Пневмоножницы вырубные по металлу: толщина реза и расход воздуха

Краткий ответ

Вырубные пневмоножницы — ручной инструмент, у которого подвижный пуансон бьёт по неподвижной матрице и выбивает из листа узкую дорожку; отход остаётся серповидными обрезками, лист почти не гнётся. По данным карточек продавцов и руководства JET рассмотренные модели режут сталь толщиной 1,2–1,6 мм (встречаются и до 14 калибра, около 1,9 мм) при давлении на инструменте около 0,62 МПа (6,2 бар), а расход воздуха в карточках указан от 114 до 481 л/мин. Такой разброс отчасти объясняется тем, что режим замера (средний расход или под нагрузкой) указан не везде. Для компрессора берите расход под нагрузкой: при сплошной резке компрессор должен его покрывать, а сколько проработает ресивер, если компрессор слабее, считают по формуле:

t = 60 · V · Δp / (p₀ · (Q_п − Q))

где t — время работы от ресивера до падения давления на Δp, с; V — объём ресивера, л; Δp — допустимое падение давления, бар; p₀ — атмосферное давление, 1,013 бар; Q_п — расход инструмента под нагрузкой, л/мин; Q — производительность компрессора по всасыванию, л/мин (формула действует при Q_п больше Q; если Q не меньше Q_п, ресивер не расходуется). Пример: ресивер 100 л, запас давления 1,5 бар, инструмент 481 л/мин, компрессор 400 л/мин — около 110 секунд непрерывной резки.

Готовых пневмоножниц WAALPC не продаёт. Наш вклад — подготовка воздуха и обвязка под такой инструмент, а для станочной вырубки — пневмоцилиндры и распределители. Расчёт усилия реза листа станочными пресс-ножницами разобран в отдельной статье «Пресс-ножницы: расчёт усилия реза и вырубки»; здесь мы говорим про ручной инструмент и его расход воздуха.

Вырубные, шлицевые, листовые: чем отличаются

Названия в торговле пересекаются. В обзорах электроинструмента одни и те же ножницы называют «высечными (вырубными)» (Кувалда.ру) и «вырубными (просечными)» (Строй-подсказка): везде это инструмент с пуансоном и матрицей. Отдельно стоят шлицевые ножницы с двумя ножами и листовые. У пневматики те же принципы; в зарубежных описаниях вырубной тип называют nibbler (нибблер), а ножничный тип — air shear.

Тип	Как режет	Отход	Что важно при выборе
Вырубные (высечные, просечные)	Пуансон бьёт по матрице, как миниатюрный вырубной пресс; матрицу и пуансон можно поворачивать на 360° для криволинейного реза	Мелкие острые обрезки (в обзорах — серповидные); ширина дорожки — несколько миллиметров	Лист не деформируется, самый малый радиус разворота; идеально прямой рез получить сложнее
Шлицевые и пневматические «ножничные»	Два ножа: верхний П-образный, нижний заходит в паз	Тонкая спиральная стружка, сворачивается в ленту	Разворот по большому радиусу; лист не гнётся; у электрических моделей по обзорам до 2 мм
Листовые	Как хозяйственные ножницы: неподвижный нож на U-образной опоре	Минимум отходов	Резать можно только с края листа; корпус крупный

Цифры про шлицевые и листовые в таблице относятся к электроинструменту; у пневматики толщину реза указывает изготовитель конкретной модели — данные ниже. Вырубным ножницам, если начинать не с края листа, нужно стартовое отверстие.

Что заявляют изготовители и продавцы: толщина, давление, расход

Ниже — данные из карточек продавцов и из руководства JET по пяти моделям. Настоящий паспорт изготовителя есть только у JET; у остальных четырёх числа взяты с карточек продавцов. Это не рекомендация купить эти модели, а способ увидеть порядок величин; у любой другой модели числа отличаются, сверяйте их с документами изготовителя.

Модель и тип	Сталь	Давление	Расход воздуха, как указано	В л/мин	Ходов в минуту (без нагрузки указано у Ingersoll Rand и Калибр; у остальных режим не указан)	Вход, шланг
Ingersoll Rand 325B, вырубные	до 18 калибра (1,22 мм)	в источнике не указано	17 куб. фут/мин под нагрузкой; 4 куб. фут/мин средний	481 под нагрузкой; 113 средний	4200	1/4 NPTF; шланг от 10 мм (3/8 дюйма)
Chicago Pneumatic CP835, вырубные	1,6 мм по данным продавца (16 калибр, около 1,5 мм)	6,3 бар (0,63 МПа), максимальное динамическое	8 л/с под нагрузкой	480	2750	1/4 дюйма; шланг от 10 мм при длине 5 м
ABAC 5181383, вырубные	1,6 мм; алюминий 2 мм	6,2 бар (0,62 МПа), максимальное рабочее	200 л/мин	200	3000	1/4 дюйма
Калибр ПНМ-1.2, кусачки пневматические по металлу	1,2 мм	6,3 атм	114 л/мин (режим замера не указан)	114	4500	1/4F
JET JAT-910, ножничного типа	18 калибр (1,22 мм)	0,62 МПа (90 фунт/кв. дюйм), у инструмента 70–100 фунт/кв. дюйм	4 куб. фут/мин (режим не указан)	113 (режим не указан)	2800 об/мин (режим не указан)	1/4 NPT; шланг от 3/8 дюйма

Перевод: 1 куб. фут/мин = 28,317 л/мин; 1 фунт/кв. дюйм = 6,895 кПа, поэтому 90 фунт/кв. дюйм — 0,62 МПа, а диапазон 70–100 — 0,48–0,69 МПа. Источники: руководство JET JAT-910 (Operations & Parts Manual); карточки продавцов — intlairtool.com (Ingersoll Rand 325B), flexibleassembly.com (Chicago Pneumatic CP835), tegera-russia.ru (ABAC 5181383), novotorg.org (Калибр ПНМ-1.2).

Что из таблицы следует. Первое: пять моделей из подборки заявляют сталь до 1,2–1,6 мм; у ABAC алюминий берётся толще стали (2 мм против 1,6 мм). Более мощные модели существуют: например, Kett AMN заявлен на 14 калибр (около 1,9 мм) мягкой стали, но нержавеющую он берёт тоньше — 16 калибр (около 1,5 мм) (карточка на autotoolworld.com). У Chicago Pneumatic CP835 нержавеющая сталь на странице продавца не указана. Второе: у четырёх моделей из пяти давление заявлено 0,62–0,63 МПа (6,2–6,3 бар); у Ingersoll Rand в использованном источнике оно не указано. Третье: только у Ingersoll Rand 325B названы оба режима — 113 л/мин в среднем и 481 л/мин под нагрузкой, разница в 4,25 раза; у Chicago Pneumatic указан расход под нагрузкой. У JET (4 куб. фут/мин), Калибр (114 л/мин) и ABAC (200 л/мин) режим замера не указан — гадать, средний это расход или пиковый, нельзя; для компрессора безопаснее считать эти числа минимальными.

Расход воздуха и компрессор: расчёт

Пневмоинструмент берёт воздух только пока нажат курок, поэтому в описаниях встречаются два числа: расход под нагрузкой (пик) и средний расход (с учётом пауз); какое из них указано, надо смотреть в конкретном документе. Для компрессора важно, как вы режете. Прерывистая работа короткими резами — ориентируйтесь на средний расход и ресивер. Сплошная резка длинного листа — на расход под нагрузкой. Признак нехватки воздуха — падение мощности и рывки при нажатом курке: в руководстве JET в таком случае предписано проверить производительность компрессора и выставить 90 фунт/кв. дюйм.

Расчёт на цифрах Ingersoll Rand 325B (Q_п = 481 л/мин): ресивер V = 100 л, запас давления Δp = 1,5 бар (допустим, от 8,0 до 6,5 бар: нижняя граница взята с небольшим запасом над 6,2–6,3 бар на потери в регуляторе и шланге; для своей линии проверьте манометром у инструмента), p₀ = 1,013 бар.

1. Компрессор не работает вообще: t = 60 · 100 · 1,5 / (1,013 · 481) = 18,5 с.
2. Компрессор 300 л/мин: дефицит 481 − 300 = 181 л/мин, t = 60 · 100 · 1,5 / (1,013 · 181) = 49 с.
3. Компрессор 400 л/мин: дефицит 81 л/мин, t = 60 · 100 · 1,5 / (1,013 · 81) = 110 с.
4. Компрессор 500 л/мин: производительность выше расхода, давление держится — ресивер не расходуется.
5. Прерывистая работа при среднем расходе 113 л/мин и компрессоре 400 л/мин: запас 287 л/мин, ресивер набирает 1,5 бар за 60 · 100 · 1,5 / (1,013 · 287) = 31 с.

Расчёт идеализирован: температура принята постоянной, потери в трубопроводе не учтены. Величина Q — производительность компрессора по всасыванию, а не рабочее давление. Расход воздуха всей линии оценивают калькулятором расхода воздуха, объём ресивера под задачу — калькулятором объёма ресивера, подробности по подбору компрессора — в статье «Компрессор для пневматики: выбор и расчёт».

Подготовка воздуха и обвязка инструмента

Пневмоинструмент с лопастным двигателем требует того же, что описывает руководство JET JAT-910: чистый сухой воздух, нужное давление у инструмента, шланг нужного диаметра и смазку.

• Давление — на инструменте, а не в ресивере. JET требует 90 фунт/кв. дюйм (0,62 МПа) и допускает 70–100 фунт/кв. дюйм (0,48–0,69 МПа), измеряемые у инструмента во время работы; чрезмерное давление, по руководству, сокращает срок службы. Поэтому манометр на регуляторе без нагрузки показывает больше, чем реально доходит до курка; настраивайте по манометру у инструмента при нажатом курке (это вывод из требования руководства, сам порядок настройки в нём не описан).
• Шланг. Минимальный внутренний диаметр — 10 мм (3/8 дюйма) по Ingersoll Rand и JET; Chicago Pneumatic указывает 10 мм при длине шланга 5 м. Шланг должен быть «ровно такой длины, чтобы дотянуться до рабочего места» (JET).
• Быстросъём не на самом инструменте. Руководство JET советует ставить короткий гибкий подводящий шланг и перенести быстроразъём дальше по линии: вибрация выводит из строя соединение прямо на корпусе.
• Смазка. JET: смазывать ежедневно или перед каждым использованием, при непрерывной работе — раз в 1–2 часа, 4–5 капель масла для пневмоинструмента во вход или через маслораспылитель на линии; годится масло SAE 10, «не используйте моющее». Маслораспылитель ставят как можно ближе к инструменту. Карточка нашего блока AC называет минеральное масло ISO VG32; берите то масло, которое требует паспорт вашего инструмента, и сверяйте его с карточкой блока.
• Конденсат. JET: сливать воду из ресивера ежедневно, влагоотводчики — на магистрали от компрессора, фильтры менять регулярно.

Наш блок AC2010-02 (порт G1/4, фильтрация 25 мкм, диапазон регулирования 0,05–0,85 МПа) укладывается в эти требования по давлению. Пропускная способность по карточке — до 1100 л/мин, то есть более чем вдвое выше расхода 481 л/мин у Ingersoll Rand под нагрузкой; условия замера пропускной способности в карточке не указаны, поэтому проверяйте манометром у инструмента, что при нажатом курке давление не проседает. Блок монтируют строго вертикально, а маслораспылитель — не дальше 5–8 м от потребителя, иначе масляный туман оседает в трубке (карточка). Резьбы: у JET и Ingersoll Rand вход 1/4 NPT, у блока — G1/4; сверяйте по документам инструмента и соединяйте шлангом с нужными штуцерами.

Типичные проблемы: рвёт кромку, теряет мощность

Что происходит	Вероятная причина	Что проверить
Кромка рваная, с заусенцем и сколом	Износ или скол пуансона и матрицы; лист не соответствует документам изготовителя (толщина, твёрдый или нержавеющий металл); перекос инструмента при подаче	Осмотр кромок пуансона и матрицы: высота заусенца — индикатор износа инструмента (Wikipedia, Blanking and piercing, про штамповку). У штампов зазор между пуансоном и матрицей влияет на заусенец и скол (Металлический портал — тоже про штамповку); у ручного инструмента его обычно не регулируют, поэтому при рваной кромке меняют пуансон и матрицу. Толщину и материал листа сверьте с документами изготовителя
Теряет мощность, работает рывками, не дорезает лист	Не хватает производительности компрессора; давление у инструмента ниже рекомендованного изготовителем; недостаточная смазка	По руководству JET: сверить производительность компрессора с расходом инструмента и выставить 90 фунт/кв. дюйм (0,62 МПа) у инструмента; при перегреве — смазать. Расчёт времени работы от ресивера — в разделе выше
Не запускается	Закрыт или засорён воздушный клапан	Открыть клапан и убрать засор; при слипшихся деталях — промывка растворителем или разборка со смазкой (JET)
Сильная вибрация	Износ подшипников или лопастей ротора	Осмотр подшипника; смазка или смена. Разборку выполняют квалифицированные специалисты (JET)
Перегрев корпуса	Недостаточная смазка	Смазать маслом для пневмоинструмента (JET)

Про «не доходит до конца хода»: у ручного вырубного инструмента ход пуансона фиксирован конструкцией, а потеря мощности вызвана низким давлением или расходом — это строка таблицы выше. Если же вы делаете вырубку своими руками на пневмоцилиндре, «не дошёл до конца хода» означает, что усилия цилиндра не хватило на реальное сопротивление металла; расчёт — в следующем разделе.

Если нужна вырубка на станке: цилиндр вместо руки

Ручной инструмент берёт сталь до 1,2–1,6 мм полосой. Когда нужно пробить отверстие или вырубить деталь, ставят пресс с пневмоцилиндром. Формула усилия та же, что в статье о пресс-ножницах: P = L · s · τ, где L — периметр контура среза, s — толщина, τ — сопротивление срезу; τ = 0,7–0,8 от предела прочности σ_в, а для запаса берут коэффициент 1,2–1,3 (по обзору сайта Inner; в нашей статье о пресс-ножницах взят 1,3 по справочнику В. П. Романовского «Холодная штамповка»). Для Ст3 по ГОСТ 380 σ_в = 370–490 МПа, поэтому берём τ = 300 МПа (σ_в = 400 МПа).

Расчёт для круглого отверстия P = π · d · s · τ, расчётное усилие Pn = 1,3 · P, теоретическое усилие цилиндра при 0,6 МПа F = p · π · D²/4 (без учёта трения):

Отверстие в Ст3	P, кН	Pn = 1,3 · P, кН	Минимальный Ø цилиндра при 0,6 МПа	Что берём, усилие при 0,6 МПа
Ø6 мм, лист 1,0 мм	5,66	7,35	125 мм (Ø125 даёт 7,36 кН — запаса нет)	DSBG-160-50-P, 12,06 кН — 40 030 ₽
Ø10 мм, лист 1,0 мм	9,42	12,25	161 мм (Ø160 даёт 12,06 кН — не хватает)	DSBG-200-50-P, 18,85 кН — 54 050 ₽
Ø10 мм, лист 1,5 мм	14,14	18,38	198 мм (Ø200 даёт 18,85 кН — запас 2,6 %)	DSBG-250-50-P, 29,45 кН — 86 540 ₽
Ø20 мм, лист 1,5 мм	28,27	36,76	279 мм	DSBG-320-25-P, 48,25 кН — 204 170 ₽

Вывод: отверстие Ø10 мм в листе 1,5 мм даёт расчётное усилие 18,4 кН — Ø200 (18,85 кН) проходит, но с запасом всего 2,6 %, то есть впритык, поэтому берут Ø250 (29,45 кН). Отверстие Ø20 мм в том же листе требует уже Ø280 мм, то есть Ø320. Сплошная вырубка деталей крупнее этого — за пределом пневматики: для более толстого металла и крупных контуров считают гидравлику или пневмогидравлический усилитель. Наклонный нож и другие приёмы снижения усилия — в статье про пресс-ножницы; усилие цилиндра любого диаметра считает калькулятор усилия цилиндра.

Расход воздуха такого пресса — на примере DSBG-200-50-P (Ø200, ход 50 мм): за цикл «вперёд — назад» по формуле V = (π · D²/4) · S · 2 · (p + 1,013)/1,013, где p = 6 бар и объём в миллиметрах кубических делится на 1 000 000, получается 21,7 нормальных литра. При 10 циклах в минуту это около 217 нл/мин; у DSBG-160-50-P — 13,9 нл за цикл и 139 нл/мин. Расчёт без вычета штока — с небольшим запасом. Для сравнения: ручной вырубной инструмент под нагрузкой берёт 481 л/мин непрерывно, а пресс — импульсами (нормальный литр по DIN 1343 и литр свободного воздуха в карточках инструментов различаются примерно на 9 %, для оценки порядка этого достаточно). Распределитель на такой цилиндр подбирают отдельно: порты цилиндров Ø160–200 — G3/4, Ø250–320 — G1 (по каталогам ISO 15552), поэтому присоединение и проходное сечение проверяют по цилиндру, а скорость хода считают по Kv клапана, а не по диаметру порта.

Безопасность

• Защита глаз. Руководство JET: работать только в защитных очках или с щитком. Отход вырубных ножниц — острые серповидные обрезки (Кувалда.ру), убирать их руками без перчаток нельзя.
• Шланг и давление. Проверять износ шланга, держать вдали от тепла и острых кромок, повреждённый менять сразу (JET). Руководство JET предупреждает, что чрезмерное давление сокращает срок службы и создаёт опасную ситуацию; рабочий диапазон — 70–100 фунт/кв. дюйм (0,48–0,69 МПа) у инструмента.
• Шум. Для Ingersoll Rand 325B продавец указывает 96/107 дБ(А); у JET JAT-910 — 82 дБ(А). Для Ingersoll Rand продавец не поясняет, что означают два значения. При таких уровнях нужны средства защиты слуха: руководство JET требует беруши или наушники, если шум превышает безопасный уровень; норма на рабочем месте в России — 80 дБА за смену (СанПиН 1.2.3685-21, по данным проверки статьи).
• Станок с цилиндром. Ход пуансона — зона защемления и среза. Пуск обеими руками: двуручное управление типа III по ISO 13851:2019 требует синхронного нажатия обеих кнопок в пределах 0,5 с; риск оценивают по ISO 12100. Схема двуручного управления разобрана в нашей статье о пресс-ножницах; перед обслуживанием давление в линии сбрасывают, порядок — в статье «Безопасный сброс давления».

Что из этого есть в каталоге WAALPC

Скажем прямо: готовых пневмоножниц — вырубных, шлицевых или любых других — в каталоге WAALPC нет, инструмент ищите у продавцов инструмента. В каталоге есть то, что делает такой инструмент работоспособным и то, из чего собирают станочное решение:

• Блок подготовки воздуха AC, типоразмер AC2010-02 (G1/4) — 1 390 ₽. Фильтр 25 мкм, регулятор 0,05–0,85 МПа, маслораспылитель; совместимый аналог AirTAC AC.
• Пневмоцилиндры DSBG по ISO 15552 (Ø160–320 есть в реестре WAALPC: Ø160 — 40 030 ₽, Ø200 — 54 050 ₽, Ø250 — 86 540 ₽, Ø320 — 204 170 ₽). Рекомендуемое рабочее давление по карточке серии — 6 бар.
• Электромагнитные распределители 4V, например 4V310-10-DC24V (порт G3/8) — 1 170 ₽: рабочее давление по карточке 0,15–0,8 МПа. Для малых цилиндров и пилотного управления; на DSBG Ø160–320 с портами G3/4–G1 клапан подбирают под порт и сечение цилиндра отдельно.

Если нужно подобрать обвязку под конкретный инструмент или пресс, пришлите его данные (давление, расход, резьба входа) на странице подбора — инженер ответит, что можем предложить; это подбор совместимых аналогов по вашей спецификации, срок ответа — 1 рабочий день.

Типичные ошибки

• Смотрят на «расход воздуха», не выяснив режим. 113 и 481 л/мин у одного Ingersoll Rand 325B — это средний расход и расход под нагрузкой; компрессор для сплошной резки подбирают по второму.
• Настраивают давление по манометру регулятора без нагрузки. Требование JET относится к давлению у инструмента во время работы.
• Шланг тоньше 10 мм. Инструмент теряет мощность, хотя компрессор в порядке.
• Работают без смазки или с моющим маслом. JET: инструмент нужно смазывать до пуска, моющие масла не применять.
• Берут лист толще заявленного изготовителем. У рассмотренных моделей сталь до 1,6 мм; встречаются и до 14 калибра (около 1,9 мм, например Kett AMN), но нержавеющую берут тоньше мягкой (у Kett — 16 калибр). Предел зависит от модели и материала.
• Считают цилиндр по одной силе резки. Не учитывают запас на затупление и перекос (в расчёте выше взят 1,3) и трение.
• Ставят быстроразъём прямо на корпус инструмента. JET советует короткий гибкий шланг между ними.

Часто задаваемые вопросы

Чем вырубные ножницы по металлу отличаются от шлицевых?

Вырубные (в торговле их называют также высечными и просечными) бьют пуансоном по матрице и выбивают узкую дорожку с серповидными обрезками; у них самый малый радиус разворота, а прямой рез получить сложнее. Шлицевые режут двумя ножами и отдают тонкую спиральную стружку; разворот у них по большому радиусу. Оба типа не гнут лист.

Какую толщину металла берут пневматические вырубные ножницы?

По данным карточек продавцов рассмотренные модели берут сталь 1,2–1,6 мм (Ingersoll Rand 325B — 18 калибр, 1,22 мм; Chicago Pneumatic CP835 и ABAC 5181383 — 1,6 мм; Калибр ПНМ-1.2 — 1,2 мм). ABAC заявляет алюминий до 2 мм. Есть модели и на 14 калибр мягкой стали (около 1,9 мм, Kett AMN), но нержавеющую они берут тоньше. Предел зависит от модели и материала — проверяйте документы изготовителя.

Сколько воздуха расходуют пневмоножницы?

У Ingersoll Rand 325B продавец указывает 17 куб. фут/мин (481 л/мин) под нагрузкой и 4 куб. фут/мин (113 л/мин) в среднем; у Chicago Pneumatic CP835 — 8 л/с (480 л/мин) под нагрузкой; у ABAC 5181383 — 200 л/мин; у Калибр ПНМ-1.2 — 114 л/мин. Режим замера (средний или под нагрузкой) указан не везде — смотрите документ на вашу модель; для расчёта компрессора берите расход под нагрузкой.

Какой компрессор нужен для пневмоножниц?

Для сплошной резки его производительность по всасыванию должна быть не ниже расхода инструмента под нагрузкой, иначе давление упадёт: при 481 л/мин, компрессоре 400 л/мин и ресивере 100 л запас в 1,5 бар кончится за 110 секунд. Для коротких резов достаточно ориентироваться на средний расход и ресивер.

Почему пневмоножницы теряют мощность и не дорезают?

Обычно не хватает производительности компрессора, давление у инструмента ниже 0,62 МПа (90 фунт/кв. дюйм) или слишком тонкий шланг (меньше 10 мм по данным Ingersoll Rand и JET). Проверьте давление у инструмента при нажатом курке, диаметр шланга и смазку.

Нужна ли смазка пневмоножницам?

Да. По руководству JET инструмент смазывают ежедневно или перед каждым использованием, при непрерывной работе — раз в 1–2 часа, 4–5 капель масла для пневмоинструмента; моющие масла не годятся. Автоматически масло подаёт маслораспылитель на линии, поставленный ближе к инструменту.

Можно ли сделать пневматические вырубные ножницы самому на цилиндре?

Для пробивки отверстий в тонком листе — можно, но пневматика быстро упирается в предел: отверстие Ø10 мм в стали 1,5 мм требует цилиндра Ø200–250 мм при 0,6 МПа (Ø200 проходит с запасом всего 2,6 %). Считайте по P = π · d · s · τ с запасом 1,3 и ставьте двуручное управление.

Связанные материалы

• Пресс-ножницы: расчёт усилия реза и вырубки
• Компрессор для пневматики: выбор и расчёт
• Ресивер сжатого воздуха
• Безопасный сброс давления
• Калькулятор расхода воздуха
• Калькулятор объёма ресивера
• Калькулятор усилия цилиндра
• Подготовка воздуха