Пресс

Пресс — это механическое устройство, предназначенное для обработки материалов или заготовок путём приложения статического или динамического усилия (давления) с целью изменения формы, соединения, разделения, уплотнения или выдавливания. Прессы относятся к классу кузнечно-прессовых машин и широко применяются в металлообработке, машиностроении, деревообработке, полиграфии, пищевой и химической промышленности, а также в быту.

История

Первые прообразы прессов появились в глубокой древности. Для отжима масла из оливок или виноградного сока использовались рычажные и клиновые устройства. В Древнем Египте и Риме применялись винтовые прессы для выдавливания масла и вина.

Значительное развитие технология получила в эпоху Возрождения. В 1450-х годах Иоганн Гутенберг изобрёл печатный пресс, который стал ключевым фактором распространения книгопечатания в Европе. Этот пресс представлял собой модифицированный винтовой пресс, использовавшийся ранее для отжима сока.

Промышленная революция XVIII—XIX веков привела к созданию гидравлического пресса. В 1795 году английский инженер Джозеф Брама запатентовал гидравлический пресс, основанный на законе Паскаля. Это изобретение позволило развивать огромные усилия, недоступные для механических приводов.

В XX веке прессы стали электрифицированными, появились кривошипные, фрикционные и эксцентриковые механизмы. С развитием автоматизации и ЧПУ (числового программного управления) прессы превратились в высокопроизводительные обрабатывающие центры.

Классификация прессов

Прессы классифицируются по нескольким основным признакам: типу привода, назначению, конструкции станины и технологическому процессу.

По типу привода

• Гидравлические прессы. Работают за счёт давления жидкости (обычно масла) в цилиндре. Способны развивать усилия от нескольких тонн до десятков тысяч тонн. Характеризуются плавным ходом и возможностью длительной выдержки под давлением. Применяются для штамповки, гибки, правки, прессования и сборки.
• Механические прессы. Включают в себя кривошипные, эксцентриковые, винтовые, фрикционные и реечные механизмы. Отличаются высокой скоростью работы (до нескольких сотен ходов в минуту). Кривошипные прессы наиболее распространены в холодной штамповке.
• Пневматические прессы. Используют сжатый воздух. Развивают сравнительно небольшие усилия (до 10–20 тонн), но обладают высокой скоростью и безопасностью. Применяются для сборки, клёпки, запрессовки мелких деталей.
• Ручные прессы. Приводятся в действие мускульной силой оператора через рычаг, винт или рейку. Используются в быту и мелкосерийном производстве для гибки, правки, выпрессовки подшипников.

По назначению и технологическому процессу

• Штамповочные прессы. Предназначены для листовой штамповки (вырубка, пробивка, гибка, вытяжка). Делятся на простого и двойного действия.
• Ковочные прессы. Используются для объёмной штамповки и ковки. Развивают большие усилия и обеспечивают высокую точность размеров поковок.
• Прессы для сборки. Применяются для запрессовки втулок, подшипников, штифтов и других деталей с натягом.
• Брикетировочные прессы. Служат для уплотнения сыпучих материалов (стружка, опилки, отходы) в брикеты.
• Полиграфические прессы. Используются для печати, тиснения, высечки картона и бумаги.
• Пищевые прессы. Применяются для отжима сока, масла, формовки сыра, производства макаронных изделий.

По конструкции станины

• С-образные (консольные) прессы. Имеют открытую станину, что обеспечивает доступ к рабочей зоне с трёх сторон. Удобны для подачи длинномерных заготовок.
• Портальные (двухстоечные) прессы. Имеют закрытую станину в виде портала. Обладают высокой жёсткостью и точностью, применяются для крупных деталей.
• Колонные прессы. Станина состоит из четырёх колонн, по которым перемещается подвижная траверса. Используются для гидравлических прессов большого усилия.
• Безстанинные прессы. Представляют собой силовой блок, встраиваемый в автоматические линии.

Устройство и основные характеристики

Основными узлами типового пресса являются:

1. Станина. Несущая конструкция, воспринимающая все усилия и обеспечивающая жёсткость.
2. Привод. Механизм, преобразующий энергию (электрическую, гидравлическую, пневматическую) в усилие.
3. Исполнительный механизм. Ползун (для механических прессов) или плунжер (для гидравлических), совершающий возвратно-поступательное движение.
4. Рабочий стол. Поверхность, на которую устанавливается штамп или заготовка.
5. Система управления. Обеспечивает пуск, остановку, регулировку хода и контроль параметров.

Ключевые технические характеристики пресса:

• Номинальное усилие (тоннаж). Максимальное усилие, которое пресс может развивать в рабочем цикле. Измеряется в тоннах-силы (тс) или килоньютонах (кН).
• Ход ползуна. Расстояние, на которое перемещается ползун от верхней до нижней мёртвой точки.
• Число ходов в минуту. Частота рабочих циклов (для механических прессов).
• Закрытая высота. Расстояние от стола до ползуна в нижнем положении.
• Размеры стола. Определяют максимальные габариты обрабатываемой детали.

Применение прессов

Прессы являются одним из основных видов технологического оборудования в современной промышленности.

• Автомобилестроение. Штамповка кузовных панелей, рам, деталей подвески. Крупные прессы усилием до 10 000 тс используются для изготовления цельных боковин кузова.
• Авиастроение и космонавтика. Штамповка и ковка деталей из титановых и алюминиевых сплавов. Применяются уникальные прессы усилием до 75 000 тс.
• Судостроение. Гибка листового металла, изготовление шпангоутов и других корпусных деталей.
• Строительство. Производство металлочерепицы, профнастила, арматурных сеток, газобетонных блоков.
• Энергетика. Изготовление корпусов реакторов, турбин, трубопроводов высокого давления.
• Переработка отходов. Брикетирование металлолома, макулатуры, пластика для удобства транспортировки и переплавки.
• Пищевая промышленность. Отжим растительного масла, производство соков, формовка кондитерских изделий.
• Бытовое применение. Ручные прессы для отжима сока, прессы для чеснока, прессы для брикетирования топливных пеллет.

Безопасность и нормативы

Работа на прессах относится к категории повышенной опасности из-за высоких усилий и скоростей. Основные требования безопасности регламентируются в РФ «Правилами по охране труда при эксплуатации промышленного транспорта и кузнечно-прессового оборудования» (Приказ Минтруда России).

Ключевые меры безопасности включают:

• Применение двуручного включения (оператор должен нажать две кнопки одновременно, чтобы исключить попадание рук в зону штампа).
• Установка фотоэлектрических барьеров и защитных ограждений.
• Использование предохранительных муфт и тормозных систем.
• Регулярное техническое освидетельствование и проверка гидравлики.
• Обучение персонала и допуск к работе только аттестованных специалистов.

Интересные факты

• Самый мощный в мире пресс (на 2024 год) — гидравлический пресс усилием 80 000 тс, установленный в Китае (корпорация China Erzhong). Он используется для ковки крупных деталей для атомной энергетики и судостроения.
• В России один из крупнейших прессов — гидравлический пресс усилием 30 000 тс, работающий на ПАО «Северсталь» (Череповец).
• В быту часто встречаются прессы для чеснока (чеснокодавилки) — простейшие рычажные устройства, принцип работы которых аналогичен промышленным прессам.

Источники

1. ГОСТ 7600-90 «Прессы кузнечно-штамповочные. Термины и определения».
2. Правила по охране труда при эксплуатации промышленного транспорта и кузнечно-прессового оборудования (утв. Приказом Минтруда России от 18.12.2020 № 928н).
3. «Кузнечно-штамповочное оборудование» / под ред. А. Н. Банникова. — М.: Машиностроение, 1982.
4. «Гидравлические прессы. Конструкция и расчёт» / В. А. Скворцов. — М.: Машгиз, 1961.
5. Техническая документация производителей кузнечно-прессового оборудования (SMS group, Schuler, Komatsu).