Powstawanie powierzchni rozdzielenia- Rozdzielenie materiału następuje poprzez działanie krawędzi tnących stempla i płyty tnącej w wyniku celowo wywołanego procesu dekohezji (pękania) wzdłuż pewnej linii (zamkniętej lub otwartej), zwanej linią cięcia.

Luz bezwzględny- Podwojona wartość szczeliny 2s = l (różnica wymiarów płyty tnącej d_m i stempla d_s).

Luz względny- Jest podstawowym parametrem wpływającym na przebieg procesu.

Luz względny podaje się także w procentach grubości materiału wykrawanego.

Luz optymalny - jest to taki luz, w którym pęknięcia rozchodzące się od obu krawędzi, spotykają się ze sobą tworząc wspólną powierzchnię pęknięcia o zarysie zbliżonym do litery S”.

Luz zmniejszony- Przy zastosowaniu tzw. luzów zmniejszonych (L_zm << L_o) pęknięcia od strony płyty tnącej nie kończą się na krawędzi tnącej stempla, lecz zatrzymują się wewnątrz materiału w strefie naprężeń ściskających (powyżej warstwy obojętnej). Wtedy ostateczne oddzielenie elementu wykrawanego odbywa się ponownie wskutek odkształcenia plastycznego za pomocą krawędzi płyty tnącej.

Luz normalny zapewnia, ze względu na siłę i pracę wykrawania, optymalne warunki cięcia w całym okresie użytkowania narzędzia. Luz ten przyjmuje się w dolnej granicy luzów optymalnych lub nieco mniejszy. Trzeba pamiętać, że przy cięciu z luzem mniejszym od optymalnego występują duże odkształcenia plastyczne poprzedzające pękanie materiału, co wymaga dużych sił wykrawania a to w sposób znaczny obniża trwałość narzędzi.

Wykrawanie - jest to operacja cięcia na prasach. Narzędziami wykorzystywanymi w procesie cięcia są wykrojniki.

Szelina- Odległość krawędzi tnących stempla i płyty tnącej s.

Siłę wykrawania można obliczyć w przybliżeniu ze wzoru:
gdzie: S = gΣl - powierzchnia ścinana, g, R_t - odpowiednio: grubość i wytrzymałość na ścinanie materiału wykrawanego, Σl - suma długości linii cięcia, k - współczynnik zależny od luzu (k ≈ 1,1 - 1,3), R_t ≈ 0,8 R_m (R_m - wytrzymałość na rozciąganie).

Siła P_z potrzebna do zepchnięcia materiału ze stempli wynosi od ok. 0,02 P_w (przy cienkich blachach i jednym stemplu) do ok. 0,2 P_w (przy grubych blachach i wielu stemplach). Siłę przepchnięcia P_p wykrojonego wyrobu przez płytę tnącą można oszacować ze wzoru:

gdzie a jest wysokością walcowej części otworu płyty tnącej (rys. VIII/1). Współczynnik k_p jest równy ok. 0,05 - 0,1 przy przepychaniu wyrobu w kierunku ruchu stempla, albo 0,07 - 0,15 przy przepychaniu przeciwnie do kierunku ruchu stempla (np. za pomocą wyrzutnika).

Pracę wykrawania określa wzór:
gdzie: P(s) - zależność siły od drogi stempla, S - skok suwaka prasy, δ - głębokość wnikania stempla w otwór płyty tnącej.

Podstawowe wiadomości o konstrukcji wykrojników- Tłoczniki do wykrawania noszą nazwę wykrojników. Warunkiem poprawnej pracy wykrojnika jest utrzymanie jednakowej szczeliny wzdłuż całej linii cięcia. Wymaga to odpowiedniego wykonania, ustawienia i prowadzenia względem siebie stempla i płyty tnącej. Tylko najprostsze wykrojniki nie mają własnego prowadzenia (stemple i płyty tnące są mocowane odpowiednio do suwaka i stołu prasy - prowadzenie zapewniają prowadnice maszyny).

Wykrojnik jednoczesny dzięki swej konstrukcji uniezależnia dokładność wzajemnego położenia poszczególnych linii cięcia od dokładności podawania pasa lub taśmy.

Wykrojnika wielotaktowego gdzie pas lub taśma musi zatrzymywać się po przesunięciu o określony skok. Dokładność ustalenia wzajemnego położenia poszczególnych linii cięcia można zwiększyć stosując pilot umieszczony na powierzchni czołowej stempla wykrawającego zarys zewnętrzny (pilot wchodzi w otwór wykonany stemplem.

Przykłady rozmieszczenia wykrojów w taśmie: - układy proste, - układy pochyłe, - układy naprzemianległe, - układy złożone; - wykrawanie z odpadem, - wykrawanie ze zmniejszonym odpadem, - wykrawanie bez odpadu

Zagadnienie tzw. optymalnego rozkroju w przypadku wykrawania z taśm i pasów sprowadza się zwykle do wyboru układu wykrojów z minimalną wartością iloczynu B*H lub maksymalną wartością odpowiedniego współczynnika wykorzystania materiału. Dla układów pochyłych należy znaleźć kąt nachylenia wykroju  minimalizujący iloczyn B*H. gdzie H- Skok podawania, B- szerokość arkusza.

Nacisk nominalny P_N prasy mimośrodowej (lub korbowej) jest to maksymalna siła, którą może być obciążona prasa (siłę tę przyjmuje się do obliczeń korpusu i wału korbowego na sztywność i wytrzymałość).

Naciskiem dopuszczalnym P_dop nazywamy siłę działającą w dowolnym momencie skoku prasy, której odpowiada stały maksymalny moment skręcający M_max na wale, przyjęty w obliczeniach sprzęgła i przekładni (także wału, na skręcanie ze zginaniem). Nacisk dopuszczalny jest więc funkcją kąta obrotu wału ( lub położenia (a) suwaka względem dolnego punktu zwrotnego (DPZ).

Rodzaje pras i ich dobór

Prasy mechaniczne mimośrodowe lub korbowe- posiada mechanizm korbowy o zmiennym skoku (tzw. mechanizm mimośrodowy), w którym skok S nastawia się przez obrót tulei mimośrodowej. Działanie prasy korbowej lub mimośrodowej polega na wykorzystaniu w czasie skoku suwaka pewnej części energii kinetycznej ruchu obrotowego koła zamachowego.

Do najważniejszych parametrów charakteryzujących prasę mimośrodową zalicza się:

nacisk nominalny P_N,pracę użyteczną L_u,liczbę skoków suwaka w jednostce czasu n, skok suwaka S i zakres jego zmian (S_max ≥ S ≥ S_min), nastawność suwaka M (zakres zmian długości korbowodu uzyskiwany przez wkręcanie lub wykręcanie łącznika),gabaryty przestrzeni roboczej (W, w) i wymiary stołu (A_s, B_s, D),inne wymiary charakterystyczne: średnica i głębokość gniazda pod czop tłocznika, najmniejsza odległość belki wyrzutnika od powierzchni czołowej suwaka i jej skok, grubość płyty stołu, wymiary rowków teowych w płytach stołu i suwaka, ich kąty rozstawienia itp., wyposażenie prasy (podajniki, poduszki pneumatyczne i dodatkowe wyrzutniki, odciążacz suwaka, urządzenia zabezpieczające przed przeciążeniem, zwiększające bezpieczeństwo pracy i inne).

Dobór prasy do określonej operacji technologicznej uwzględnia: dobór nacisku nominalnego poprzez porównanie występujących w procesie sił i ich zmian w funkcji przemieszczenia suwaka z wykresem nacisków dopuszczalnych, sprawdzenie, czy praca potrzebna do realizacji operacji jest nie większa od pracy użytecznej, która może być wykonana kosztem energii możliwej do pobrania z koła zamachowego podczas jednego skoku suwaka, sprawdzenie podstawowych wielkości kinematycznych, wydajności, gabarytów przestrzeni roboczej i wyposażenia prasy, sprawdzenie, czy prasa spełnia wymagania ergonomii i BHP.

W produkcji masowej wykorzystuje się prasy automatyczne z dolnym napędem wyposażone w podajniki taśmy (walcowe lub zaciskowe) oraz prasy szybkobieżne z kołowym lub eliptycznym ruchem suwaka i bezkorbowodowe.

Wykrawanie dokładne - istota procesu- W procesie wykrawania dokładnego rozdzielenie materiału następuje w drodze odkształceń plastycznych, bez udziału dekohezji (ψ = 1). Powierzchnia rozdzielenia ma małą chropowatość (R_a < 0,6 [m]), a materiał w warstwie wierzchniej jest wzmocniony.

Rodzaje wykrawania dokładnego-

wykrawanie z poprzecznym ściskaniem- Naprężenia ściskające powstają wskutek wgłębiania w materiał wokół linii cięcia grani klinowej dociskacza. Dodatkowo stosuje się przeciwstempel dociskający z materiał z odpowiednią siłą do powierzchni czołowej stempla. Przeciwstempel pełni równocześnie rolę wyrzutnika i zapewnia płaskość wyrobu. Aby wyeliminować naprężenia rozciągające pochodzące od zginania stosuje się bardzo mały („zerowy”) luz.

wykrawania z termicznym ściskaniem- Naprężenia ściskające można wprowadzać do strefy cięcia również sposobem termicznym przez wytworzenie gradientu temperatury. Materiał nagrzany podaje się do wykrojnika, a następnie chłodzi (np. natryskiem cieczy) na zewnątrz linii cięcia. Po upływie pewnego czasu potrzebnego na odpływ ciepła i wytworzenie naprężeń ściskających w strefie cięcia następuje wykrawanie.

Wymagania stawiane maszynom i wykrojnikom- prasy mechaniczne lub hydrauliczne wielokrotnego działania,musza zapewnic wywieranie niezależnych obciążeń na stemple, przeciwstemple i wyrzutniki, prasy mechaniczne posiadają specjalnie zaprojektowane mechanizmy napędowe, realizujące zmniejszoną prędkość ruchu suwaka podczas wykrawania przy dostatecznie dużej wydajności, natomiast prasy hydrauliczne (szczególnie przydatne w zakresie dużych nacisków nominalnych) zapewniają dobrą trwałość narzędzi, Stosowanie „zerowych” luzów stawia wysokie wymagania odnośnie sztywności pras i dokładności prowadzenia suwaków oraz stempli wykrojników względem płyt tnących, W konstrukcji wykrojników stosuje się prowadnice toczne bez luzu (elementy toczne są montowane z lekkim wciskiem).

Pojęcie technologiczności wyrobu oznacza łatwość jego wykonania w konkretnej operacji technologicznej przy niskich kosztach jednostkowych. Dodatkową poprawę technologiczności wyrobów wykrawanych można uzyskać przez korekty zarysu wyrobów, umożliwiające zastosowanie wykrawania bezodpadowego.

Wpływ luzu na stan naprężenia i siłę w procesie wykrawania oraz na tworzenie się i wygląd powierzchni rozdzielenia. - Stan naprężenia przy wykrawaniu można określić jako ścinanie ze zginaniem (gdy L > 0), przy czym udział zginania jest tym większy, im większy jest luz. Utrata spójności zachodzi prędzej (przy mniejszych odkształceniach i sile), jeżeli udział zginania jest znaczny (czyli przy większym luzie). Pęknięcia rozwijają się od strony krawędzi płyty tnącej, gdzie występują naprężenia rozciągające, wywołane zginaniem (poniżej warstwy obojętnej). Pęknięcia te dla pewnego przedziału wartości luzu tworzą jedną powierzchnię pękania. Strefy cięcia i cięcia wtórnego charakteryzują się gładką i błyszczącą powierzchnią o kierunkowej strukturze chropowatości powierzchni. Strefy pękania są matowe, pozbawione kierunkowej struktury chropowatości.

---