Ako vypočítať lisovaciu silu ohraňovacieho lisu

Aký silný ohraňovací lis potrebujete pre plech s hrúbkou 3, 6 alebo 10 mm? Odpoveď neurčuje iba sila materiálu. Rozhodujúca je tiež dĺžka ohybu, pevnosť materiálu a predovšetkým šírka V-drážky spodnej matrice.

Vyberte si ohraňovací lis z našej ponuky

Príliš slabý lis nemusí požadovaný diel vôbec ohnúť alebo bude dlhodobo pracovať na hranici svojich možností. V tomto článku si zrozumiteľne ukážeme, ako sa potrebná lisovacia sila počíta alebo ako zvoliť vhodnú matricu.

Lisovacie sila

Čo znamená lisovacia sila ohraňovacieho lisu

Lisovacia sila vyjadruje maximálnu silu, ktorou dokáže baran ohraňovacieho lisu pôsobiť na ohýbaný materiál. Pri strojoch sa najčastejšie uvádza v tonách, prípadne v kilonewtónoch.

Dôležité je slovo celkovú. Uvedená tonáž nie je automaticky sila na jeden meter ohybu. Pri výpočte musíme vždy zohľadniť skutočnú dĺžku ohýbanej hrany.

Napríklad ohnutie plechu v dĺžke 500 mm bude vyžadovať približne polovicu hrúbky oproti rovnakému ohybu v dĺžke 1 000 mm.

Na čom závisí potrebná lisovacia sila

Najväčší vplyv majú nasledujúce parametre:

1 Hrúbka plechu

Potrebná sila nerastie s hrúbkou materiálu lineárne. Vo výpočte sa hrúbka umocňuje na druhú.

To znamená, že plech s dvojnásobnou hrúbkou obvykle nevyžaduje dvojnásobnú, ale približne štvornásobnú silu, pokiaľ ostatné podmienky zostanú rovnaké.

2 Dĺžka ohybu

Čím dlhšia je ohýbaná hrana, tým väčšiu celkovú silu lis potrebuje.

Plech s hrúbkou 3 mm ohýbaný v dĺžke 500 mm preto predstavuje úplne inú požiadavku ako rovnaký materiál ohýbaný cez celé tri metre pracovného stola.

3 Pevnosť materiálu

Nerezová oceľ, bežná konštrukčná oceľ, vysokopevnostná oceľ a hliník majú rozdielnu pevnosť v ťahu. Rovnaká hrúbka preto neznamená rovnakú potrebnú silu.

Nerezová oceľ obvykle vyžaduje vyššiu silu ako bežná konštrukčná oceľ. Hliník naopak spravidla vyžaduje menej sily, záleží však na konkrétnej zliatine a jej stave.

4 Šírka V-drážky matrice

Čím užšiu V-drážku použijeme, tým väčšia sila je na ohnutie plechu potrebná.

Širšia matrica potrebnú silu znižuje, súčasne ale vytvára väčší vnútorný rádius ohybu a zvyšuje minimálnu dĺžku lemu. Šírku matrice preto nie je možné zväčšovať iba s cieľom znížiť zaťaženie stroja.

5 Spôsob ohýbania

Najnižšiu silu spravidla vyžaduje ohýbanie na vzduch. Vyššie zaťaženie vzniká pri ohýbaní na doraz a výrazne vyššie pri razení alebo kalibrovaní materiálu do matrice.

Vzorec uvedený v tomto článku je určený predovšetkým na bežné ohýbanie na vzduch približne do uhla 90°.

Ako zvoliť šírku V-drážky matrice

Ako východiskové pravidlo sa pri ohýbaní bežnej konštrukčnej ocele používa:

V = 8 × hrúbka materiálu

Pre plech s hrúbkou 3 mm teda vychádza:

V = 8 × 3 = 24 mm

Pre plech s hrúbkou 6 mm:

V = 8 × 6 = 48 mm

Pravidlo osemnásobku je praktický východiskový bod, nie univerzálna norma. V závislosti na materiáli či požadovanom polomere môže byť vhodná užšia alebo širšia matrica.

Pri matrike V24 tak bude prirodzený vnútorný rádius približne:

24 × 0,16 = 3,8 mm

Ak výkres požaduje vnútorný rádius 1 mm, samotná voľba matrice V24 nemusí byť vhodná, hoci z pohľadu tonáže vychádza správne.

Vzorec na výpočet lisovacej sily

Pre orientačný výpočet ohýbania bežnej ocele na vzduch je možné použiť tento vzťah:

F = (650 × S² × L) ÷ (V × 1 000)

Kde:

F je potrebná sila v kN
S je hrúbka materiálu v mm
L je dĺžka ohybu v mm
V je šírka V-drážky matrice v mm

Koeficient 650 zodpovedá orientačne bežnej oceli s pevnosťou v ťahu okolo 450 MPa.

Výsledok v kilonewtónoch prevedieme na tony:

T = F ÷ 9,81

Na rýchlejší výpočet priamo v tonách môžeme použiť dĺžku ohybu v metroch:

T ≈ (66,3 × S² × L) ÷ V

Kde je tentoraz:

T potrebná sila v tonách
S hrúbka plechu v mm
L dĺžka ohybu v metroch
V šírka matrice v mm

Ide o orientačný výpočet. Presná hodnota sa môže líšiť podľa skutočnej pevnosti materiálu, smeru vlákien, polomeru nástroja a geometrie konkrétnych nástrojov. Podobný princíp výpočtu používajú aj priemyselné tabuľky tonáže.

Praktický príklad: plech 3 mm v dĺžke 2,5 metra

Chceme ohnúť bežnú konštrukčnú oceľ s hrúbkou 3 mm v dĺžke 2 500 mm.

Zvolíme matricu:

V = 8 × 3 = 24 mm

Dosadíme do vzorca:

F = (650 × 3² × 2 500) ÷ (24 × 1 000)

F = 609,4 kN

Výsledok prevedieme na tony:

609,4 ÷ 9,81 = približne 62 ton

Teoreticky teda potrebujeme približne 62 ton. Stroj by sme ale mali vybrať s rezervou, celkom teda 80 ton.

Ako zohľadniť nerez, hliník a vysokopevnostnú oceľ

Pri inom materiáli môžeme základný výsledok upraviť podľa pomeru jeho pevnosti v ťahu voči bežnej oceli.

Korekčný faktor = skutočná pevnosť materiálu ÷ 450 MPa

Pokiaľ má materiál pevnosť v ťahu 675 MPa:

675 ÷ 450 = 1,5

Vypočítanú lisovaciu silu teda vynásobíme hodnotou 1,5.

Príklad výpočtu pre nerez

Máme nerezový plech s hrúbkou 4 mm, dĺžku ohybu 2 metre a matricu V32.

Základná sila pre bežnú oceľ:

T = (66,3 × 4² × 2) ÷ 32

T = približne 66 ton

Použijeme korekčný faktor 1,5:

66 × 1,5 = približne 99 ton

Po pridaní prevádzkovej rezervy vychádza vhodná tonáž približne na 120 ton. Stroj s hrúbkou 100 alebo 110 ton by už mohol pracovať príliš blízko svojho maxima.

Prečo širšia matrica znižuje potrebnú silu

Zo vzorca je vidieť, že šírka V-drážky je v menovateľovi. Čím väčšiu V použijeme, tým menšiu silu potrebujeme.

Napríklad pri plechu s hrúbkou 6 mm v dĺžke 3 metrov:

Pri použití matrice V48 potrebujeme približne 149 ton
Pri použití matrice V60 približne 119 ton
Pri použití matrice V72 približne 99 ton

Mohlo by sa teda zdať, že najlepším riešením je vždy čo najširšia matrica. Také jednoduché to ale nie je.

Širšia V-drážka súčasne znamená:

Väčší prirodzený vnútorný rádius
Dlhší minimálny lem
Iné rozvinuté rozmery dielu
Možné nesplnenie výkresovej dokumentácie
Horšie možnosti ohýbania drobných dielov

Voľba matrice preto musí vychádzať z celého výrobku, nie iba z požadovanej tonáže.

Akú veľkú výkonovú rezervu zvoliť

Ohraňovací lis by nemal pri bežnej výrobe trvalo pracovať na hranici maximálnej lisovacej sily.

V praxi odporúčame počítať aspoň s rezervou približne 15 až 20 %. Pri náročnejšej prevádzke, premenlivých materiáloch alebo plánovanom rozšírení výroby môže byť vhodná ešte vyššia rezerva. Dôvody sú praktické:

Skutočná pevnosť materiálu môže byť vyššia ako predpokladaná
Nie vždy je možné použiť optimálnu šírku matrice
Zákazník môže v budúcnosti začať ohýbať silnejšie alebo dlhšie diely
Niektoré operácie vyžadujú vyššiu silu ako bežné ohýbanie na vzduch
Stroj prevádzkovaný dlhodobo na maxime je viac zaťažovaný

Rezerva ale neznamená, že je vždy správne kúpiť najsilnejší dostupný lis.

Celková tonáž nie je jediným obmedzením

Pri posudzovaní konkrétnej operácie musíme vedľa sily stroja skontrolovať tiež:

Maximálne zaťaženie horného nástroja
Maximálne zaťaženie spodnej matrice
Dovolené zaťaženie na jeden meter
Možnosť bodového alebo mimostredného zaťaženia
Dĺžku a rozloženie segmentovaných nástrojov
Maximálny zdvih barana
Vzdialenosť medzi bočnicami
Priechod a kolízia hotového výrobku

Krátky ohyb zo silného materiálu môže vytvoriť veľmi vysoké lokálne zaťaženie. Aj keď má stroj dostatočnú celkovú tonáž, použitý nástroj nemusí také zaťaženie bezpečne preniesť.

Mimostredné ohýbanie navyše nemusí byť u každého stroja povolené v rovnakom rozsahu. Vždy je nutné rešpektovať technickú dokumentáciu konkrétneho ohraňovacieho lisu.

Praktický príklad výberu stroja pre plech 6 mm

Zákazník chce pravidelne ohýbať bežnú oceľ s hrúbkou 6 mm v dĺžke 3 000 mm.

Pri matrici V48:

T = (66,3 × 6² × 3) ÷ 48

T = približne 149 ton

Po pridaní 20% rezervy:

149 × 1,2 = približne 179 ton

Ohraňovací lis o sile 170 ton by bol v tejto aplikácii blízko svojho maxima. Pre pravidelnú výrobu preto môže byť vhodnejší napríklad stroj s hrúbkou 220 ton.

Pokiaľ ale konštrukcia výrobku umožní použiť širšiu matricu V60, vyjde základná sila približne na 119 ton. Po pridaní rezervy sa dostaneme približne na 143 ton a lis so silou 170 ton už môže byť vhodným riešením.

Tento príklad dobre ukazuje, prečo nemožno tonáž vyberať bez znalosti nástrojov a požadovanej geometrie výrobku.

Najčastejšie chyby pri výpočte lisovacej sily

Výpočet iba podľa hrúbky
Bez dĺžky ohybu a šírky matrice nemožno potrebnú silu správne určiť.

Zámena sily na meter za celkovú silu
Hodnota v tabuľke býva často uvedená pre jeden meter ohybu. Pri trojmetrovom diele ju musíme vynásobiť tromi.

Nezohľadnenie materiálu
Použitie tabuľky pre bežnú oceľ pri ohýbaní nerezu môže viesť k výraznému podhodnoteniu potrebnej tonáže.

Nulová výkonová rezerva
Stroj vybraný presne podľa teoretického minima môže v reálnej výrobe pracovať na hranici možností.

Príliš široká matrica
Širší V síce zníži potrebnú silu, ale môže vytvoriť príliš veľký rádius alebo znemožniť výrobu krátkeho lemu.

Ignorovanie zaťaženia nástrojov
Dostatočne silný stroj ešte neznamená, že rovnakú silu bezpečne zvládnu použité nástroje.

Správne navrhnutý stroj nemusí byť najsilnejší. Musí predovšetkým bezpečne a efektívne zvládať skutočné výrobky zákazníka.

Pri nákupe ohraňovacieho lisu preto odporúčame neposudzovať iba údaj o maximálnej tonáži. Správne zvolená kombinácia stroja a CNC výbavy má zásadný vplyv na presnosť aj dlhodobú spoľahlivosť výroby.

Nechajte si potrebnú tonáž overiť

Pošlite nám výkresy typických výrobkov a predpokladaný objem výroby.

Navrhneme vhodnú lisovaciu silu, dĺžku stroja aj základnú zostavu nástrojov. Získate tak ohraňovací lis navrhnutý podľa skutočných potrieb vašej výroby, nie iba podľa všeobecnej tabuľky.

Raptor Technologies s.r.o.
E-mail: info@ohranovaci-lis.cz
Telefón: +420 777 210 149

Často kladené otázky zákazníkov

Koľko ton je potrebných na ohnutie plechu s hrúbkou 3 mm?
Pri ohýbaní jedného metra bežnej ocele s hrúbkou 3 mm cez matricu V24 je potrebných približne 25 ton. Pri trojmetrovom ohybe to bude približne 75 ton bez započítania prevádzkovej rezervy.

Aká matrica sa používa pre plech s hrúbkou 4 mm?
Ako východisková voľba sa používa V-drážka približne osemkrát širšia ako materiál. Pre plech s hrúbkou 4 mm teda vychádza matrica V32. Konkrétnu voľbu je nutné upraviť podľa požadovaného polomeru a dĺžky lemu.

Vyžaduje nerez vyššiu lisovaciu silu?
Áno. Nerezová oceľ obvykle vyžaduje približne 1,4 až 1,6 násobok sily oproti bežnej konštrukčnej oceli. Presný rozdiel závisí od konkrétneho druhu nerezu a jeho pevnosti v ťahu.

Prečo väčšia V-drážka znižuje potrebnú silu?
Plech sa opiera o vzdialenejšie hrany matrice a vzniká väčšia páka. Na ohnutie je preto potrebná menšia sila. Súčasne ale vzniká väčší vnútorný rádius a je nutný dlhší lem.

Platí výpočet aj pre ohýbanie na doraz?
Uvedený vzorec je určený predovšetkým na ohýbanie na vzduch. Ohýbanie na doraz a najmä razenie materiálu vyžaduje vyššiu silu, ktorú je potrebné posúdiť samostatne.