц. Изготовить этот вариант в домашних условиях очень затруднительно, кроме того, усилие рабочего останется достаточно высоким.

Если вместо реечной передачи в промежуточном стержне разместить механический усилитель, результирующая нагрузка сильно снизится. Такая разновидность ручных рычажных ножниц включает в себя, помимо главных рабочих элементов следующие:

  • цилиндрический полый стержень;
  • усилитель с самотормозящейся резьбой;
  • соединительный стержень;
  • подпружиненный фиксатор;
  • противовес.

Наличие груза даёт процессу резки металла ударный характер, за счёт чего удаётся повысить энергию реза, и разделять заготовки с большей толщиной или площадью сечения. Ударный характер приложения нагрузки утомляет рабочего (особенно при долгой работе), а амплитуда колебаний устройства на раме повышается. Для установки таких ножниц понадобится более надёжная опора и ровная поверхность пола. Производительность резки металла тоже снизится.

Наиболее современной считается трехзвенная схема. В данном случае достигается компромисс между прилагаемым усилием и длиной перемещения подвижного инструмента.

Трехзвенные рычажные ножницы

Схема которая будет описана далее, возможно производить резку сортового и листового проката с размером поперечного сечения до 10 мм, чего в большинстве случаев достаточно не только для собственных нужд, но и для изготовления стальных изделий в рамках мелкого предприятия.

Такие ножницы состоят из следующих узлов:

  • Станины, для изготовления которой потребуются два одинаковых уголка с толщиной полки не менее 7 мм.
  • Нижней опоры, куда крепится рабочий инструмент.
  • Верхней опоры, которая устанавливается в посадочное место, и имеет скос с целью уменьшения зазора между ножами в момент начала резки.
  • Корпуса, крепежные отверстия под ножи в котором стоит выполнять немного овальной формы, чтобы компенсировать возможные погрешности установки инструмента.
  • Серьги.
  • Соединительной оси.
  • Крепежных деталей.

Для изготовления всех деталей многозвенного механизма потребуется среднелегированная сталь марки 35 или выше.

Длина опорной рамы определяется максимальными размерами разрезаемого металла: габарит ручных ножниц будет вдвое больше ширины заготовки. Тем не менее, конструкция получается достаточно компактной, и позволяет для своей установки использовать обычные слесарные тиски и соответствующих размеров верстак.

Схема крепления рабочего инструмента состоит в следующем. В оснастке, изготавливаемой из высокопрочной инструментальной стали марок У10 или У12 выполняются посадочные отверстия с раззенкованной конической частью, для того, чтобы крепление выполнялось впотай. Комплект должен включать варианты для разрезания профильного металлопроката. Для облегчения обслуживания оснастку делают двусторонней. Затем производится термическая обработка до твёрдости не менее 54-56 HRC, и шлифовка с целью ликвидации возможного коробления рабочего полотна. Готовая оснастка устанавливается в нижнюю и верхнюю посадочные части, и подгоняются один по другому так, чтобы фактический зазор между подвижной и неподвижной частями не был больше 5-8% от толщины разрезаемого металла.

Обслуживание и эксплуатация

Главное регламентное обслуживание оборудования состоит в периодической заточке инструментальной оснастки (при первом использовании ножи достаточно просто перевернуть на 180°). Заточку можно вести на шлифовальной машинке, применяя карборундовый круг, после чего нужно зашлифовать полученную поверхность. После многократных переточек стабильность зазора надо будет поддерживать установкой прокладок из стали. Их толщина устанавливается опытным путём.

Чертеж (эскиз) ручных ножниц

Чертеж (эскиз) ручных ножниц

Сборочный чертеж рычажных ножниц по металлу

Сборочный чертеж рычажных ножниц по металлу

Чертеж ножниц для резки листового металла

Чертеж ножниц для резки листового металла

Периодически проверяют зазоры в сочленениях, и смазывают их маслом «Индустриальное-20» или аналогичным.

Заключение

Категорически не рекомендуется при изготовлении оснастки останавливаться на секторном варианте, который потребует сварки. Точность резки металла при этом ухудшится.

Для улучшения надёжности монтажа настольных ручных ножниц с рычажным механизмом на слесарный верстак, его стоит усилить с противоположной стороны стальным уголком, швеллером или толстой полосой.