Гибкий.ру Изготовление «улитки» с приводом
«Улитка» с электроприводом облегчает изготовление завитков и «валют». Особенно это ценно, когда работа не «для души», а для изготовления большого количества однотипных изделий на потоке при работе на заказ.
Ниже приведены этапы сборки станка для гиба прута максимальным сечением 10х10 мм. Двигатель мощностью 0,5 КВт/1000 об/мин работает при этом на пределе своих возможностей. Выполняет 6 оборотов вала в минуту. Сегменты улитки выточены из круглой болванки Ст.
Ниже приведены чертежи сегментов улитки.
Элемент улитки 1
Элемент улитки 2
Элемент улитки 3
Центральный элемент улитки
Для более массивного прута (от 12 мм) мощность двигателя должна составлять более киловатта. На фотографиях ниже представлен станок с двигателем мощностью 2,2 кВт, 1000 об/мин, дающий выход на валу около 10 об/мин. Это уже станок для профессионального использования. Применён бывший в употреблении редуктор, матрица вырезана из заготовки толщиной 30 мм — самый трудоёмкий процесс.
Для холодной ковки ещё понадобятся наковальня и молот. Горн не нужен, он требуется только для горячей ковки.
Совет! Перед началом работ начертите эскиз будущей конструкции в натуральную величину. Это поможет корректировать элементы и не запутаться при сборке.
Изделия, произведенные методом холодной ковки
Методом холодной ковки делают самые разнообразные изделия. Это, прежде всего элементы решеток и оград — как сами прутья, так и поперечины, навершия, украшения. С расстояния в несколько метров ее трудно отличить от кованой решетки.
Любую решетку оживят завитки и спирали, складывающиеся в замысловатые узоры и орнаменты. Обычный забор, таким образом, кроме утилитарного назначения приобретает еще и художественную ценность. Для этого потребуются гнутик, улитка и торсион.
Отлично смотрятся на придомовой территории кованые стойки для фонарей, перила для мостиков через водоемы, навесы и крылечки, столики и скамейки. Да и саму беседку неплохо сделать из кованого прутка. Неожиданную для сурового металла легкость и воздушность придадут ей завитки и спирали, а витые опоры подчеркнут стремление ввысь.
Широко распространены сегодня и кованые мангалы, также дополняющие хозяйственное назначение эстетическим впечатлением. Собственно мангал теряется среди навеса, узорчатых стенок и опор, украшенной завитками крыши.
Также весьма популярны детали балюстрад, ограждений лестниц и балконов. Здесь также широко применяются завитки и спирали, причем не только как украшение, но и как конструкционный элемент.
Весьма уместно выглядит скрученная вдоль продольной оси балясина, а угловые опоры часто выполняют из нескольких прутков, скрученных вместе. Также на торсионном станке делают т.н.
«фонарик»- несколько изогнутых спиралью прутков, соединенных концами методом сварки.
Уникальные перила кованые из виноградной лозыБалкон с большим кованым козырьком
Следующая область применения холодной ковки – детали декора помещений и мебели. Дверные ручки и шпингалеты, каминные инструменты и вешалки, стойки для зонтов и карнизы для гардин и портьер-здесь широко используются малые завитки и закрученные прутки.
Мебель делают как садовую, не боящуюся осадков и смены сезонов, так и домашнюю, комбинируя металл с деревом и тканью.
Как построить завиток?
Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.
Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы.
Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол φ, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают φ = 45 градусов.
В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.
Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением.
- исходя из наличного материала определяем R0;
- количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
- пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
- рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
- строим по точкам профиль волюты в масштабе;
- при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.
Примечание: если по таблице будете рассчитывать промежуточные значения, не забудьте – их нужно брать в геометрической пропорции!
Какую схему деформирования выбрать
Гибка пластичных металлов в холодном состоянии может производиться тремя основными способами (схемы приведены на рис. 1.а, 1.б):
- Свободной, определяемой только ходом инструмента.
- По упорам, причем как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
- Вращающимися валками.
Последний способ используется лишь при гибке больших листов металла и в повседневной практике используется весьма редко. К тому же, устройство такого станка, даже простого, потребует много свободного места в домашней мастерской.
Свободная гибка (см. рис. 1.а) применяется чаще. При наличии кузнечной наковальни или тисков для ее реализации нет необходимости в специальной оснастке: достаточно установить полосу или прут в зазор между губками и последовательными ударами молотка получить необходимый угол гиба.
Однако, такая технология гибки применима более для чернового гнутья металла, поскольку даже на стальных заготовках ударное приложение нагрузки оставляет на поверхности заготовки нежелательные следы — вмятины или выбоины.
Кроме того, фиксированный радиус перехода от вертикально расположенного паза наковальни или зазора между губками к основной рабочей плоскости инструмента исключает регулировку радиуса гибки, что часто бывает необходимым.
Еще одним недостатком свободной гибки является то, что при этом не учитываются упругие свойства металла заготовки. Речь идет об угле пружинения — упругом последействии материала, которое выражается в самопроизвольном уменьшении первоначально заданного угла гибки.
При этом радиус пружинения — параметр, который зависит от материала изгибаемой заготовки. Поэтому он должен учитываться еще до начала гнутья. Ручная же доводка конечного угла «на глазок» не способствует качеству готового изделия, и затрудняет последующую сборку конструкции, в схеме которой присутствуют гнутые элементы.
Гибка по упорам — наиболее совершенный с технологической точки зрения способ холодной гибки заготовок сравнительно небольшой ширины.
Принцип такой гибки заключается в том, что исходную полосу или прут металла размещают в специальном приспособлении, где имеются фиксаторы параллельности расположения заготовки, а также ограничители хода гибочного инструмента.
Поскольку такой инструмент может быть сменным, а его ход — сравнительно просто регулироваться, то такой способ холодной гибки в домашних условиях является наиболее целесообразным. Схема способа представлена на рис. 1.б.
Таким образом, для качественного холодного гнутья заготовок потребуется несложное приспособление, называемое гнутиком для холодной ковки. Оно достаточно компактно и может устанавливаться на любой слесарный верстак.
Качество гиба на самодельном гнутике
Этот фактор определяется:
- Возможно более точным учетом пружинения. Считается, что высокопластичные металлы и сплавы (к их числу относят алюминий класса АД, медь М0 и М1, а также малоуглеродистые марки стали) обладают коэффициентом пружинения в пределах 4-8%, а стали с более высоким процентным содержанием углерода (свыше 0,20-0,25 %), а также большинство латуней отличаются пружинением до 10-15%;
- Исходной твердостью материала заготовки. Отожженный металл практически не будет распружинивать, в то время как сталь/сплав после закалки или предварительного деформирования (правки, дрессировки, волочения и т.д.) может увеличивать свои упругие показатели на 20-40 %;
- Качеством очистки поверхности заготовки от ржавчины, окалины и прочих поверхностных загрязнений.
Если отпуск заготовки невозможен, то гибку выполняют на больший угол, учитывая тем самым упругие характеристики металла.
Значение имеет также предварительная наладка гнутика, например, отсутствие люфтов во время перемещения рычага, надежность установки и фиксации сменного пуансона, шероховатость материала валиков.
При необходимости получить более точную информацию о конструкции устройства или для того, чтобы изготовить его своими руками, можно воспользоваться чертежом приспособления, предназначенного для гибки прутка (см. рис.3).
- Переделка приведенного приспособления для гибки также полос и листовых заготовок несложна: достаточно увеличить высоту валиков 14 и увеличить длину поворотного рычага 2.
- Видео конструкции самодельного гнутика можно посмотреть здесь:
- Если у читателей имеется собственный опыт в конструировании и применении гнутиков холодной ковки, то им можно поделиться в блоке комментариев.
- Изготовление данного приспособления для холодной ковки пластичных металлов и сплавов позволяет увеличить номенклатуру самостоятельно изготавливаемых изделий, повысить их качество и уменьшить трудоемкость работ.
Плюсы холодной ковки
При холодном способе ковки основные рабочие процессы – гнутье и пресс. Чтобы провести такие мероприятия, не понадобится сообщать металлу определенную температуру. Но некоторая термическая обработка все же должна проводиться между этапами выполнения операции.
Необязательно иметь в распоряжении полноценное оборудование для художественной ковки, многие любители самостоятельно изготавливают некоторые инструменты.
С использованием самодельных приспособлений можно придавать изделиям разные причудливые формы. Необходимо лишь обзавестись некоторыми рабочими навыками.
Будьте готовы к тому, что для того, чтобы согнуть нужную фигуру, потребуются усилия. Проведение работ возможно лишь с использованием сырья определенной толщины.
Изделия, полученные при помощи оборудования для холодной ковки, оказываются крепче тех, что отливаются или выполняются путем штамповки.
Так происходит потому, что прутья из металла, проходящие через оснастку, прессуются одновременно с приданием им нужной формы. При таком методе ковки необходимо избегать ошибок, т.к. они почти не поддаются исправлению.
С приобретением опыта вы сможете создавать в домашних условиях замечательные и привлекательные изделия.
Используя оборудование для холодной ковки металла, можно создавать такие изделия:
- оконные решетки;
- элементы наподобие поручней для лестницы, балконных козырьков;
- домашнюю мебель – кровати, стулья, столы;
- заборы и ограды;
- элементы, использующиеся в дизайне квартир: треноги для цветов, обрешетки каминов.
При горячей ковке мастеру потребуется не только специальное помещение, но и кузнечное оборудование, а также некоторые особые условия. При холодном методе работы не понадобится предварительно нагревать заготовку, а сам процесс получается экономичнее.
При обработке целой партии однотипных элементов в домашних условиях можно делать все с помощью трафаретов. Так удается заметно сократить время изготовления и уменьшить трудозатраты. Иногда изделия приходится прогреть, нагревание выполняют в местах стыков, чтобы не получалось неровностей.
Начинающим мастерам рекомендуется перед началом работ хорошо продумать план выполнения, нелишним будет сделать эскиз желаемого изделия.
Создание «улитки»
«Улитка» – популярный вид станка, который можно собрать своими руками. Известно несколько разновидностей подобного оборудования. Однако, независимо от конструкции и исполнения, у них универсальный принцип работы, при котором полосу или пруток металла с определенным усилием прижимают к неподвижному шаблону, придавая таким образом необходимую форму.
Основные виды «Улиток».
- Монолитная неразборная. В этом случае в основе конструкции лежит неподвижный стальной шаблон. Оборудование подходит для «штамповки» одинаковых изделий.
- Съемная. Конструкция предусматривает наличие штифтов, которые устанавливают в отверстия на габаритной плите. Отличный вариант для изготовления уникальных элементов сложной конфигурации.
- Разборная с вращением. Станок сложной конструкции, с помощью которого удастся добиться высокой точности холодной ковки. Такой вариант больше подойдет для профессионального использования.
Перед сборкой станка холодной ковки рекомендуется продумать размеры будущей конструкции и основных деталей. Особое внимание стоит уделить габаритам:
- сердцевины;
- завитка;
- станины.
На последней будет произведено закрепление гибочного кондуктора.
Когда размеры будут подобраны, можно приступать к поиску чертежей, которые упростят и ускорят процесс сборки.
Типовые схемы можно найти на тематических сайтах или форумах. Для этого достаточно вбить соответствующий запрос в поисковую строку браузера и перейти на несколько первых ссылок.
Если подходящий вариант чертежа найти не удалось, можно создать схему своими руками. Инструменты:
- стальной пруток квадратного сечения 10х10 мм;
- лист бумаги международного формата А4;
- угольник;
- канцелярские принадлежности;
- циркуль;
- линейка.
Основные этапы построения схемы будущего станка.
- Сначала квадратный прут выкладывают на середину листа бумаги, вычерчивая с его помощью 2 параллельные линии.
- Далее пруток устанавливают вертикально, фиксируя его угольником, вычерчивая еще 2 линии. Результатом первых двух шагов станет квадрат размером 10х10 мм, от которого в стороны будут разбегаться 4 линии.
- Третий этап подразумевает вычерчивание полуокружности циркулем, установленным в одном из углов квадрата.
- После циркуль перемещают в другой угол и снова чертят полукруг. То же самое повторяют с оставшимися углами до тех пор, пока не получится завиток нужного размера.
- При достижении желаемого результата циркулем вычерчивают окружность.
Пятый шаг считается завершающим. После необходимо будет подобрать удовлетворяющую требованиям стальную болванку, диаметр которой соответствует вычерченной окружности. От болванки затем нужно будет отрезать кусок длиной в 30 см и вырезать начало завитка.
Следующий этап – сборка конструкции. Инструменты и материалы, которые потребуются для проведения основных работ:
- дрель или сверлильный станок;
- болгарка;
- стальной лист толщиной в 18-20 мм;
- станина;
- крепежные болты.
Схема сборки «Улитки» не вызовет трудностей, если ответственно подойти к выполнению каждого этапа.
Основные шаги.
- Вырезка из стального листа круга большого диаметра. Элемент выступит опорной пластиной и будет воспринимать основную нагрузку от оборудования. Также необходимо будет вырезать 4 дополнительных круга меньшего диаметра, чтобы сформировать центр конструкции.
- Закрепление готовой сердцевины к станине при помощи крепежных болтов, в которых предварительно необходимо просверлить соосные отверстия.
- Расчерчивание профиля. Его впоследствии нужно будет болгаркой вырезать и обработать.
- Сборка станины. Предварительно выбирают, из какого материала будет выполнено основание. Чаще предпочтение отдают стальным уголкам и металлической пластине, которую устанавливают вертикально, а края закругляют. В элементах дополнительно просверливают отверстия, чтобы обеспечить надежное соединение деталей друг с другом.
- Установка вала, в качестве которого используют стальной кругляк. Монтаж осуществляют посредством крепежей и просверленных в стальной пластине отверстий. После дополнительно формируют отверстия под крепежи для корпусных подшипников.
- Изготовление устройства для ковки металла, с помощью которого будут гнуть заготовку. За основу обычно берут квадратный пруток.
- Создание контура «Улитки». Для этого берут два одинаковых по длине завитка и сгибают их на станке, после скрепляют элементы друг с другом с помощью малярного скотча и размечают места для отверстий. Далее формируют отверстия и предусматривают резьбу, куда потом встанут крепежные болты. Готовый контур фиксируют крепежами к станине – стальной опорной пластине.
Под конец к опорной пластине прикрепляют центральную часть, а затем монтируют завитки с помощью крепежных болтов. С тыльной стороны пластины устанавливают вал и кондуктор. В конце сверлят отверстие под ручку.
На данном этапе станок холодной ковки считается собранным. При этом конструкция является разборной, что позволяет при необходимости менять шаблоны и упрощает эксплуатацию оборудования, а также обеспечивает удобное хранение устройства, когда оно не используется.
Далее смотрите видео с советами по изготовлению станка для холодной ковки своими руками.
Холодная ковка
Таких недостатков горячей ковки, как:
- большая трудоемкость,
- высокие требования к квалификации мастера,
- низкая повторяемость изделий.
Холодная ковка
Недостатков лишен метод холодной ковки. Он основан на свойстве металлов изменять в определенных пределах свою форму под воздействием механического усилия. Технология применима к пруткам круглого и квадратного сечения, металлической полосе, трубам и прокату различного профиля. Несколько базовых операций, таких, как
- изгиб заготовки под заданным углом и по заданному радиусу,
- формирование завитков и спиралей,
- скручивание одной или нескольких заготовок по продольной оси
и комбинация получившихся деталей позволяет создавать кружевные ограды, беседки, скамейки, элементы декора и домашней утвари в разумные сроки и по приемлемой цене, в разы, а то и в десятки раз ниже, чем при использовании горячей ковки.
К тому же все элементы будут совершенно одинаковыми по форме и размеру, что особенно важно при формировании из них узоров и орнаментов.
Для получения основных элементов используют специальные станки.
- Гнутик — один из самых популярных. Он позволяет сгибать пруток под заданным углом и по заданному радиусу, в том числе и в виде волны.
- Улитка служит для закручивания конца прутка или трубы в спираль
- Торсион предназначен для скручивания прутка вдоль его продольной оси.
Если планируется выпуск больших серий изделий — то понадобится станок промышленного производства. Он обладает высокой производительностью, достаточным ресурсом, снабжен электроприводом достаточной мощности, совмещая в себе гнутик, улитку и торсион.
Передовые производители оснащают свои агрегаты полуавтоматическими приставками, и роль работника сводится к установке нужной оправки, закреплению заготовки и запуску программы.
Система сама регулирует скорость подачи, силу прижима формующего ролика, начало и окончание формовки.
Если же вы планируете для начала просто познакомиться с технологией холодной ковки, пощупать руками, то устройство начального уровня можно сделать самостоятельно, сэкономив значительные суммы, поскольку промышленные агрегаты приближаются по цене к автомобилю.