Валки для прокатки металла своими руками

Обновлено: 18.05.2024

Вальцы представляют собой универсальное оборудование, позволяющее эффективно справляться с листогибочными операциями. Изготовить вальцы своими руками не так уж трудно, но для этого необходимо предварительно познакомиться с серийными моделями, их конструкцией и принципом действия.

Трехвалковые ручные вальцы – наиболее подходящая конструкция для самостоятельного изготовления

Особенности конструкции

Вальцы (их еще называют листогибочным станком) позволяют осуществлять контролируемую пластическую деформацию листов, изготовленных из металла. Работающее по принципу проката, такое устройство оснащается несколькими валами, которые при прохождении между ними металлической листовой заготовки или труб изменяют их конфигурацию. Серийные модели такого листогибочного оборудования и самодельные вальцы работают по одному принципу и, соответственно, имеют схожую конструкцию. Рассмотрим основные элементы станка.

Устройство трехвалковых вальцов ручного типа

Это несущий элемент, обеспечивающий устойчивость вальцов, а также правильное взаимное положение всех их составных частей.

Две вертикальные опорные стойки

В их подшипниковых узлах и устанавливаются валы, которых может быть всего два (двухвалковый станок), три (трехвалковый) и даже четыре. В конструкции большинства вальцов, оснащенных тремя рабочими органами, два нижних валка могут изменять свое положение только в горизонтальной плоскости, а третий – упорный, расположенный сверху, – еще и регулируется по высоте. Кроме того, верхний валок для снятия готовой детали оснащается механизмом быстрого опрокидывания.

Механизм подъема верхнего прижимного вала

В процессе выполнения обработки листовой заготовки валки должны совершать вращение, для чего любой вальцовочный станок оснащается приводным механизмом, который может быть цепным или зубчатым. Схема работы таких вальцов такова, что во вращение приводятся только нижние валки, а верхний, плотно прижимаясь к поверхности обрабатываемой заготовки, вращается под действием сил трения.

Схема работы валков

Вальцы могут оснащаться приводами различного типа. Так, в зависимости от данного параметра различают вальцовочные устройства следующих категорий.

Это наиболее простые вальцы, которые чаще всего и изготавливают своими руками. Для приведения в действие таких устройств могут использоваться цепные и зубчатые передачи, параметры которых следует подбирать в зависимости от характеристик обрабатываемого материала. Вальцы ручные с учетом того, что для работы на них требуется прикладывать значительные физические усилия, используется преимущественно для обработки небольших заготовок.

С электрическим приводом

Такие вальцы по уровню своей производительности относятся к средней категории. Вальцы трехвалковые с электрическим приводом за счет достаточно высокой мощности приводного механизма позволяют выполнять обработку заготовок значительных размеров.

Электромеханические вальцы часто являются модификацией ручного станка, к которому добавили двигатель и пульт управления

Это наиболее мощное из всего представленного на современном рынке вальцовочного оборудования. За счет того, что гидравлический привод, которым оснащены такие вальцы, позволяет их рабочим органам воздействовать на заготовку с большим усилием, на таком устройстве можно эффективно обрабатывать металлические листы даже очень значительной толщины.

Среди промышленных гидравлических вальцов есть даже такие гиганты

На качество выполняемой на вальцах обработки в первую очередь оказывают влияние характеристики валков. Поскольку валки испытывают в процессе работы значительные механические нагрузки, для их изготовления используют высокопрочную инструментальную сталь. Кроме механического воздействия, при обработке листовых заготовок значительной толщины, которые предварительно нагревают для придания им большей пластичности, валки испытывают еще и термическое воздействие. Следует отметить, что такое воздействие, которое может быть очень значительным, достаточно негативно отражается на эксплуатационных характеристиках валков.

Улучшить качество обработки, выполняемой на вальцах, позволяет их оснащение системами ЧПУ, в задачи которых входит координирование всех режимов работы станка (взаимное положение валков, величина оказываемого на заготовку давления и др.).

Основные технические параметры

Как сделать листогибочный станок своими руками? Для этого необходимо не только разработать чертежи такого устройства, но и определиться с его техническими характеристиками. Лучше всего взять за основу конструкцию серийной модели и уже самостоятельно адаптировать ее под собственные потребности.

Сборочный чертеж трехвальцового станка заводского изготовления (нажмите для увеличения)

Учитывая тот факт, что свои вальцы вы собираетесь установить в определенном помещении, следует сразу определиться с их габаритами. От данного параметра, который напрямую зависит от длины устанавливаемых валов, будет зависеть, какой ширины листовые заготовки вы сможете обработать на устройстве, изготовленном своими руками. Определяясь с размерами ручных вальцов, следует также учитывать и то, что выполнять на них обработку листовых заготовок с шириной более 1,2 метра будет достаточно тяжело физически. Масса самодельного станка будет оказывать влияние на возможность его перемещения по помещению и транспортировки.

Вал приводной. Чертеж (нажмите для увеличения)

Вал откидной. Чертеж (нажмите для увеличения)

Вал прижимной. Чертеж (нажмите для увеличения)

Чертеж трехвалковых листогибочных вальцов с электроприводом (нажмите для увеличения)

Кроме габаритов и массы будущих вальцов, надо определить следующие характеристики такого оборудования:

диаметр валков – основных рабочих органов устройства (от данного параметра, который является достаточно важным, будет зависеть то, с каким максимальным радиусом вы сможете сгибать обрабатываемые металлические листы);
максимальное расстояние, на котором верхний упорный валок сможет располагаться от нижних;
максимальное расстояние, на которое смогут раздвигаться нижние валки;
скорость, с которой обрабатываемый листовой материал сможет перемещаться между валками.

Определится с размерами и конструкцией станка поможет изучение технических параметров заводских моделей

Важным параметром, на который следует обращать особое внимание при разработке чертежа будущих вальцов, является жесткость их конструкции. При обработке металлических листов значительные механические нагрузки испытывают не только валки, но и все остальные узлы – станина, приводной механизм и др. Именно поэтому выбирать схему работы вальцов, а также подбирать материалы для ее реализации следует с особой тщательностью.

Чаще всего принимаются за изготовление вальцов 3-х валковых, так как увеличение количества рабочих органов таких маломощных ручных устройств приводит к увеличению и уровня нагрузки, оказываемой на его приводной механизм.

Вальцы для профильной трубы: делаем ручной профилегиб своими руками

Сделать вальцы для профильной трубы своими руками, используя чертежи и знание принципа работы этого полезного приспособления, вполне реально. Используя такое устройство, обладающее высокой универсальностью, вы сможете самостоятельно изготавливать из профтруб гнутые конструкции любой степени сложности.

Прокатка профильных труб для навеса на самодельном станке

Основными рабочими органами вальцов, оказывающими механическое воздействие на обрабатываемую профильную трубу, являются вращающиеся валки, количество которых может варьироваться от 3 до 5 штук. В просвете между валками как раз и происходит пластическая деформация профтрубы.

Виды устройств с вращающимися валками

Прокатка профильной трубы, в результате которой осуществляется изменение ее первоначальной конфигурации, может выполняться на оборудовании различной конструкции. Различаться такие устройства для вальцовки профильной трубы могут по типу используемого привода и по основным техническим характеристикам. Так, вальцы прокатные могут иметь:

ручной привод (применение таких приспособлений для прокатки профильных труб требует значительных физических усилий);
электрический привод;
приводной механизм гидравлического типа.

Ручные прокатные вальцы как раз и служат прототипом для самостоятельного изготовления станка

Наиболее простыми (и, соответственно, недорогими) приспособлениями, при помощи которых выполняют вальцовку профильной трубы, являются ручные профилегибы. Наряду со своей надежностью и простотой использования они отличаются еще целым рядом весомых преимуществ. Конструкцию профилегиба ручного составляют следующие элементы:

массивная станина, служащая надежным основанием для всей конструкции;
вальцы, которые выполняют подающую и приемную функции (данные конструктивные элементы, при помощи которых и выполняется вальцевание, соединяются между собой посредством цепной передачи);
комплект зажимных механизмов (струбцин), предназначенных для фиксации труб различного размера.

Основные части вальцов

Такой прокатный станок, отличающийся простейшей конструкцией, также оснащается специальной трубой, которая выступает в роли направляющей для изгибаемой заготовки. Следует иметь в виду, что использование такого станка требует от исполнителя приложения значительных физических усилий. Кроме того, данное приспособление не позволяет выполнять вальцевание с высокой производительностью и чаще всего применяется для несложных работ в домашних условиях. Именно поэтому конструктивная схема данного станка используется для того, чтобы сделать профилегиб своими руками. Такой простой по конструкции профилегиб позволяет выполнять вальцевание профильных труб качественно и с высокой эффективностью.

Электрический станок для вальцевания профильных труб, даже сделанный самостоятельно, обеспечивает более высокую производительность технологической операции. Объясняется это тем, что за выполнение основной операции – протягивание проф трубы через вальцы – отвечает электрический привод, мощность которого может быть достаточно большой. Именно поэтому электрические вальцы для профильной трубы, сделать которые можно и своими руками, используя чертежи, применяются как небольшими организациями или домашними мастерами, так и производственными предприятиями.

Электроприводом станок может оборудоваться и позднее, главное учесть это изначально и разрабатывать достаточно мощную конструкцию

Однако, конечно, самой высокой мощностью отличается гидравлический профилегибочный станок, своими руками изготовить который достаточно сложно. Приспособления данного типа, предназначенные для вальцевания профильных труб, используются преимущественно на промышленных предприятиях, где осуществлять такую технологическую операцию необходимо с высокой производительностью.

Самодельные приспособления для вальцевания труб

Без такого устройства, как приспособление для вальцевания профтруб, практически не обойтись в тех ситуациях, когда вы решили самостоятельно заняться ремонтом, при выполнении которого придется иметь дело с гнутыми трубами. Для этого можно приобрести серийное устройство подобного назначения или использовать профилегиб самодельный, конструкция которого не отличается высокой сложностью. Вопросом о том, как сделать профилегиб, есть смысл задаться еще и по той причине, что серийные модели стоят достаточно дорого, поэтому их приобретение (особенно если они требуются только для выполнения домашнего ремонта) не всегда целесообразно.

Ориентировочные размеры самодельных вальцов

Для того чтобы качественно изготовить самодельные вальцы, можно изучить теоретические сведения, просмотреть видео на данную тему, но главное – придерживаться рекомендаций тех, кто уже добился при решении этого вопроса хороших результатов. Конечно, чтобы сделать свой вальцеватель, необходимо обладать не только соответствующими знаниями, но и определенными навыками изготовления и использования различных технических устройств.

Кинематическая схема станка

Самодельные вальцы могут быть сделаны даже из подручных материалов, которые практически всегда есть в любом гараже или домашней мастерской. При этом эффективность таких вальцов, если они изготовлены с учетом всех рекомендаций, будет ненамного ниже, чем у моделей, выпускаемых серийно.

Чертежи валов станка:

Вал прижимной Валы нижние Опора для 307-го подшипника

Как самостоятельно изготовить профилегиб

Чтобы сделать профилегибочный станок своими руками, надо придерживаться следующей последовательности действий.

В первую очередь изготавливается основание или станина, для чего можно использовать трубы большого диаметра или стальные швеллеры.
Серьезное внимание следует уделить изготовлению вертикальной опоры станка, материалом для которой может послужить профиль П-образного сечения. Именно в верхней части такой опоры, которая должна отличаться высокой надежностью, устанавливается деформирующий трубу узел – вальцовый механизм. Для монтажа вертикальной опоры, нижняя часть которой надежно фиксируется под станиной, вам потребуется струбцина соответствующего размера. При таком способе крепления вертикальной опоры деформационное усилие, оказываемое на изгибаемую профильную трубу, будет равномерно распределяться по двум подающим вальцам.
Чтобы привести во вращение подающие вальцы, используют цепную передачу, которую можно собрать, используя для этого цепь и звездочки от старого велосипеда. Звездочки, которые по своим геометрическим параметрам должны строго соответствовать характеристикам используемой цепи, фиксируются на подающем и ведомом валах. При монтаже цепного механизма подачи для вашего самодельного станка следует обеспечить хорошее натяжение цепи и только после этого приступать к фиксации рукоятки подающего механизма. Естественно, что приводной механизм вашего станка для вальцевания профтруб должен обеспечивать легкое вращение подающего и ведомого валов.
Сами самодельные вальцы, которые будут оказывать давление на изгибаемую профильную трубу и тем самым воспринимать основную нагрузку при работе станка, лучше всего изготовить из стали, прошедшей процедуру закалки.

Подбираем звездочки и вытачиваем валы Свариваем каретку и крепим полумесяцы для подшипников Размечаем и вырезаем стенки корпуса
Привариваем опоры подшипниковавляющие каретки Вот так каретка должна «ездить» Пробуем собрать корпус
Подбираем винт с инструментальной резьбой Делаем крепление винта сверху каретки Так этот узел выглядит снизу
Навариваем усилители Закрепляем ушки для сборки корпуса Используем шплинты для быстрой разборки
Собираем цепную передачу Мастерим рукоятку их накидного ключа Красим готовый профилегиб

Для того чтобы прокатный станок для профильных труб, сделанный своими руками, обладал высокой универсальностью и мог использоваться для обработки изделий различного размера, в его конструкции необходимо предусмотреть возможность выполнения радиальной регулировки. Такая важная опция позволяет изменять величину зазора между рабочими валками. Чтобы сделать свои самодельные вальцы еще более функциональными, можно предусмотреть в их конструкции возможность выполнения и угловой или, как ее еще называют, осевой регулировки.

Самодельные устройства для гибки профильного трубного проката, изготовленные по универсальным схемам, можно в дальнейшем подвергать модернизации, если в этом возникает необходимость. Например, их можно оснастить электрическим приводом или установить на них большее количество рабочих валков.

Конструкция станка может быть проще, если использовать гидравлический домкрат, как показано на видео ниже.

Вальцовка листового металла и изготовление вальцов своими руками

Такая технологическая операция, как вальцовка листового металла, остается распространенной уже на протяжении достаточно продолжительного времени. Конечно, вальцы, используемые для обработки листового металла, с момента своего изобретения претерпели серьезные изменения, но принцип их действия практически не изменился. Развитие современных технологий привело к тому, что сегодня на рынке можно без особых проблем найти оборудование, позволяющее выполнять такую сложную технологическую операцию, как вальцевание, даже в домашних условиях.

Вальцовка листового металла на электромеханическом станке

Особенности технологии

Вальцевание, которому могут подвергаться изделия не только из металла, но и из других пластичных материалов (резина, пластик и др.), представляет собой процесс, необходимый для придания листовым заготовкам требуемой конфигурации. Несмотря на то, что наиболее распространенной является вальцовка листового металла, подвергаться такой технологической операции может и трубопрокатная продукция.

При этом используется специальное оборудование, основными рабочими элементами которого являются валы, воздействующие на заготовку из листового проката. Если необходимо придать ей цилиндрическую форму, технологическая операция носит название вальцовки (или вальцевания). Когда же требуется увеличить диаметр трубы, процедуру называют развальцовкой.

Принцип работы 3-х валкового листогибочного станка

На промышленных предприятиях для выполнения операций вальцовки или развальцовки используют оборудование с электрическим или гидравлическим приводами, а в домашних условиях для этого применяют станки с ручным приводом, которые могут быть как серийными, так и самодельными. Высокой популярности таких технологических операций, как вальцевание и развальцовка, предполагающих деформирование металла в холодном состоянии, способствует несколько факторов.

Сталь или другой металл, из которого изготовлены обрабатываемые изделия, не подвергаются температурному воздействию и, соответственно, не изменяют своих первоначальных характеристик.
В структуре материала, который подвергнут такой обработке, не образуются внутренние трещины.
Обрабатываемое изделие деформируется равномерно по всей своей поверхности.
При помощи холодного деформирования, процесс которого можно контролировать, изготавливают изделия с максимально точными геометрическими параметрами.

Благодаря перечисленным преимуществам с помощью этих технологических операций выполняют обработку не только крупногабаритных, но и миниатюрных изделий из стали и других металлов (таких, например, как детали ювелирных украшений).

Используемое оборудование

Оборудование, которое используется для вальцевания, отличается не только своей универсальностью, но и простотой конструкции, поэтому его несложно изготовить своими руками. Конечно, самодельные станки для вальцевания оптимально подходят для домашнего использования, а для оснащения производственного цеха, где нагрузка на такое оборудование достаточно велика, лучше всего приобретать серийные модели вальцов, представленные на современном рынке в большом разнообразии.

Как серийные, так и самодельные модели станков, при помощи которых осуществляется вальцевание, работают по принципу обкатки листового материала вокруг основного валка, расположенного сверху. В таком процессе принимают участие и боковые валки, которые можно перемещать, регулируя тем самым диаметр формируемой обечайки.

Валки этого станка вращаются вручную, а приближение верхнего ролика производится с помощью двух рукояток

Важными характеристиками вальцов является радиус их рабочих элементов – валков, а также наибольшая толщина и ширина обрабатываемой детали. Радиус валков, в частности, оказывает влияние на такой параметр, как минимальный радиус изгиба заготовки. Чем валки больше в своем диаметре, тем, соответственно, больше значение минимального радиуса изгиба заготовки из листового металла. На величину минимального радиуса изгиба также оказывает влияние и толщина самого листа. Как правило, для вальцов минимальный радиус изгиба листовой заготовки должен быть 5-10-кратным ее толщине.

С учетом высоких нагрузок, которые испытывают в процессе работы валки, для их изготовления используют только высокопрочную сталь, что позволяет значительно улучшить их эксплуатационные характеристики. По количеству рабочих элементов различают двух-, трех- и четырехвалковые станки, причем наиболее популярными являются два последних вида.

Основные различия между 3-х и 4-х валковыми станками

Вальцы листогибочные 3-х валковые, рабочие элементы которых могут располагаться симметрично и ассиметрично, хотя и отличаются приемлемой ценой, обладают такими недостатками, как:

невысокая скорость вальцевания (не более 5 м/мин);
сложность выполнения обработки заготовок толщиной менее 6 мм, которые могут просто проскальзывать между валками;
отсутствие точных координат у точки зажима обрабатываемого изделия.

Всех подобных недостатков лишены вальцы, на которых установлен дополнительный – четвертый – вал. За счет надежного зажима листовая заготовка из металла в процессе обработки не проскальзывает между валками. При этом обеспечивается высокая скорость вальцевания – 6 м/мин и более.

Станок с 4-х валками способен изготавливать, помимо цилиндрических, овальные и полицентрические заготовки

Вальцы данного типа, как правило, оснащаются автоматизированными системами управления, что положительно сказывается не только на их производительности, но и на точности выполняемой обработки. Большим и, пожалуй, единственным минусом такого устройства является его высокая стоимость.

Классификация вальцов по типу привода

По типу используемого привода оборудование для вальцовки заготовок из листового металла делят на следующие категории:

ручное;
электрическое;
гидравлическое.

Наиболее простыми по конструкции являются вальцы с ручным приводом, именно их домашние мастера чаще всего собирают своими руками для собственных нужд.

На простых трехвалковых вальцах зажим заготовки, вращение валов и формирование радиуса загиба выполняется вручную

Значимыми преимуществами такого устройства, которое не требует никакого дополнительного питания для своей работы, являются:

компактность и, соответственно, высокая мобильность;
надежность;
простота эксплуатации и обслуживания;
невысокая стоимость (особенно в том случае, если вальцы собраны своими руками).

Из минусов станков данного типа следует отметить:

невысокую производительность;
невозможность, особенно в случае с самодельными станками, выполнять вальцевание изделий из листового металла большой толщины (более 2 мм);
необходимость приложения значительных физических усилий для гибки листовых заготовок из стали.

Электромеханические двухсторонние вальцы с программным управлением

Более производительными и эффективными в работе являются станки, оснащенные электрическим приводом. Конечно, их стоимость, даже если они изготовлены своими руками, выше, чем цена ручных вальцов, зато они позволяют обрабатывать листовые изделия значительной толщины.

Самыми мощными являются вальцы, работающие от гидравлического привода. Возможности таких станков, которые отличаются большими габаритами, позволяют успешно выполнять вальцевание листовых заготовок из металла даже очень значительной толщины. Устройства данного типа, как правило, устанавливаются на промышленных предприятиях, где к мощности, надежности и функциональности оборудования предъявляются высокие требования.

Промышленные вальцы с гидравлическим приводом

Изготовление листогибочных вальцов своими руками

Благодаря простоте конструкции ручных вальцов изготовить их своими руками несложно. Естественно, чтобы собрать работоспособный самодельный станок, на котором будет выполняться обработка листового металла, надо обладать определенными навыками и иметь в своем распоряжении все необходимые инструменты и расходные материалы. Кроме знакомства с рекомендациями по выполнению такой процедуры, желательно посмотреть и видео на данную тему.

Чертеж самодельных ручных вальцов для прокатки широких заготовок (нажмите для увеличения)

Первое, что вам потребуется для изготовления своими руками вальцов, – это чертежи, которые можно найти в интернете или составить самостоятельно. Сделав чертежи, можно приступать к подготовке материалов и сборке конструктивных узлов, из которых будет состоять ваш самодельный станок. К таким узлам, в частности, относятся:

рама вальцов, на которой фиксируются все остальные их элементы;
боковые стойки, в подшипниковые узлы которых будут устанавливаться валки;
непосредственно сами валки, изготовленные из высокопрочной стали (количество и диаметры данных элементов зависят от того, какими техническими возможностями вы хотите наделить свое устройство);
рукоятка, которая будет приводить во вращение нижние валки;
приводной узел (цепной или зубчатый), обеспечивающий синхронное вращение нижних валков (следует иметь в виду, что вращаться такие валки должны в одну сторону);
нажимной узел пружинного типа, за счет которого обеспечивается прижатие верхнего валка к поверхности листовой заготовки из металла.

Компактные самодельные вальцы для обработки узких заготовок

Основные детали компактных вальцов

Сборка вальцов начинается с изготовления рамы, которую можно сварить своими руками из стальных заготовок большой толщины. Размеры данного элемента, естественно, необходимо сверять с имеющимся у вас чертежом. В качестве боковых стоек, которые также при помощи сварки фиксируются на раме, можно использовать мощные швеллеры из низкоуглеродистой стали.

Элементы приводного узла фиксируются на одной из стоек, для чего на ней предусматриваются специальные отверстия. После того как боковые стойки с приводным узлом полностью смонтированы, в их подшипниковые узлы устанавливаются сами валки, которые необходимо выставить на параллельность и только после этого выполнять окончательную фиксацию всех остальных узлов.

Вариант листогибочных вальцов, изготовленных своими руками

Перед началом работы на станке, который вы собрали своими руками, следует выполнить на нем пробную гибку, чтобы сразу обнаружить все имеющиеся недостатки и устранить их.

Выяснить, как правильно работать с вальцами, вам может помочь видео, но, в сущности, этот процесс не представляет больших сложностей. Вальцевание, на каком бы оборудовании оно ни выполнялось, осуществляется в следующей последовательности.

Что такое вальцовка металла

Вальцовка листового металла - это формоизменяющая операция холодной штамповки, которая производится вращающимся непрофилированным инструментом.

Вальцовка листового металла (реже упоминается термин «вальцевание») относится к числу формоизменяющих операций холодной штамповки, которая производится вращающимся непрофилированным инструментом. Для вальцевания сплошного объемного проката используется предварительный нагрев заготовок, в остальных случаях деформирующей обработке подвергается холодный металл.

Область применения листовой вальцовки

Вальцовка листовой стали — удобный и малоэнергоемкий способ получения пространственных изделий типа конусов или незамкнутых цилиндров из плоских исходных заготовок. По сравнению с иными технологиями производства изделий типа тел вращения (в частности, прессованием или вытяжкой) процессы вальцовки листового металла обеспечивают:

Снижение эксплуатационных расходов на оборудование и оснастку.
Повышение долговечности инструмента и станков.
Сокращение времени на переналадку.
Возможность эффективного использования в условиях мелкосерийного и единичного производства.
Упрощение регламентных и ремонтных работ.
Управление производительностью оборудования.
Резкое снижение потерь от брака.

Внедрение процессов вальцовки металла с использованием в качестве исходных заготовок листа или полосы доступно не только небольшим производствам, но даже ремонтным мастерским, а также домашним мастерам. Как будет показано далее, кинематические схемы и конструкция вальцовочных станков для обработки листового материала весьма просты, а для их привода в некоторых случаях не требуется наличие внешних источников энергии.

Принципиальной особенностью вальцовки листового металла является то, что деформирование происходит не одновременно по всей контактной поверхности инструмента. Это хоть и вызывает некоторое снижение производительности оборудования, на самом деле способствует повышению стойкости рабочих прокатных валков. Дело в том, что во время вальцовки деформирующее усилие концентрируется не в точке или прямой (как, например, при вытяжке), а равномерно распространяется по всей поверхности соприкосновения валков с металлом. Поэтому удельные усилия процесса весьма невелики, а для изготовления инструмента не требуется применения дорогих инструментальных сталей.

Любая вальцовочная машина по стоимости существенно меньше гидравлического или механического пресса, а потому окупается уже в течение полугода своего активного использования. Одновременно увеличивается и долговечность: усилие вальцовки нарастает плавно и постепенно, по мере вхождения в зону деформации все новых и новых участков заготовки. Поэтому ударного характера возникновения рабочих нагрузок при вальцовке (даже в холодном состоянии) не наблюдается.

В практике эксплуатации вальцовочных станков никогда не возникает проблем с износом инструмента, поскольку поверхность валков имеет гладкий характер. Соответственно переналадка может сводиться лишь к замене валков на оснастку с иным значением диаметра.

Важно, что в процессе выполнения вальцовки оператор может изменять скорость деформирования металла, что не всегда возможно при других формовочных операциях листовой штамповки. Такое изменение снижает потери от брака.

Таким образом, вальцовка — это экономически выгодная технология обработки давлением листовых заготовок из высокопластичных металлов и сплавов.

Основные характеристики процесса

В продольном направлении подачи заготовки.
В поперечном направлении подачи заготовки.
При винтовой (спиральной) подаче.

Соответственно, в первом случае вальцовка металла применяется для получения длинных незамкнутых труб, а во втором — коротких. Результатом винтовой вальцовки является свертка труб, не требующих впоследствии сварной герметизации стыка.

Вальцовка стальных изделий исходной толщиной до 4…6 мм обычно производится без нагрева исходного металла. Однако при формообразовании деталей из толстолистового материала, а также сплавов с низкой пластичностью (в частности, на основе титана), применяется предварительный подогрев до температур 250…300 0 С. В таких случаях вальцовочная машина устанавливается рядом с нагревательной печью. Нагревательная атмосфера в таких печах — безокислительная, что снижает процессы образования поверхностной окалины. Впрочем, при малых радиусах вальцовки окалина частично осыпается уже в процессе деформирования на вальцовочном оборудовании.

Типовой процесс вальцовки листового металла включает в себя следующие переходы:

Подачу листа в захватную зону рабочего инструмента.
Выставление значений рабочего зазора между валками.
Прокатку плоской заготовки между инструментом в заданном направлении деформирования.
Извлечение полуфабриката из рабочих валков и закатку одной из кромок обрабатываемой заготовки (выполняется для того, чтобы значение радиуса кривизны детали было одинаковым по всему ее диаметру).

При деформации горячекатаного листового проката перед вальцовкой производится правка листа. Это связано с увеличенными значениями допусков на неплоскостность поверхности такого металлопроката, что специально оговаривается техническими требованиями ГОСТ 16523. Правка обязательна также для холоднокатаного проката, если его толщина превышает 4 мм.

Силовые характеристики процесса листовой вальцовки определяются следующими особенностями:

Деформирование производится не усилием, а крутящим моментом, значения которого зависят от физико-механических характеристик обрабатываемого материала, диаметра рабочих валков и условий контактного трения;
Скорость вальцовки практически не оказывает влияние на энергетические затраты при выполнении операции; более того, повышение скорости вращения валков даже несколько снижает рабочее усилие процесса.;
Трение между валками зависит от состояния их поверхности: при снижении шероховатости оно также снижается. Поэтому при постоянной эксплуатации вальцовочных машин требуется периодическая шлифовка поверхности оснастки (особенно, если вальцуется горячекатаный прокат, либо толстолистовые изделия);
Вальцевание высокоуглеродистых сталей, а также сплавов алюминия с марганцем часто сопровождается явлением упругого пружинения материала. Относительно вальцовки оно не так заметно, как при гибке, однако во многих случаях требует повторного деформирования.

Диапазон технологических возможностей листовой вальцовки следующий:

Длина вальцуемого проката, мм — до 12000.
Толщина, мм — до 60.
Частота вращения рабочих валков (для приводного оборудования), мин -1 — до 40.
Практически достигаемая скорость непрерывной вальцовки, м/мин — до 8…10.
Диаметр рабочих валков, мм — до 500.

Возможности вальцовочных станков с ручным приводом скромнее, но также достаточны для единичного производства операций свертки листа по необходимым значениям радиусов готовых деталей.

Машины для листовой вальцовки

Практическое применение нашли два исполнения вальцовочного оборудования — станки с нажимным валком (он обычно располагается посредине) и с эксцентрично размещенным инструментом. Первый тип применяется для толстолистовой вальцовки, а второй — для ротационного деформирования заготовок толщиной не более 2…2,5 мм.

Конструктивно такие станки различаются также по количеству рабочих валков. Обычно они устанавливаются горизонтально, хотя в некоторых неприводных моделях для деформирования небольших по размеру заготовок возможны и вертикальные машины, не требующие много места для своей установки.

Существенным различием в рассматриваемом оборудовании является и взаимное расположение рабочих валков: оно может быть симметричным и асимметричным. Асимметричные вальцовочные машины считаются более универсальными, поскольку с их помощью можно получать не только свертку цилиндров, но и разнообразное оформление их кромок (в частности, изгиб краев у детали). Именно на листогибочных вальцах с симметрично размещенными валками деформируют толстолистовые заготовки. Тем не менее, схема с тремя симметрично расположенными валками более технологична при обслуживании, а потому на практике применяется чаще.

Такой вальцовочный станок с внешним приводом включает в себя следующие узлы:

Электродвигатель (для особо мощных типоразмеров применяются приводы на основе двигателей постоянного тока).
Редуктор или клиноременную передачу (применительно к вальцам с регулируемой скоростью вращения в схему дополнительно встраивается вариатор).
Вал, на котором размещается основной (нажимной) валок.
Боковые стойки с подшипниковыми узлами. Для мощного оборудования используются подшипники скольжения, а в быстроходных вальцах — качения.
Два нижних приводных валка. При симметричной схеме их оси с торца образуют с осью нажимного валка равносторонний треугольник, при асимметричной схеме ось одного из нижних валков располагается с небольшим смещением относительно оси верхнего валка, а нижняя устанавливается на расстояние, несколько превышающее межосевое. Этим исключается прогиб заготовки при ее вальцевании.
Станину, на которой устанавливаются две опорные стойки.
Защитный кожух, который при работе станка выполняет также функцию приемки полуфабриката, выходящего из технологического зазора между валками.
Систему управления вальцами.

Регулировка технологических параметров оборудования для вальцовки листов производится изменением величины зазора между валками. В автоматических станках это выполняется программно, в процессе предварительной настройке, а в ручных моделях — при помощи храпового или винтового механизма, смонтированного в одной из боковых стоек.

Любая вальцовочная машина отечественного производства, предназначенная для работ с листовым металлом, маркируется начальной буквой И, и четырьмя цифрами. Две первые указывают на тип привода подвижного валка (механический или гидравлический), а две вторых — на основные технологические параметры оборудования: ширину и толщину листа.

Основные технические характеристики некоторых типоразмеров данного оборудования сведены в таблицу:

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:

Исходную заготовку (лист или широкая полоса) заправляют в начальный зазор между рабочими валками.
Опускают подвижный валок до надежного прижима заготовки к нижним валкам.
Проворачивая подвижный валок, изгибают заготовку. Количество оборотов инструмента может быть разным — все зависит от ровности поверхности заготовки.
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

Листогибочные вальцы различаются по следующим параметрам:

По количеству рабочих валков: могут быть трех– или четырехвалковыми (установки с большим числом валков встречаются редко).
По схеме расположения валков. Имеются механизмы, оси валков которых расположены симметрично и асимметрично поперечной оси.
По способу фиксации валков в станине — на подшипниках качения или скольжения.
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:

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.
Узла регулировки расстояния между подвижным и неподвижным валками.
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).
Рычажных устройств для осевого перемещения верхнего валка (при установке исходной заготовки в зазор между валками).
Собственно валков, два из которых — нижние, устанавливаются в подшипники опорных стоек, а верхний, нажимной — в оси поворотного рычага.
Фиксатора положения нажимного валка, который учитывает толщину обрабатываемого металла.
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.

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.

Читайте также: