什么是 CNC 转塔冲床？

• 1
  CNC 转塔冲床如何剪切孔
• 2
  转塔工位、冲头和板材定位系统
• 3
  同一循环内的圆模、异形模和成形模
• 4
  冲床实际能保持的精度
• 5
  冲压划算与不划算的场景
• 6
  CNC 转塔冲压与激光、水刀和铣削对比

CNC 转塔冲压是剪切过程，不是切削过程。冲头尖端进入板材，将材料推入模具开口，直到局部剪应力超过材料的抗剪强度。裂纹从冲头边缘和模具边缘起始，两条裂纹相遇，废料落下。孔边缘留下小塌角区、光亮带和断裂带。

这种断裂行为解释了大部分工艺限制。软铝剪切干净，需要小间隙。304 不锈钢在冲头尖端前方加工硬化，因此需要更大吨位和更大间隙。间隙过小，裂纹错开，边缘撕裂。间隙过大，板材被拉入模具，孔边缘鼓胀。

转塔本身是旋转刀库。每个工位装有一套匹配的冲头和模具，控制器分度转塔，使所需工位位于冲头下方。现代机器的换刀时间远低于一秒，因此包含五十种不同孔径的程序仍能快速运行。

由于板材移动而刀具保持垂直，该工艺在 X 和 Y 方向很快，但没有 Z 向深度。每个孔都是通孔。深度、型腔、倒角和螺纹超出冲床单独能做的范围。

典型转塔有 32、40 或 60 个工位，多数机器预留几个用于分度模，可以 0.001° 增量旋转到任意角度。分度工位让一把刀先切 30° 斜槽，再切 90° 角缺口，再切 45° 百叶窗，无需换刀。这种灵活性是车间在激光旁保留冲床的主要原因。

冲头提供压力。吨位额定值通常在 20 到 30 公吨之间，足以在 3 mm 低碳钢上冲 100 mm 直径孔。厚板或大孔需要更大吨位，当所需压力超过额定值时控制器会降低刀具能力。忽视该降额就是冲头断裂的原因。

板材定位由带夹钳的滑架完成，夹钳夹住毛坯边缘。滑架在冲头下方沿 X 和 Y 移动板材，控制器连续跟踪位置。由于夹钳需要夹持物，每个排样零件周围都保留废料骨架，骨架必须足够刚硬，以免快速移动时甩动。

排样软件在毛坯上安排零件，使骨架可加工且废料少。好的排样在零件之间留足够连接筋，使板材在夹紧载荷下不弯曲，并让夹钳路径避开任何大于夹钳本身的孔。

圆模承担大部分工作。标准直径从约 3 mm 到 100 mm 以 0.5 mm 递增，每种尺寸配有特定间隙的模具。2 mm 冷轧钢上的 10 mm 孔需要约 0.2 mm 总间隙，由冲头和模具分担。

异形模切割激光需要描摹的几何形状。方模一次冲方孔。圆角模一次冲面板角缺口。代价是成本：异形模可能数百美元，因此只在重复生产中回本，不适用于一次性支架。

成形模在同一程序中运行，无需离开机器。百叶窗、压花、沉孔、挤压攻丝孔和桥形弯曲都利用现有冲压力。沉孔模在现有孔周围成形倒角。攻丝模在 1.2 mm 板材上挤压并攻出螺纹。

群模成倍提升产能。群模在一个工位安装许多小冲头，使穿孔面板每次冲压落下数十个孔。对于过滤器壳体、通风栅和扬声器罩，群模在加工节拍上可大幅优于激光，因为激光必须逐个描摹每个孔。

维护良好的冲床在 1,250 × 2,500 mm 板材上定位精度约为 ±0.10 mm，短距离移动为 ±0.05 mm。孔径公差取决于刀具磨损而非机器，因为模具磨损后孔会变大。磨损的 10 mm 模具可能冲出 10.15 mm 的孔。

边缘质量是冲压与激光的差异所在。剪切面显示塌角、光亮和断裂带，断裂带粗糙。对于可见边缘，去毛刺或粉末喷涂后通常可接受。对于密封面或轴承内孔，则不可接受。

每个冲孔出口侧都会形成毛刺。薄铝上毛刺小，不锈钢上明显。滚光、刷光或在去毛刺机上二次走刀是常规做法，应从开始就计入零件成本。

圆角半径比多数设计师预想的更重要。用成形刀具做出的方形内角没问题，但用小圆刀具走出的角会留下等于刀具半径的圆角。如果图纸要求尖锐的90°内角，冲床没有专用角刀具就无法做到。

冲压在带大量相同尺寸孔的平板件上占优。带400个通风槽的服务器机架面板、带60个电缆入口的控制柜门、带8 mm孔阵列的电气背板。转塔分度一次，冲头每分钟冲压数百次，因此加工节拍随冲压次数而非切割长度增长。

同一次装夹中完成成形是第二个优势。如果零件除孔之外还需要百叶窗、压凸和沉孔，冲床可在一台机器上一个程序中全部完成。激光则先切割轮廓，然后零件还需在折弯机或钻床上进行第二道工序。

冲压在厚板、紧公差和复杂轮廓小批量上处于劣势。钢件厚度超过约6 mm时，吨位需求和刀具磨损使激光或水刀更经济。复杂轮廓的零件批量低于约20件时，模具和编程时间超过节拍收益。

切割质量是另一条边界。如果零件有需要阳极氧化的可见边缘，激光切割面通常比冲压面好看。如果边缘将进行粉末喷涂或隐藏在装配体内部，冲压没问题且更快。