Tópico: Fatores que influenciam a precisão dos cálculos de curvatura em um Prensa dobradeira chinesa
Pergunta: Atualmente estou utilizando um Prensa dobradeira chinesa que calcula o comprimento plano do material antes de ser dobrado. No entanto, parece que a máquina não segue nenhuma das fórmulas de tolerância de dobra que encontrei. Por exemplo, ao dobrar chapas de 0,67 mm de espessura com uma matriz de 12 mm e um punção de raio de 1 mm em um ângulo de 90 graus, a máquina determina que preciso subtrair 1,54 mm do material original, considerando que a dimensão é externa. Com nossas ferramentas, deveríamos obter um raio interno de 1,872 mm. Mesmo assim, quando insiro esses valores em nossas fórmulas de dobra, a dedução resultante diverge significativamente dos 1,54 mm fornecidos pela máquina. Gostaria de alguma orientação sobre o motivo pelo qual a máquina parece usar uma fórmula diferente das que encontrei.
Responder: Aqui nos Estados Unidos, também trabalhamos com unidades métricas e imperiais. Vamos agora abordar a questão que você está enfrentando.
Antes de mais nada, preciso esclarecer que, sem estar fisicamente presente e trabalhar com você especificamente, não posso garantir isso. Pressione o freio e seu controlador, é difícil determinar a razão exata por trás das discrepâncias que você está observando. Além disso, como desconheço o raio de curvatura interno desejado, assumirei que seja de 1,0 mm (0,039 pol.). Ademais, assumirei que você está dobrando em um ângulo de 90 graus e utilizando ferramentas retificadas com precisão para conformação a ar.
Então, por que sua máquina parece adotar uma fórmula diferente das que você já viu? Embora seja verdade que vários controladores de prensa dobradeira empreguem algoritmos ligeiramente diferentes, eles geralmente se alinham com a descrição que vou fornecer. Essas fórmulas também podem ser encontradas no Manual de Máquinas dos Estados Unidos.
Parece haver confusão em relação à terminologia e sua aplicação, bem como às questões relacionadas à seleção de ferramentas que precisam ser abordadas. Esses aspectos se relacionam à sua consulta sobre os dados gerados pelo controlador da prensa dobradeira.
A maioria dos controladores baseia seus cálculos em certos parâmetros fundamentais, como a seleção correta da ferramenta. Os controladores modernos geralmente utilizam a conformação a ar como método de cálculo. Portanto, se você estiver realizando a dobra pela base, os valores retornados pela máquina serão imprecisos.
Além disso, esses programas não levam em consideração possíveis problemas decorrentes do uso de aberturas de matriz excessivamente grandes ou pequenas, ou do emprego de raios de ponta de punção excessivamente agudos. Ademais, existe a possibilidade de que as informações produzidas pelo controlador sejam mal interpretadas. Por exemplo, será que a tolerância de dobra está sendo usada em vez do valor de dedução de dobra quando não deveria?
Funções de curvatura e suas aplicações
Vamos começar definindo as fórmulas para as três funções de dobra principais e suas aplicações (consulte a Figura 1): recuo externo (OSSB), tolerância de dobra (BA) e dedução de dobra (BD).
A tolerância de dobra (BA) é um valor adicionado às dimensões da dobra, estendendo-se da borda da peça até o ponto de tangência entre a superfície plana e o raio. Ela pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
BA = [(0,017453 × Raio de curvatura interno) + (0,0078 × Espessura do material)] × Ângulo de curvatura externo
Note que o valor 0,017453 representa pi dividido por 180. O valor 0,0078 é obtido multiplicando 0,017453 (novamente, pi dividido por 180) pelo fator k, que neste caso é igual a 0,4468. Além disso, o ângulo de curvatura é sempre expresso como a medida do ângulo externo (ou seja, o ângulo de curvatura externo na Figura 1).
Na sua aplicação específica, o cálculo da BA usando medidas imperiais seria:
[(0,017453 × 0,039) + (0,0078 × 0,026)] × 90 = 0,0795 pol.
Usando medidas métricas, a mesma fórmula resulta em:
[(0,017453 × 1,0) + (0,0078 × 0,67)] × 90 = 2,0411 mm
É importante notar que, ao comparar valores métricos e em polegadas, os cálculos apresentam apenas pequenas diferenças:
0,0795 pol. = 1,981 mm
2,0411 mm = 0,080 pol.
O recuo externo (OSSB) representa a distância medida entre o raio e o ponto de tangência plana até o ápice da curva:
OSSB = [Tan (Metade do ângulo de curvatura) × (Espessura do material + Raio de curvatura interno)]
Para a sua aplicação específica, o cálculo do OSSB é o seguinte:
OSSB em polegadas = [Tan(45)] × (0,026 + 0,039) = 0,065 pol.
OSSB em milímetros = [Tan(45)] × (1,00 + 0,67) = 1,67 mm
Finalmente, o BD pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
BD = (2 × OSSB) - BA
BD in inches = (2 × 0.065) - 0.0795 = 0.051 in.
BD in millimeters = (2 × 1.67) - 2.041 = 1.299 mm
Erros comuns
Agora que definimos as fórmulas e calculamos alguns dados, vamos aplicar essas informações à chapa plana. A Figura 2 ilustra as diferenças entre a tolerância de dobra (AD) e a dedução de dobra (DD). A AD é adicionada ao comprimento total da borda até o ponto de tangência do raio de dobra (X1 + Y1 + AD), enquanto a DD é subtraída das dimensões externas totais da borda até a extremidade externa da dobra (X + Y – DD).
Um erro comum é subtrair a BA quando deveria tê-la adicionado, o que leva a medidas planas incorretas. Outro erro é utilizar um método de dobra incorreto nos cálculos. Por exemplo, na dobra por baixo, o raio da ponta do punção estampa o material. Por outro lado, na conformação a ar, o raio se forma como uma porcentagem da abertura da matriz. Empregar o método de conformação errado resultará em valores de raio incorretos, afetando consequentemente todo o cálculo.
Se você é um leitor assíduo da minha coluna, provavelmente já sabe da importância do raio de curvatura interno. Ele é crucial para a precisão da dobra de chapas metálicas. Se o raio de curvatura interno estiver incorreto, praticamente nenhum outro método produzirá resultados precisos. Portanto, se você estiver encontrando discrepâncias nos cálculos, examine o raio de curvatura interno. Como você está verificando se ele está correto? Está utilizando calibradores de raio ou calibradores de pino? Além disso, alguma dessas ferramentas é mais confiável do que a outra?
Na dobra de fundo, é aceitável o uso de gabaritos de raio. Os raios de ponta do punção estão disponíveis em tamanhos métricos e imperiais padrão e, como se trata de uma dobra de fundo, o raio do punção é estampado no material.
Na conformação a ar, o raio de curvatura interno varia em porcentagem da abertura da matriz. Consequentemente, o raio interno se desvia dos incrementos padrão das ferramentas, tornando os calibradores de raio impraticáveis. Nesse caso, entram em ação os calibradores de pino para oficina ou controle de qualidade. Esses calibradores de pino estão disponíveis em incrementos de 1 mm ou 0,001 pol., permitindo a verificação precisa de qualquer raio interno, independentemente do método de conformação empregado.
Causas da variação
Ao analisar seus dados, não posso deixar de questionar por que você está usando uma abertura de matriz tão grande para um material tão fino. Supondo que você esteja utilizando conformação a ar, o raio de curvatura interno deveria ser definido como uma porcentagem da abertura da matriz.
Por exemplo, usando aço A36 com uma resistência à tração máxima de 60.000 PSI, o raio de curvatura interno deve ser de aproximadamente 16% da abertura da matriz. Portanto, para a abertura da matriz de 12 mm (0,472 pol.), o raio de curvatura interno deve ser de 1,92 mm (0,075 pol.), o que é muito próximo dos 1,872 mm (0,073 pol.) que você calculou.
O cálculo da máquina de 1,54 mm (0,060 pol.) é a dedução de curvatura (DC) correta para um raio de curvatura interno de 1,803 mm (0,071 pol.), que é próximo do raio de 1,872 mm obtido por você. No entanto, não é uma correspondência exata. Por que isso acontece? Embora pequenas variações nas equações, como diferentes fatores k, possam explicar as discrepâncias, outra causa potencial pode ser a variação do material.
Como já mencionei diversas vezes, não existem duas peças de material idênticas, mesmo que compartilhem a mesma classe, espessura, limite de escoamento e resistência à tração, e sejam conformadas na mesma direção da fibra. A variação do material também pode impactar a "regra 20%", assim denominada em referência às características de conformação a ar do aço inoxidável. Essa regra deriva do valor 16% que mencionei anteriormente. No entanto, é importante observar que a regra não é precisa e abrange uma gama de valores. Neste exemplo, o material A36 apresenta valores que variam de 15% a 17% da abertura da matriz. As variações decorrem das diferenças no material que está sendo conformado e, às vezes, a faixa de valores pode ser ainda maior. Mesmo assim, o valor mediano geralmente se mostra bastante preciso.
Caminhando em direção a uma solução
Mais uma vez, sem trabalhar fisicamente com o seu específico prensa dobradeira chinesa Considerando a complexidade do sistema e seu controlador, é difícil fornecer uma resposta definitiva sobre o comportamento da máquina. No entanto, espero ter fornecido informações básicas essenciais, demonstrado sua aplicação, esclarecido possíveis causas para os resultados observados e oferecido medidas corretivas potenciais.
Lembre-se: ao enfrentar um problema, a perseverança é fundamental. Com esforço contínuo, você encontrará uma solução. Desafios como esses muitas vezes se transformam em valiosas experiências de aprendizado.
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