Самодельные вальцы для листового металла

Ввиду малости усилий и моментов, вальцы своими руками в большинстве случаев обходятся без электродвигателя. Для их изготовления вам потребуется следующее:

Ротационная гибка листового и широкополосного металла востребована в производственной деятельности и мелких компаний, и ремонтных мастерских. Вальцы своими руками смогут изготовить даже домашние умельцы, сэкономив при этом на приобретении аналогичного промышленного оборудования.

Преимущества ротационной гибки на вальцах

В процессе деформировании металла на машинах ротационного действия (какими и являются вальцы) основное деформирующее усилие прикладывается не одновременно ко всей поверхности заготовки, а постепенно, по мере того, как в очаг деформации вовлекаются все новые объемы металла. В результате усилие значительно уменьшается, а некоторое снижение производительности гибки в большинстве случаев некритично. Кроме того, сам принцип работы листогибочных вальцев настолько прост, что для самостоятельного изготовления вальцовочного станка не потребуется существенных затрат труда и исходных материалов.

Последовательность операций листовой вальцовки заключается в следующем:

1. Исходную заготовку (лист или широкая полоса) заправляют в начальный зазор между рабочими валками.
2. Опускают подвижный валок до надежного прижима заготовки к нижним валкам.
3. Проворачивая подвижный валок, изгибают заготовку. Количество оборотов инструмента может быть разным — все зависит от ровности поверхности заготовки.
4. Когда нужное качество гибки достигнуто, деталь извлекают из валков.

Таким способом можно получать продукцию типа цилиндров и конических деталей, производить правку полос и т.д. Усилие ротационной вальцовки невелико, поскольку трение в ходе штамповки минимально, и необходимо лишь для фиксирования заготовки в валках. Более существенен крутящий момент, но и его значения относительно малы. Они определяются только величиной плеча приложения усилия. Более заметно на усилие процесса влияют физико–механические характеристики материала, и его толщина (для толстолистовых заготовок резко возрастает момент сопротивления сечения). Поэтому ротационная вальцовка выгодна для малоуглеродистой стали толщиной не более 4 мм, жести, алюминия и других высокопластичных металлов и сплавов.

Ввиду малости усилий и моментов, вальцы своими руками в большинстве случаев обходятся без электродвигателя. Более того, электромеханический привод приводит к увеличению металлоемкости станка и усложнению его конструкции. Так, потребуется понижающий редуктор, промежуточный вал, и, возможно, тормоз.

Выбор и обоснование конструктивной схемы станка

Принцип работы вальцового станка

Листогибочные вальцы различаются по следующим параметрам:

1. По количеству рабочих валков: могут быть трех– или четырехвалковыми (установки с большим числом валков встречаются редко).
2. По схеме расположения валков. Имеются механизмы, оси валков которых расположены симметрично и асимметрично поперечной оси.
3. По способу фиксации валков в станине — на подшипниках качения или скольжения.
4. По типу привода — от вальцев ручных, до приводимых в действие двигателями переменного и (реже) постоянного тока.

Вопрос — как сделать вальцы, которые будут предназначены для листового металла — следует начать с разработки технического задания. При этом следует учесть, что ручной привод эффективен при гибке изделий с толщиной не выше 0,8…1.2 мм, и при ширине не более 500…800 мм, иначе приводную рукоятку придется делать очень длинной. Это не только неудобно, но и приведет к увеличению размеров производственной площади, где предполагается установить агрегат.

По той же причине трехвалковую схему стоит предпочесть четырехвалковой — сложность изготовления возрастет, а видимых выгод пользователь не получит. Тем более нет смысла делать вальцы с еще большим количеством валков (например, семивалковые исполнения нужны при необходимости выполнения радиусной гибки листовых изделий на диаметры от 1500…1600 мм).

Более сложным является вопрос симметричности расположения валков в трехвалковых вальцах. Симметричная схема (при которой валки располагаются равносторонним треугольником: нажимной — сверху, а рабочие — снизу) конструктивно проще и технологичнее в изготовлении. Однако, после обработки на таком оборудовании передний и задний края заготовки на некотором расстоянии (примерно половины от межосевого) останутся прямыми и потребуют повторного цикла деформирования. Если на вальцах предполагается производство толстолистовых изделий преимущественно типа цилиндров с изогнутыми краями, то придется изготавливать асимметричную машину.

Таким образом, оптимальной для изготовления в домашних условиях можно считать установку с тремя симметрично расположенными рабочими валками.

Состав узлов и особенности их изготовления

Вальцовочные станки с ручным приводом состоят из следующих узлов:

1. Сварной станины рамного типа, которая, в свою очередь, состоит из двух опорных стоек, связанных для повышения жесткости крест–накрест профильными трубами или квадратными стальными стержнями. Для повышения устойчивости конструкции к нижним торцам опорных стоек можно приварить подпятники.
2. Узла регулировки расстояния между подвижным и неподвижным валками.
3. Рукоятки вращения верхнего валка (для увеличения скорости вращения валков можно предусмотреть повышающую передачу, для чего следует снабдить вал рукоятки зубчатым колесом, а на одном из валков установить соответствующую шестерню).
4. Рычажных устройств для осевого перемещения верхнего валка (при установке исходной заготовки в зазор между валками).
5. Собственно валков, два из которых — нижние, устанавливаются в подшипники опорных стоек, а верхний, нажимной — в оси поворотного рычага.
6. Фиксатора положения нажимного валка, который учитывает толщину обрабатываемого металла.
7. Опорной трубы, на которую укладывается исходная заготовка (вместо трубы можно смонтировать небольшой приемный столик из холоднокатаной стали толщиной 6 мм).

Многие детали для конструкции можно позаимствовать от списанных рольгангов, предназначенных для подачи листа, например, к листовым ножницам.

Порядок изготовления и сборки в условиях домашней мастерской вальцев ручных с тремя валками заключается в следующем.

Определяются с размерами установки. Например, с уменьшением расстояния между опорными стойками (по сравнению с теми, что указаны на рисунке), можно пропорционально увеличить диаметр валков, при этом предельно допустимое значение их прогиба при деформировании не увеличится. Уменьшать поперечное сечение опорных стоек при этом не следует.

Рабочие валки

Материалом стоек можно принять профильную квадратную трубу из стали типа Ст.3, которая хорошо поддается сварке. Вначале привариваются распорки жесткости, а затем к ним — трубчатые или сплошные профили. Сварку необходимо проводить в кондукторах, чтобы исключить коробление конструкции и обеспечить строгую параллельность полученной рамы. Небольшие погрешности для уже сделанных стоек легко исправить подваркой опорных подпятников, имеющих разную высоту.

Далее изготавливают рабочие валки. Для этого используют толстостенные трубы, причем они должны быть либо холоднокатаными, либо изготовленными из нержавеющей стали: таким образом можно обеспечить нужную шероховатость рабочей поверхности. Горячекатаный прокат использовать не рекомендуется из–за высокой трудоемкости очистки с последующей шлифовкой поверхности будущих валков.

Подбирают под свои потребности нужный типоразмер подшипникового узла. Для подшипников скольжения лучше принимать стандартные узлы, изготовленные по ГОСТ 27672. Ввиду малых окружных скоростей и усилий деформирования, надобности в применении подшипников качения нет.

Следующий этап изготовления вальцев — монтаж валков. Его надо выполнять, используя лазерный уровень, чтобы исключить перекос инструмента, и с учетом зазора между нижними валками. Отверстия под крепеж корпусов подшипников к стойкам стоит выполнять овальными, для последующей регулировки.

Убедившись в легкости вращения нижних валков, приступают к установке механизма перемещения верхнего валка. Валковые рычаги проектируют так, чтобы в конечном положении ось нажимного валка располагалась точно между осями нижних валков, а ход рычага соответствовал возможности извлечения готового изделия из зоны гиба. Второе плечо рычага выполняют с несколькими отверстиями, в которые при регулировке технологического зазора будут вставляться фиксирующие штифты. Процесс подгонки размеров производят с одной установки, учитывая то, что левый и правый рычаги отличаются зеркально друг от друга.

Последний этап перед опробованием станка — монтаж опорного стола или трубы. Для удобства на ней стоит предусмотреть подвижные ограничители ширины заготовки.

Самодельные вальцы можно устанавливать и вне помещений, тогда придется дополнительно изготовить защитный кожух. Часто его делают откидным, используя при работе вальцев в качестве задней опоры деформируемому металлическому листу.