Дорновый трубогиб: конструкция, назначение, преимущества

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

• обычный и относительный натяг;
• скорость выполнения;
• сила выполнения;
• относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента. Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости.

https://www.youtube.com/watch?v=EILOSwyuxoc

Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики. Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях. При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.

Виды дорновых трубогибов

В жизни человека встречается множество конструкций из труб. Из этих полых заготовок делают турники, различные элементы декора, но они имеют и куда более серьезное значение. Именно трубы являются основной составляющей водо-, газо- и нефтепроводов.

В ответственных конструкциях желательно, чтобы изделие было монолитным, без лишних стыков, швов и т. д. Ведь места соединений очень ненадежные, в них образуются течи, что иногда может быть жизненно опасным. Чтобы не создавать швы на углах, берут монолитные трубы большой длины и сгибают.

Инструмент трубогиб

Сегодня разнообразие трубогибов весьма велико. Можно найти роликовые, обкатные и арбалетные конструкции. Интересующие нас дорновые трубогибы используются для работы только с тонкостенными изделиями. Массивные трубы деформировать с его помощью не удастся.

Они нашли свое предназначение в авиа- и кораблестроении, с их помощью сгибают различные декоративные элементы, части мебели. Также они являются незаменимыми инструментами при производстве транспортных средств, начиная от велосипедов и заканчивая автомобилями.

В чем особенность приспособления со столь странным названием? Для начала следует определиться с понятием «дорн». Это просто направляющая, ее вставляют внутрь трубы и место изгиба получается ровным без складок и иных дефектов. Так могут работать как ручные, так и полуавтоматические или автоматизированные трубогибы. В металлобработке есть процесс дорнования, созвучность обусловлена схожим принципом обращения с подопытными изделиями.

Автоматизированный дорновой трубогиб

Естественно, автомат пользуется большим спросом, ведь в этом случае свести человеческие трудозатраты получается к минимуму, а производительность, наоборот, максимальная. Полуавтоматы могут выполнять те же задачи, только не с такой скоростью, но и их стоимость гораздо ниже автоматических машин. Конструкция и материал дорна для трубогиба определяется сферой использования инструмента и обрабатываемыми деталями. Например, гибка медных труб осуществляется посредством стальной, латунной либо пластиковой направляющей.

Гнутые трубы нашли широкое применение в таких отраслях индустрии, как машиностроение, строительство, химическая и нефтехимическая промышленность, энергетика. Их использование дает возможность существенно снизить количество сварных швов и повысить герметичность трубопроводов.

Как правило, для гибки труб небольшого диаметра применяется технология «холодного сгиба», при которой получаемый диаметр трубы равен минимальной величине радиуса сгиба, измеряемого по осевой линии трубы. Более эффективным методом гибки труб, является «горячая» технология гибки.

При использовании обеих технологий гибки труб, важнейшей задачей является обеспечение отсутствия гофр и равнозначности сечений труб. Кроме того, необходимо учитывать и такой параметр, как амортизация трубы, которая определяется видом материала, из которого она изготовлена.

Гибке могут подвергаться сварные и цельнотянутые стальные трубы, а также аналогичная продукция из цветных металлов и сплавов. Обеспечить высокое качество работ позволяет верно выбранный радиус изгиба. Выбор этой величины зависит от материала, диаметра и толщины стенки заготовки.

Исключить образование складок и гофров в местах изгиба труб помогает использование наполнителя. В этом качестве выступает сухой мелкий речной песок или расплавленная канифоль. При выполнении холодной гибки заготовка плотно заполняется песком и забивается деревянными пробками с двух сторон. Место изгиба намечается мелом.

В зависимости от сферы применения, материала и объема партии гибка труб может производиться на ручных, гидравлических и электроприводных трубогибах, а также на трубогибочном оборудовании с ЧПУ.

Дорн — это зачастую бронзовая (или стальная) оправка, точно подобранная по внутреннему диаметру трубы, которая во время гибки постоянно находится внутри трубы в месте гиба и не дает образовываться гофрам и складкам. Дорны бывают двух видов — шариковый (ball mandrel) и продолговатый (bulet). Это механическая составная часть гибочного станка или комплекса. Дорн помогает избежать деформации трубы при гибке.

• Жесткий дорн – это стержень определенной формы, по форме сечения трубопровода.
• Составной или шаровой – включает подвижные сегменты, благодаря которым можно изгибать трубы с очень малым диаметром.

https://www.youtube.com/watch?v=wYunZ6aJLQE

Существует 2 основные технологии гибки труб, это дорновая и бездорновая. Чтобы понять какую лучше технологию использовать, нужно знать будущий радиус гиба и толщину стенок.

Бездорновая гибка — применяется при радиуса гиба более 3D, где D — диаметр. Чтобы, при гибки труба не деформировалась, нужно произвести несколько операций, а именно набить трубу песком. Такая технология, не может похвастаться высоким качеством, и считается устаревшей.

Гибкие материалы: Гибкие трубы для отопления — Трубы и сантехника

Дорновая гибка — осуществляется на специальном станке. Труба располагается на дорне и под действием станка гнётся под заранее заданным углом.

Дорновая гибка осуществляется несколькими способами:
• Гибка поджимом — осуществляется с помощью линейки или каретки. Данный способ предотвращает деформацию стенок при гибке труб как с большим, так и с маленьким диаметром.
• Проталкивание — осуществляется при помощи вальцов (3 или 4). Наиболее популярна под названиями: «трехвальцовая» и «четырёхвальцовая».

Кроме металлообрабатывающих станков, существует еще и оборудование для гибки труб и листового металла. Это оборудование довольно широко используется во многих крупных промышленных сферах, а также небольших предприятиях. На гибочных станках гнутся металлические листы, трубы самых различных диаметров, металлические пруты и даже толстая листовая сталь.

Для гибки металлических изделий, и изготовления различных заготовок из листового металла используются прессы самой различной конструкции, которые могут комплектоваться программным обеспечением ЧПУ.

Гибка труб на многих предприятиях исторически определяется как одна из вспомогательных операций и технологий. На заводах, до сих пор пользуются ручными и простыми станками с большими ограничениями по возможностям. Мебельная промышленность, которая является основным потребителем гнутых труб, на сегодняшний день заинтересована в снижении любых издержек и инвестиций и выбирает наиболее дешевое оборудование, в том числе в условиях низкой стоимости труда рабочего.

Предприятия автомобилестроения предпочитают не внедрять новые технологии, а получать готовые комплекты трубопровода из-за границы либо копируют технологию и оборудование, установленное на головных заводах. Заинтересованной стороной в развитии технологии гибки труб могут выступать предприятия машиностроения, но здесь важно учитывать, что трубопроводы не являются конечным изделием, и техперевооружение вспомогательных технологий осуществляется по остаточному принципу.

Отдельно стоит упомянуть и обстоятельства, связанные с людским фактором. В связи с высокой оплатой труда в промышленности западных стран широкое развитие получили технологии автоматизации, связанные с минимизацией ручного труда. В России и странах СНГ, в том числе и на основании более мелких серий, приоритет до сих пор отдавался технологиям ручной гибки, которая, дополняясь профессионализмом рабочих, позволяла получать качественные изделия, для которых обычно требуется более дорогостоящее и сложное оборудование.

Вместе с тем упор на ручной труд всегда имеет ограничения в производительности и повторяемости и в какой-то момент может выйти на уровень нерентабельности и невозможности применения. В связи с этим даже при условии полного удовлетворения результатами работы участков гибки труб предприятиям стоит изучать новые технологии и возможности с прицелом на завтрашний день.

Существует множество конструкций из труб, они идут на разные сооружения: от установки турников на школьных площадках и до прокладки водопроводов и газопроводов. Также трубы активно применяются в автомобилестроительной отрасли, где множество деталей сделано из них.

Как известно, чем меньше соединительных элементов и швов имеет конструкция, тем она более надёжна. Швы могут протечь, в результате чего произойдёт утечка транспортируемого по трубе вещества, что само по себе несёт опасность для жизни людей. Чтобы снизить к минимуму возможность аварии, используют трубогибы, которые сгибают длинную цельную трубу на необходимый угол.

Трубогибы, имеющие протектор, рекомендуют применять в работе с тонкостенными трубами. Массивные трубы с толстыми стенками с помощью него не обрабатываются. Такой станок пользуется огромным спросом, потому что при большом КПД затрачивается минимум человеческих сил. Строение и материал гибочной машины зависит от сферы, в которой она применяется, и деталей, обрабатывающихся на ней. Дорн может быть как стальным, так и латунным или даже пластиковым.

Дорн, помещаемый внутрь трубы, принимает форму нужного изгиба и не позволяет образовываться заломам на заготовке

Главные правила

Основные причины дефектов изгибания труб – неправильный (чаще – слишком малый) радиус изгиба и короткий технологический хвостовик («хвост»), расстояние от ближайшего к изгибу конца трубы до его начала. «Хвост» нужен не только для надежного закрепления трубы, «хвост» еще и поглотитель отдачи технологических напряжений. Совершенно правильный трубогиб может дать волну или брак (паразитный изгиб).

Правила выбора радиуса изгиба трубы RИЗГ и длины технологического хвостовика L сведены в табл.:

«Хвост» нужен в начале изгиба, т.е. труба заправляется в трубогиб с некоторым избытком на выходе. Значения RИЗГ рассчитаны на бездефектное сгибание. Если же допустимые дефекты (см. выше) приемлемы, то RИЗГ можно уменьшить на ступень след. образом:

• Если разница реального и ближайших табличных значение поперечника трубы П более 10%, значения исходных расчетных величин вычисляем интерполяцией. В противном случае – берем ближайшее.
• Приводят табличный RИЗГ к относительной величине rИЗГ, т.е. выражают его в диаметрах трубы D или ее высотах H.
• Для труб диаметром до 10 мм из rИЗГ вычитают 1.
• Для труб диаметром от 11 до 15 мм из rИЗГ вычитают 0,85.
• Для труб диаметром от 16 до 24 мм из rИЗГ вычитают 0,75.
• Для труб диаметром от 25 до 40 мм из rИЗГ вычитают 0,65.
• Для труб диаметром более 40 мм из rИЗГ вычитают 0,5.
• Переводят относительный rИЗГ обратно в численный (миллиметровый) RИЗГ.
• От полученного значения RИЗГ берут ближайшее практически удобное большее.

Пример: нужно выгнуть из стальной трубы 24х24х1,5, т.е. уже относящейся к тонкостенным, сложные полуарки для цветочного домика или шалаша. Строение нежилое, легкое, сложная полуарка несущей конструкцией не является (см. далее), т.е. «водопроводно-бытовые» волна и тянучка приемлемы. Берем данные для трубы H=25. По табл. находим rИЗГ = RИЗГ/H = 80 мм/25 мм = 3,2.

Вычитаем поправку (для трубы H=25!): 3,2 – 0,65 = 2,55. Переводим обратно в миллиметры (снова по табличному H=25!): 2,55х25 = 63,75 мм. Т.е.

, если взять новый радиус изгиба 65 мм вместо «бездефектного» 80, то подбор гибочного приспособления и работа упростятся, возможности художественного выражения формой строения увеличатся, а видимых в готовом строении и/или опасных дефектов не будет.

Примечание: для некоторых типов трубогибочных устройств, напр. дорновых и 3-роликовых, см. далее, начальный (стартовый) «хвост» вроде бы не нужен. Но его роль в данном случае играет еще не изогнутый остаток заготовки, поэтому обрезать исходную трубу заранее точно в размер нельзя, выйдет брак.

Отрезок на единичное «бесхвостое» изделие, напр. завиток для холодной ковки, вырезается в запасом на «задний хвост» такой же, как «передний».

Запас идет в отход, поэтому изделия без прямых отрезков в начале и/или в конце лучше гнуть партиями последовательно из одной трубы, тогда в отход пойдет только самый последний «хвостик».

О применении дорновых трубогибов

Прежде чем прояснить назначение дорна и его преимущества, разберемся в процессах, что происходят внутри трубы, в момент ее изгибания. Разобравшись, вам станет проще понять, зачем же дорн собственно нужен, и почему без него иногда просто не обойтись.

Стационарный дорновый трубогиб

Итак, любая труба, как мы уже говорили, загибается посредством приложения к одной из ее частей механических усилий. А если быть проще, то давления.

В этот момент на стенках изделия действуют прямо противоположные силы. Внутренняя стенка (та что располагается в месте загиба трубы) начинает сильно деформироваться на сжатие.

На профессиональном языке говорят, что «труба пускает гофру». То есть становится волнистой, как бы сморщенной. Такая реакция – следствие накопления большого количества металла в одной из сторон, ему попросту некуда деваться, а так как изнутри заготовку ничто не стабилизирует, то выливается это в подобных ситуациях.

На внешней стенке происходят процессы иного порядка. Здесь металл растягивается, становится тоньше, что приводит к другому проблемному моменту – ослаблению в конкретной точке. При гибке на большие радиусы не исключено ослабление стенки на 50%, а то и больше.

Как результат, труба деформируется без сохранения изначальной прочности. Не всегда так бывает, но это стоит учитывать. Особенно негативным деформациям подвержены трубы тонкостенные, из мягких металлов. Тут без внутренних стабилизаторов, коим дорн по сути и является, не обойтись.

Дорн – это и есть тот самый стабилизирующий элемент, применяемый на станках для гибки тонкостенных труб. Он являет собой металлическую пружину большой длины, иногда обработанную полиуретаном. Дорн просовывают внутрь заготовки, а затем уже загибают. Такое решение продиктовано особенностям деформирующих сил.

Если внутри трубы имеется стабилизатор, то гнуться она будет плавнее. Нельзя сказать, что деформации удастся полностью избежать. Закон сохранения массы и энергии четко говорит, что если где-то убавилось, то где-то прибавилось. Но последствия будут практически незаметны.

Разновидности

Все дорновые трубогибочные станки можно разделить на 2 большие группы по типу управления.

• Автоматические. Как и в любом станке с ЧПУ, управление осуществляется через компьютеризированный блок, в который вносятся все параметры изготавливаемого изделия. Подходит для автоматизированной линии производства.

• Полуавтоматические. Как следует из названия, часть выполняемых функций отводится на ручной режим. Дешевле автоматического варианта, оптимальный выбор в случае отсутствия конвейерной линии и большом разнообразии изготавливаемой продукции.

Кроме способа управления, трубогибы делятся на несколько крупных категорий по конструкционному исполнению.

• Гидравлические. Чаще всего подобные агрегаты применяются на серийном производстве благодаря скорости выполнения гибки и минимальному расходу электроэнергии. Встречаются и компактные переносные модели. Гидравлические трубогибы позволяют добиться высокой точности изгиба.

• Электрические. Приспособления с электрическим приводом ориентированы на выполнение работ с трубами небольшого диаметра и тонкими стенками. Сочетание с гидравликой позволяет нивелировать данную особенность.

• Арбалетные. Мобильные варианты широко применяются при монтаже водопроводных систем. Отличительной чертой является Т-образная рама.

• Ручные. Наиболее часто подобные модели встречаются в небольших мастерских или в выездных бригадах. Отличаются невысокой стоимостью и компактными габаритами.

На рынке трубогибов встречаются модели с фиксированным положением стабилизатора или же оснащенные системой выдвижения дорна. Первый вариант гораздо дешевле, но имеет свои особенности. Во-первых, в месте завершения гиба остается деформация, повторяющая форму дорна.

Станки, оснащенные системой выдвижения/убирания дорна, лишены подобных нюансов, но стоят гораздо дороже. Целесообразно применять подобные трубогибы при крупном и среднем серийном производстве.

Ручные дорновые трубогибы и их изготовление

Изготовить своими руками ручной трубогибочный станок для гибки дорнованием не очень сложно. Помимо стандартной опорной рамы, которая будет воспринимать все нагрузки процесса, потребуется своими руками изготовить следующие узлы:

• роликовую матрицу с несколькими значениями рабочих диаметров;
• передний прижим, профиль которого должен соответствовать параметрам гибочной матрицы;
• направляющую, на которую будет опираться заготовка во время деформирования;
• оправку для дорна, в качестве которой может быть использован стальной прут из качественной среднеуглеродистой стали;
• цанговый зажим для закрепления оправки, в качестве которого вполне подойдёт передняя бабка небольшого токарного станка, с небольшими переделками своими руками.

Такой трубогибочный станок может иметь ручной рычажный привод, но вполне доступно приспособить для зажима трубы и небольшой гидравлический цилиндр. Чертеж самого агрегата и всех вышеописанных деталей и узлов можно найти в Интернете.

Особенности изготовления ручного дорнового трубогиба своими руками:

1. От качества фиксации трубы во время гиба зависит точность изготовления пространственного трубчатого элемента, поэтому при изготовлении зажимов необходимо использовать упорную резьбу.
2. Для возврата рычага с гибочным роликом в обратное положение лучше снабжать рычаг мощной возвратной пружиной.
3. Изготовление дорна целесообразно выполнять из инструментальных сталей типа 9ХС или У10А, иначе износостойкость окажется весьма низкой. Ввиду высокого качества и точности данной детали её изготовление лучше доверить токарю-профессионалу.
4. Чертёж опорной рамы под трубогибочный станок чаще предусматривает её сварной вариант из швеллерных профилей металлопроката.

Полуавтоматический трубогиб рассмотренного типа изготовить своими руками значительно сложнее, ибо потребуется установка и отладка простейшего промышленного программатора.

После сборки ручной трубогибочный станок обязательно необходимо опробовать на гибке тонкостенной трубы небольшого диаметра. По результатам испытания проводится окончательная доводка агрегата.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl Enter.

Устройство для гибки труб — патент рф 2406585

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в оборудовании для гибки труб методом наматывания на копир. Устройство содержит установленный в трубе дорн, поверхность которого снабжена приводом вращения и выполнена винтовой со скругленными выступами, осевая составляющая скорости которых совпадает по направлению и превосходит по величине линейную скорость наматывания трубы. Повышается прочность и качество труб за счет уменьшения утонения стенки изгибаемой трубы. 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в оборудовании для гибки труб методом наматывания на копир.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее копир с установленным на нем замком для зажима конца заготовки, дорн, а также лоток, установленный на опоре скольжения или качения [3, с.110, Рис.7.20].

Недостаток существующего устройства заключается в том, что применение дорна, необходимого для сохранения правильной формы проходного сечения, увеличивает пассивные силы трения, в результате крутящий момент на валу копира увеличивается приблизительно на 70%, также возрастает утонение стенки изогнутой трубы.

Известные устройства для гибки труб [1, 2] имеют тот же недостаток: увеличение крутящего момента и утонения стенки трубы вследствие сил трения, затрудняющих осевое перемещение заготовки относительно дорна.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить прочность и качество труб за счет уменьшения утонения стенки изгибаемой трубы.

Это достигается тем, что в устройстве для гибки труб методом наматывания на копир, содержащем установленный в трубе дорн в отличие от прототипа, дорн снабжен приводом вращения, имеет винтовую поверхность со скругленными выступами, выполненными из условия обеспечения воздействия на трубу осевой составляющей сил трения, совпадающей по направлению и превосходящей величину линейной скорости наматывания трубы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит из штанги 1, дорна 2 с шагом винтовой поверхности t, прижимной колодки 3, копира 4 и замка 5. Линейная скорость наматывания трубы на копир обозначена vH.

Устройство работает следующим образом. Дорн 2, установленный внутри трубы 6, вращается с угловой скоростью wд. Направление вращения правой винтовой поверхности дорна — против часовой стрелки со стороны незакрепленной части трубы. При этом осевая составляющая сил трения выступов винтовой поверхности дорна действует на трубу в направлении ее части, закрепленной в замке.

Данное устройство позволяет повысить прочность и качество труб за счет уменьшения утонения стенки изгибаемой трубы.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 818707, кл. В21D 9/14, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР № 619248, кл. В21D 7/02, 1978.

3. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки: Учебник для вузов по специальностям «Машины и технология об работки металлов давлением» и «Обработка металлов давлением». — М.: Машиностроение, 1989. — 304 с. — ил. — прототип.

Устройство и принцип работы

Начнем именно с устройства станка для гибки труб. Необходимо отметить, что если конструкция самого станка типовая, то исполнение самого дорна отличается в зависимости от предназначения. Дорновый трубогиб состоит из следующих элементов.

• Рама и направляющие. Станина изготавливается из стали и служит рабочей поверхностью.
• Шаблон для изгиба деталей. Головная деталь, которая изготавливается из чугуна и участвует в образовании изгибающего момента.
• Усилитель шаблона. Самый распространенный вариант, когда бустер гидравлический, что позволяет равномерно распределить усилие.
• Патрон и зажимы. Встречается несколько разновидностей зажимов: пальцевые и верхние. Пальцевые зажимы позволяют уберечь гибочный рычаг от чрезмерных нагрузок. Наличие верхнего зажима дает возможность линейного перемещения заготовки. Патрон используется для крепления и размещения изделия на станине прибора.
• Валик. Предназначен для формирования изгиба.
• Натяжной кронштейн. На натяжном кронштейне размещаются оправки и тяга.
• Дорновые оправки. Изготавливаются из стали или латуни, встречаются также пластиковые стабилизаторы. Дорн может быть выполнен в виде пружины или шарика.

В основе принципа работы любого трубогиба лежит пластическая деформация, когда на участке изгиба возникают разнонаправленные силы. Под воздействием этих сил стенка внешнего радиуса трубы растягивается и ослабляется, а внутренняя, наоборот, сжимается, и появляется волнистость. Чем тоньше и мягче материал изделия, тем выше шанс получить отклонения от требуемых значений.

Именно для повышения стабильности и равномерности процесса деформации внутрь трубы вводится дорн. Еще одно название дорна – «калибрующий сердечник». Внешне дорн представляет собой довольно длинную пружину, которая может быть изготовлена из металла или пластика, но встречаются и другие формы. Наличие калибрующего сердечника позволяет произвести обратную протяжку заготовки в случае пережима.

До появления современных стабилизаторов с целью повышения плавности гибки в трубу насыпался песок.