Корректный выбор заготовительного оборудования определяет коэффициент технического использования (КТИ), себестоимость детали и межремонтный интервал станка. Ошибки в техническом задании (ТЗ) приводят к двум сценариям: приобретение избыточных мощностей (заморозка капитальных средств) либо покупка оборудования, не способного обеспечить требуемые режимы резания (аварийные простои, брак).
В данном руководстве приведён алгоритм расчёта технических характеристик гильотинных ножниц на основе физико-механических свойств обрабатываемых материалов и стандартов станкостроения.
Критерии экономической и технической эффективности
Убытки предприятия формируются в двух крайних точках:
❌ Недостаточная мощность
- Эксплуатация станка на предельных нагрузках
- Ускоренный износ направляющих
- Затупление режущих кромок
- Деформация станины
- Срабатывание защиты или механическая поломка шатунов и ножевой балки
❌ Избыточная мощность
- Станок 20 мм для резки 6 мм — потребляет в 3–4 раза больше электроэнергии
- Занимает бо́льшую производственную площадь
- Требует дорогостоящего фундамента
- Ресурс используется на 10–15%
- Заморозка капитальных средств
Подобрать оборудование, перекрывающее 90–95% производственной программы с коэффициентом запаса Kзап = 1,2…1,25.
Три определяющих параметра гильотинных ножниц
1. Номинальная толщина реза и предел прочности
Паспортная характеристика любой гильотины указывается для углеродистой конструкционной стали (Ст3 по ГОСТ 380 или S235JR) с временным сопротивлением разрыву σв ≤ 400 МПа.
Это справочная величина. Реальная способность станка определяется усилием сдвига, которое зависит от материала.
Типовые диапазоны (по номиналу Ст3)
20–40 мм
Тяжёлое машиностроение, судостроение
2. Длина реза (длина стола)
Определяет максимальный размер заготовки. Стандартный ряд длин соответствует ширине проката по ГОСТ 19903:
| Длина реза | Формат листа | Применение |
|---|---|---|
| 2000 / 2500 мм | 1000×2000, 1250×2500 | Малые производства, мастерские |
| 3000 / 3200 мм | 1500×3000 | Наиболее востребованный формат |
| 4000 / 6000 мм | Специальный раскрой | Крупные производства, судостроение |
3. Тип привода и кинематика
Тип привода влияет на производительность, качество торца и возможности регулировки.
Электромеханический (кривошипный)
Принцип: Электродвигатель + маховик + редуктор
- Плюсы: Высокая скорость (30–60 ходов/мин), низкое энергопотребление на холостом ходу
- Минусы: Фиксированный угол реза, шумность, сложность защиты от перегрузки
Применение: Лист до 4–6 мм, серийное производство
Гидравлический (качающаяся балка)
Принцип: Гидроцилиндры приводят балку по дуговой траектории
- Плюсы: Простая конструкция, низкая стоимость
- Минусы: Фиксированный угол реза
Применение: Лист 6–16 мм, бюджетный сегмент
Гидравлический (прямого действия)
Принцип: Вертикальное движение балки по направляющим
- Плюсы: Регулировка угла наклона ножей, регулировка зазора, высокая жёсткость
- Минусы: Выше стоимость
Применение: Ответственные заготовки, 6–40 мм, нержавеющие стали
Расчёт допустимой толщины: физика процесса
Нельзя выбирать станок, сравнивая толщину детали с цифрой в паспорте. Необходимо учитывать марку стали. Усилие резания P пропорционально пределу прочности материала.
Коэффициенты пересчёта (Kмат)
| Материал | Марка (пример) | σв, МПа | Kмат |
|---|---|---|---|
| Углеродистая сталь | Ст3сп, Ст3пс | 370–490 | 1,0 (База) |
| Конструкционная сталь | Сталь 20, Сталь 45 | 420–750 | 1,2 – 1,5 |
| Низколегированная сталь | 09Г2С | 490–550 | 1,2 |
| Легированная (термоулучш.) | 40Х, 30ХГСА | 600–900 | 1,5 – 2,0 |
| Нержавеющая сталь | 12Х18Н10Т (AISI 304) | 500–700 | 1,5 – 1,6 |
| Алюминиевые сплавы | АМг2, АМг6 | 180–320 | 0,5 – 0,7 |
Формула выбора
Sпасп ≥ Sдет × Kмат × Kзап
- Sдет — фактическая толщина вашего листа
- Kмат — коэффициент материала (из таблицы)
- Kзап — коэффициент эксплуатационного запаса (рекомендуется 1,25)
Пример расчёта
Требуется резать нержавеющую сталь 12Х18Н10Т толщиной 3 мм.
Sпасп = 3 мм × 1,5 (нерж.) × 1,25 (запас) = 5,625 мм
Вывод: Для работы с нержавейкой 3 мм необходима гильотина с номиналом 6 мм.
Покупка станка на 4 мм для резки нержавейки 3 мм приведёт к быстрому выходу из строя гидравлики и задирам на ножах.
Почему необходим запас (коэффициент 1,25)
Допуск проката
Согласно ГОСТ 19903, лист толщиной 10 мм может иметь фактическую толщину до 10,8 мм.
Состояние инструмента
Расчётные усилия даны для острого инструмента. При радиусе скругления кромки r > 0,1 мм усилие возрастает на 30–50%.
Нагартовка
Нержавеющие стали склонны к упрочнению в зоне деформации.
Выбор длины реза и геометрия листа
Длина ножей должна быть больше или равна ширине разрезаемого листа.
Существует мнение, что на станках с длиной 2000 мм можно распустить лист шириной 3000 мм «в несколько приёмов», передвигая лист.
Это технически возможно только на станках с открытым зевом (С-образная станина) и специальной функцией «slitting». На классических рамных гильотинах длина реза ограничена расстоянием между боковыми стойками.
Ориентируйтесь на ширину листа, а не на длину. Лист 1500×6000 мм можно резать на гильотине длиной 3000 мм, подавая его вдоль, но нельзя распустить на полосы длиной 6000 мм за один ход.
Нужна помощь в расчёте параметров?
Наши инженеры проанализируют вашу номенклатуру и подберут оптимальную модель гильотины с учётом всех коэффициентов.
Практический алгоритм подбора
Шаг 1. Анализ номенклатуры
Выделите материал с максимальным пределом прочности (σв) и максимальной толщиной.
Отсеките «выбросы» — редкие задачи (менее 5% объёма), которые целесообразнее отдать на кооперацию или резать плазмой.
Шаг 2. Расчёт эквивалентной толщины
Приведите все материалы к эквиваленту по Ст3, используя коэффициенты Kмат из таблицы.
Формула: Sпасп ≥ Sдет × Kмат × 1,25
Шаг 3. Определение формата
Выберите длину реза исходя из ширины используемого проката.
Для формата 1500×3000 мм оптимальна длина 3200 мм.
Шаг 4. Выбор привода и опций
- Толщины до 4–6 мм, высокие скорости → Электромеханика
- Толщины от 6 мм, нержавейка → Гидравлика
- Серийная резка в размер → ЧПУ задний упор
- Тонкий лист большого формата → Пневмоподдержка
Разбор типовых ошибок
Категорически запрещено. Гильотина должна перерубать металл за один ход.
Остановка ножа в материале или повторный удар по недорубленному листу приведёт к:
- Заклиниванию механизма
- Сколу ножей
- Деформации кривошипно-шатунного механизма или гидроцилиндров
Нержавеющая сталь обладает высокой вязкостью. Для качественного реза необходимо не только усилие, но и правильный зазор между ножами и угол атаки.
Гильотины с фиксированным углом (качающаяся балка) часто скручивают узкие полосы нержавейки винтом.
Рекомендация: Для нержавейки выбирайте гильотины прямого действия с регулируемым углом.
Покупка станка 6 мм для постоянной резки листа 6 мм (Ст3) допустима, но нерациональна.
Работа на 100% мощности:
- Снижает ресурс уплотнений гидросистемы
- Требует более частой заточки ножей
- Повышает риск аварийных ситуаций
Оптимальная нагрузка — 70–80% от номинала.
Сравнительная таблица классов оборудования
| Параметр | Лёгкий класс | Средний класс | Тяжёлый класс |
|---|---|---|---|
| Номинал (Ст3) | 1,5 – 4 мм | 6 – 12 мм | 16 – 40 мм |
| Длина реза | 1250 – 2500 мм | 2500 – 3200 мм | 3000 – 6000 мм |
| Привод | Электромеханический | Гидравлика / Электромех. | Гидравлика |
| Задний упор | Ручной / NC | NC / ЧПУ | ЧПУ (Heavy Duty) |
| Регулировка зазора | Механическая | Быстрая / Автоматическая | Автоматическая |
| Фундамент | Виброопоры | Виброопоры / Анкеры | Армированный бетон В20+ |
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Технически можно, если станок позволяет выставить минимальный зазор между ножами (0,05 мм). Однако тяжёлые гильотины часто конструктивно не предназначены для таких малых зазоров.
Рекомендация: Для тонкого металла лучше использовать профильное оборудование.
Первая замена — через 1500–2000 моточасов (после обкатки).
Далее — согласно карте ТО (обычно раз в год или каждые 3000–4000 часов).
Используйте гидравлические масла вязкости, рекомендованной производителем (обычно HLP 46 или HLP 32), с классом чистоты не ниже 17/15/12 по ISO 4406.
Для единичного производства достаточно контроллера с цифровой индикацией (УЦИ).
Если номенклатура включает десятки типоразмеров и требуется переналадка 5–10 раз в смену — программируемый задний упор (NC/ЧПУ) окупается за счёт сокращения вспомогательного времени.
Резюме
Выбор гильотинных ножниц — это инженерная задача, не допускающая приблизительности. Основа выбора — прочностной расчёт по самому твёрдому материалу в номенклатуре с учётом коэффициента запаса 1,25.
Игнорирование физики процесса ведёт к прямым финансовым потерям: либо аварийные простои и брак (недостаточная мощность), либо заморозка капитала и перерасход энергии (избыточная мощность).
Закажите расчёт параметров гильотины
Пришлите номенклатуру материалов и толщин — мы проведём расчёт и подберём оптимальную модель с учётом всех коэффициентов.
Для корректного подбора оборудования свяжитесь с инженерным отделом. Мы проанализируем вашу производственную программу и предложим обоснованное решение с расчётом окупаемости.
