Как уже было указано, штампы для вырубки листов являются самым сложным и дорогим инструментом на электромашиностроительных заводах. До последнего времени они зачастую служат основным тормозом увеличения производства электрических машин.
Особое значение имеют правильная конструкция этих штампов и способы, которыми они изготовляются. Об объеме производства штампов в условиях массово-поточного производства можно судить потому, что ежемесячно необходимо изготовлять от пяти до десяти штампов каждого типоразмера.
Производство штампов в этих условиях перестает быть индивидуальным и должно организовываться как всякое серийное производство. Основным недостатком применяемого в настоящее время способа изготовления штампов является то, что подавляющий объем работ возлагается на высококвалифицированную рабочую силу. При минимальном оснащении всего процесса производства приспособлениями и инструментом второго порядка, т. е. инструментом для изготовления инструмента. В силу этого стоимость подобных штампов чрезмерно высока и инструментальные цехи не справляются с обеспечением производства штампами даже при относительно небольших объемах производства.
Следует также указать, что современная стойкость сложных совмещенных штампов для листов недостаточно высока. Действительно, если лучшие образцы совмещенных штампов давали до 2500 тыс. листов до своего полного износа, то средняя стойкость подобных штампов составляет всего 400 — 500 тыс. листов.
В данной работе будут рассмотрены лишь основные вопросы повышения стойкости штампов и приведены практические примеры рациональных способов их изготовлении.
На повышение стойкости штампа влияют как факторы, зависящие от работы инструментального цеха, так и те, которые целиком зависят от способа ведения производства. К факторам, зависящим от инструментального цеха, относится: применение для изготовления штампов наиболее зарекомендовавших себя марок сталей и правильная термическая обработка всех ответственных частей штампа; изготовление штампов, в особенности их основных частей, с высокой степенью точности; взаимозаменяемость режущих частей — пуансонов и матриц, с тем чтобы при случайных поломках отдельных деталей штампа можно было производить их смену, сохраняя остальные части и удлиняя таким путем общий срок службы всего штампа.
В последнее время получает распространение оснащение режущих частей штампов твердыми сплавами, что приводит к многократному повышению их срока службы.
К факторам, зависящим от производства, относятся: правильная эксплуатация штампов, регулярная заточка штампов на исправных плоско-шлифовальных станках; исправное состояние прессового оборудования и уход за ним.
Следует помнить, что наличие на штампе двух или даже четырех направляющих колонок не исключает необходимости иметь исправные прессы. В том случае, если ползун пресса имеет качку в своих направляющих и если последние имеют большую и неправильную выработку, неизбежны случаи «зарубания» штампов, т. е. небольших врезаний пуансона в матрицу. Это приводит к необходимости сошлифовывать толстые слои металла с режущих частей, что, естественно, сокращает срок службы штампа.
Наличие качки в подшипниках шатуна неизбежно приводит к резким толчкам и ударам и процессе работы пресса, что иногда вызывает выкрышивание режущих кромок, тоже резко сокращающее срок службы штампа.
Наконец, очень важно, чтобы верхняя плоскость стола и нижняя плоскость ползуна были взаимно строго параллельны и перпендикулярны направлению движения ползуна. В противном случае неизбежны зарубания штампа. Кик правило, направляющие колонки нужно рассматривать лишь как средство, облегчающее и повышающее точность установки штампа, но их наличие не может компенсировать плохого состояния оборудования.
Для штамповки следует применять чистый материал. Наличие на полосах или лентах материала налипшей грязи, в особенности песка, сильно изнашивает штамп и приводит к сокращению срока его службы. С другой стороны, лучше не допускать пользование сухим, не смазанным материалом.
Некоторые предприятия производят промазывание материала заранее, до выдачи его на рабочее место. Такую практику надо признать ошибочной, так как она неизбежно приводит к засорению материала. Значительно более правильно хранить материал сухим и выдавать его на рабочие места в таком виде, смазывание же его производить непосредственно перед штамповкой, для чего пресс может быть оборудован соответствующим смазывающим устройством.
Необходимо соблюдать правильную установку штампов на прессе. На срок службы штампа влияют не только допущенные при установке перекосы, но и чрезмерное углубление пуансона в матрицу при крайнем нижнем положении ползуна пресса. Следует придерживаться правила, чтобы величина взаимного проникновения пуансона и матрицы лежала в пределах 0,5-0,8 толщины материала.
Рассмотрим некоторое основные данные по рациональным способам изготовления штампов. Применение для режущих частей высококачественных материалов и правильная их термическая обработка во многом определяют стойкость всего штампа. Из легированных сталей для изготовления пуансонов и матриц можно рекомендовать применять сталь Х12М. Матрицы из такой стали закаливаются до твердости 60, Пуансоны закаливаются до твердости на одну-две единицы меньшей.
При опытном и серийном производстве для изготовлении рабочих частей штампов можно применять и высокоуглеродистые инструментальные стали с содержанием углерода 1,3—1,4%. Матрицы таких штампов либо совсем не закаливаются, либо очень слабо до твердости примерно 48, при которой их еще можно обрабатывать при помощи личных напильников.
Для точной подгонки режущих частей производится наклепывание матрицы и затем ее пригонка готовым пуансоном, с последующей шлифовкой верхней плоскости. Подобные штампы относительно дешевы и вырубают высококачественные листы, на которых отсутствуют заусенцы.
При изготовлении электрических машин небольшими сериями подобные штампы являются, по-видимому, наилучшими. Однако, стойкость таких штампов значительно более низкая, чем у таких, где закалены как пуансоны, так и матрицы. Некоторые предприятия употребляют при изготовлении матриц и пуансонов быстрорежущую сталь. Стойкость штампов из быстрорежущей стали при использовании быстроходных прессов для вырубки листов оказывается значительно большей, чем штампов, изготовленных из высокохромистой стали.
В последнее время начали изготовляться штампы, у которых матрицы и пуансоны оснащаются твердыми сплавами. Оснащение твердыми сплавами производится как. путем припайки пластин сплава при помощи твердых припоев, так и путем механического крепления при винтов. Способ механического крепления для штампов оказался более правильным и способствующим лучшей работе штампа. Такие штампы показывают весьма высокую стойкость.
Так, если штамп, изготовленный из высокохромистой стали, приходится затачивать примерно через каждые 40—50 тыс. вырубок, то при применении твердых сплавов их стойкость между заточками повышается до 0,5—1,0 млн. листов. Хотя, оснащенный твердыми сплавами штамп примерно в три-пять раз дороже, чем обычный штамп, тем не менее, благодаря указанному повышению стойкости, применение таких штампов оказывается вполне выгодным.
Изготовление штампов с тщательной обработкой всех основных частей и возможно более точным выдерживанием размеров, в особенности размеров режущих частей, в значительной степени способствует повышению стойкости штампов. Некоторые предприятия рекомендуют, чтобы пуансоны и матрицы совмещенных штампов для вырубки листов не имели обычных для вырубных штампов зазоров и работали бы, будучи пригнаны по скользящей посадке.
Опыт работы большинства заводов, однако, говорит о том, что зазоры должны существовать, хотя и быть минимальными, порядка 0,01-0,015 мм на сторону при материале толщиной 0,5 мм и должны быть совершенно равномерными по всему периметру вырубов. Соблюдение равномерности зазора предохраняет от появления заусенцев на изделиях и позволяет реже производить переточки штампа, что способствует увеличению срока его службы.
Контуры изготовленной штампом детали должны быть совершенно одинаковыми, и отдельные ее места, в частности, пазы, полностью взаимозаменяемыми. Это означает, что проверка режущих частей штампа должна производиться не путем взаимной подгонки пуансона и матрицы, что исключает принцип взаимозаменяемости, а при помощи специальных калибров и шаблонов.