Кузнечное оборудование: станок для холодной ковки своими руками — RMNT — 6 мая — 43969138457 — Медиаплатформа МирТесен

Волна и зигзаг

Теперь у нас на очереди инструмент и оснастка для волновой и загзагообразной гибки длинномерных заготовок. Упомянутые вначале гнутик и протяжно-нажимной гибочный станок своими руками не воспроизводимы. Кроме того, первый позволяет настраивать шаг и профиль в относительно небольших пределах, а второй дорог.

Однако универсальный волногибочный станок все-таки можно сделать своими руками по образцу того, что слева на рис. Заказать придется только вальцы, они должны быть из хромоникелевой или инструментальной стали; остальное – из простой конструкционной, на скобы и дугу нужен лист (полоса) от 8 мм.

Гнуть только плавные, но весьма разнообразные, волны можно, добавив к станку-улитке с поворотным лемехом ворот для волн, справа на рис. Рукояти используются прежние, т.к. они вворачиваются в резьбовые гнезда на головке ворота. Коренной (центральный) ролик желательно делать отдельным и крепить к станине болтами с головками впотай.

В таком случае, ставя ролики разного диаметра (диаметров), возможно формировать волны переменного и несимметричного профиля. А если обводной ролик выполнить переставным (для чего в его водиле проверливается ряд отверстий), то можно в довольно широких пределах менять и шаг волны.

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.

рмнт.ру

Инструменты и материалы

Для полноценной и беспроблемной работы потребуется несколько инструментов.

1. Сварочный аппарат. Без него мастеру не обойтись, если он планирует создавать габаритные изделия. Лучше приобрести тот, что способен работать как от переменного, так и постоянного тока. Такая сварка позволит избежать брака при работе с очень тонким листовым материалом. Сварочный инвертор поможет избежать множества проблем, однако стоит он вдвое дороже.
2. УШМ и дрель. Болгарка потребуется для разрезания заготовок, шлифовки соединений и срезов. Оптимальна довольно мощная УШМ с высокими оборотами. Дрель с набором различных сверл необходима для просверливания множества отверстий при сборке заготовок в одну конструкцию.

В некоторых случаях может понадобиться перфоратор. Он почти незаменим для установки уже готовых кованых конструкций (например, в оконные проемы), потому что даже ударная дрель с бетоном или кирпичом справляется не быстро, и не всегда.

Надо заранее узнать, с какими материалами придется иметь дело мастеру холодной ковки. Это:

• прутки либо прутья, максимальный диаметр их составляет 14 мм;
• полоски и квадраты: их толщина 3-6 мм, ширина — 25 мм, но не более;
• металлический профиль различного сечения.

Теперь необходимо узнать о том, какое оборудование будет необходимо для освоения новой профессии.

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.

Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей

Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол ?, 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 ? = 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.

1. исходя из наличного материала определяем R0;
2. количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
3. пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
4. рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
5. строим по точкам профиль волюты в масштабе;
6. 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!

Как усовершенствовать своими руками станок для холодной ковки улитка

Самодельная улитка необязательно должна содержать только простые элементы. Можно собрать сразу усовершенствованную модель. Например, что делать, если завитки понадобятся разных форм, причем с различным рисунком спиралей? Собирать для каждого образца отдельный станок было бы нецелесообразно.

Поэтому вместо наглухо приваренного единичного шаблона на столешнице создают ряд съемных вариантов с разным рисунком. В конструкцию вносят коррективы, которые позволяют менять шаблон, устойчиво закреплять его, сохраняя при этом общую надежность станка.

Самым профессиональным из моделей улиток признан станок, где столешница вращается, а шаблон завитка делают из нескольких разборных сегментов. Стоит отметить, что все секции изготавливают с высокой точностью. В домашней мастерской реализовать это сложно, поэтому производство узла заказывают в мастерских или на заводе.

Сделать станок для холодной ковки своими руками, чертеж которого поможет выполнить данную задачу, довольно просто, если разобраться в принципе его действия и конструктивных особенностях. Важно при этом все рассчитать тщательным образом и выполнить замеры. Не исключено, что кому-то удастся придумать собственные новые варианты или усовершенствовать существующие модели.

Можно ли сделать своими руками станок для холодной ковки

Купить ручной станок для холодной ковки можно в специализированном магазине по продаже инструментов или заказать в интернете. Вопрос заключается в цене и платежеспособности покупателя. Альтернативный вариант – собрать его своими руками. Принцип работы ничем не будет отличаться от товара, приобретенного в торговой сети, а выполняемые функции абсолютно идентичны заводским.

Важно!Не все оборудование можно сделать самостоятельно, некоторые запчасти требуют промышленного производства или изготовления под заказ.

Для начала стоит ознакомиться с конструктивными особенностями каждого типа станка, чтобы оценить возможность его самостоятельной сборки.

Торсион должен выполнять скручивание металлических прутьев, поэтому его конструкция предполагает наличие двух элементов, удерживающих заготовку. Один из них служит зажимом, а другой содержит вращающийся шпиндель, который, собственно, и будет закручивать прут до нужной частоты винтовой волны. Устройство довольно просто соорудить самому, а некоторые мастера вообще обходятся тисками и незамысловатым ручным воротом.

Конструкция гибочного станка также несложная, однако она содержит несколько обязательных элементов, сборка которых невозможна без специализированного инструмента. Основание – массивная металлическая пластина с пазом посередине, в который вставляется подвижный упор, перемещаемый червячным механизмом.

Два других цилиндрических упора неподвижны и крепятся на основание с двух сторон симметрично относительно паза. Именно монтаж упоров может вызвать затруднение, так как отверстия под крепеж сверлятся только на специализированном станке, воздействию дрели такая заготовка из высокопрочной стали не поддастся.

Станок для ковки металла улитка может иметь две разновидности: с воротом или рычажного типа. Первый вариант позволяет варьировать форму изгиба в процессе работы, однако имеет ряд уязвимых мест в конструкции и очень требователен к прочности материалов изготовления.

Пошаговый технологический процесс изготовления обратного завитка на станке «улитка»

На прокатных роликах производится последовательный обжим трубы. Образуются выступающие ребра, а сварной шов остается внутри слоя, смещенного к центру.

На параллельных эксцентричных вальцах выполняется обжатие концов трубы. Она становится похожей на полосу. В таком виде ее проще фиксировать на станке.

В специальном приспособлении формируется хвостовик. Теперь заготовки будут фиксироваться на станке одним движением.

Заготовку фиксируют в центре. Там имеется паз, который закрепляет хвостовик. Видно, что спираль имеет равномерный спуск по высоте.

После фиксации хвостовика включается электродвигатель. Начинается формование детали.

Петля образуется при касании заготовки в специальный опорный элемент. Его чаще называют опорным валом. Чтобы снизить усилие, его оснащают подшипником. Деталь свободно проворачивается вокруг опоры.

Часть спирали образована. Но при необходимости обрабатывать на большую длину, будет установлен съемный элемент.

Формируется заготовка и с другого конца. Здесь мастер определяет, в какую сторону производить изгибание детали.

Для продолжения работы устанавливается съемный элемент сборной «Улитки».

Теперь можно формировать загиб деталей большого размера.

Даже длинные заготовки легко изгибаются по заданным размерам. На рабочих элементах делают метки. По ним ориентируются, сколько нужно гнуть.

С обратной стороны выполняют дополнительный изгиб детали.

Дорабатывается изделие с обеих сторон.

Готовая деталь имеет законченный вид. Если нужно, то хвостовики будут спилены. Тогда никто не догадается, как выполнялась фиксация заготовок.

Если нужно изготовить маленькую деталь, то используют другую «Улитку». У опытных мастеров их несколько штук.

Приемы холодной деформации

В этом виде ремесла используют несколько приемов изменения формы металлических изделий:

1. Гибка. Это очень простой способ. Сначала конец заготовки надежно фиксируют, затем его сгибают вокруг оправки нужной формы, используя инструмент. В этом случае из-под рук мастера выходят завитки и вензеля разных форм и размеров.
2. Кручение вдоль оси. Для выполнения операции достаточно самых простых тисков, но усилий она требует максимальных. В качестве заготовок используют прокат, имеющий ребра. На изделии круглого сечения результата не будет видно.
3. Протяжка. Этот прием позволяет изменить сечение прута. Протяжку используют для оформления краев изделия. При навивке на оправку прут просто оттягивают. Для верхнего края заборов делают пики: изделие сначала сплющивают, потом заостряют.
4. Чеканка. Ее производят по листовому металлу. Ударяя по нему с обратной стороны, создают объемный рисунок или отдельный элемент для большого изделия.

Кроме основных технологических приемов используют резку, сварку, шлифовку. В промышленности холодная ковка включает в себя большее количество операций — вырезку, гибку, калибровку, навивку, прошивку, и штамповку. Инструментами служат штампы, с помощью которых выпускают большие партии одинаковых изделий. В качестве главного оборудования используют мощные прессы.

Решетки, садовую мебель, ворота изготавливают из полос и прута, имеющего сечение от 8 до 14 мм. Изделия, сделанные по шаблону, собирают вручную. Кованые элементы заборов или балконных ограждений сваривают друг с другом, затем помещают в раму либо крепят к прочному основанию. Конструкции могут быть разными: как плоскими, так и объемными.

Приспособление «улитка»

Инструмент «Улитка» предназначен для получения завитков (или спиралей) и «валют» (S-образных деталей). Встречаются различные конструкции.

Один из вариантов конструкции: 1 — лемех улитки; 2 — основа станка; 3 — прижимной валик; 4 — рычаг для управления прижимным валиком; 5 — крепление основы; 6 — палец для фиксации лемехов; 7 — паз для прижиного валика; 8 — ось рычага управления; 9 — пружина для прижатия валика; 10 — фиксатор для заготовки; 11 — ведущий лемех улитки; 12 — основная ось; 13 — рычаги

В результате должно получиться такое приспособление:

Ещё одна лёгкая конструкция, чтобы гнуть прокат сечением до 12 мм:

1 — сегмент улитки; 2 — эксцентрик; 3 — ручка; 4 — основание; 5 — направляющие полозья; 6 — ось; 7 — ползун; 8 — гайка оси; 9 — ось крепления ролика; 10 — ролик; 11 — приводная ось; 12 — направляющая эксцентрика; 13 — центральный сегмент улитки;

Часто приспособление «Улитка» делают на опоре, особенно если гнуть нужно толстый прокат.

Несколько полезных видеоматериалов по самодельных станкам «Улиткам».

Вариант с массивным основанием на опоре:

Видео 2. Изготовление основания

Видео 3. Изготовление улитки

Видео 4. Работа станка

Вариант настольного приспособления:

Видео 5. Часть 1

Видео 5. Часть 2

Подробнее о таких конструкциях мы поговорим ниже.

Приспособления для изгибания металлических элементов «улитка»

Чтобы производить изгибы заготовок по определенным параметрам используют вспомогательные кондукторы, получившие название «Улитка». Они служат в качестве специального шаблона, позволяющего воспроизвести десятки, а при необходимости и сотни однотипных деталей. Станок «Улитка» для холодной ковки гнет детали без дополнительного прогрева.

Работа основана на деформировании металла по определенному принципу. Чтобы выполнить гиб, приходится прикладывать значительные усилия. Поэтому мастера довольно часто приспособления «Улитка» оснащают электроприводом. Моторы-редукторы помогают развивать значительные усилия при ограниченном плече приложения силы. Крутящий момент в зоне обработки может достигать нескольких десятков килограммов.

Если выполнять подобную работу только за счет физической силы кузнеца, то работник довольно быстро устанет. Его производительность снизится до нуля. А при наличии вспомогательного механического помощника, можно производить сотни заготовок за смену.

Нужно учитывать, что гибка заготовок – это промежуточный этап в изготовлении сложных конструкций. Их еще нужно установить в нужном месте и приварить. Только тогда будет получен промежуточный результат. Потом потребуется окраска и монтаж изделия по месту заказа. На все операции потребуется не только время, н и физическая сила мастера.

Конструктивно приспособление может быть:

• Неразборным, тогда на нем будет производиться изгибание деталей только на определенные длины. Получаемая спираль имеет определенные ограничения в использовании.
• Сборным (присутствуют дополнительные фрагменты для увеличения продолжительности гиба), и на приспособлении можно производить догибание длинных деталей. Будут получены крупноразмерные детали.

Для работы с деталями из профильной трубы небольших номеров некоторые изготавливают приспособления с ручным исполнением. В них предусматривают использование рычагов, помогающих продвигать заготовку вокруг оправки. Готовые детали снимают с торца, слегка ослабив натяжение.

Чаще всего в подобных случаях использую квадратный прокат □8…12. Некоторые мастера вручную гнут профильные трубы 15·15 мм со стенкой 1,5 мм. Для более крупных изделий необходим механический привод.

Проектирование станка холодной ковки, подготовительные работы

Первое и главное условие сборки станка для холодной ковки своими руками – чертежи. Таких графических документов потребуется несколько:

• чертеж основания будущего станка для установки оборудования;

• сборочная схема или несколько схем для каждого выполняемого приспособления;
• чертежи сменных деталей, если они предусмотрены в конструкции.

Важно!На этапе проектирования стоит продумать, как будут перемещаться подвижные детали и узлы в уже готовом изделии. Особенно это нужно при изготовлении сменных рабочих инструментов, например, улитки или гнутика.

Для сборки самодельного станка холодной ковки понадобятся следующие инструменты и материалы:

• среднеуглеродистая толстолистовая сталь (маркой не ниже 35);
• толстостенная труба, имеющая квадратное или прямоугольное сечение;
• станок для резки по металлу (лучше портативный) или шлифовальная машина;
• ручной крепежный инструмент;
• сварка;
• фрезер;
• приспособление для изгиба;
• инструмент для замеров и разметки.

Полезный совет!Чтобы изделия, выполненные холодной ковкой, отличались довольно хорошим качеством, необходимо, чтобы детали станка-самоделки тоже были высококачественными. Для этого все сварные соединения, обрезные концы и финишные поверхности тщательно шлифуют.

Самодельные станки для холодной ковки с электроприводом: с ручным и автоматическим режимом, для изготовления различных элементов: завитки, корзинки, волюты

Станки и оснастка для холодной ковки

Основное оборудование для художественной ковки своими руками представляет собой станки и приспособления нескольких типов с ручными приводом. Электропривод применяется нечасто, т.к. обусловленный им прирост производительности не всегда равноценен сложности изготовления и затратам на электричество.

• Твистеры (закручиватели), поз. 1 на рис. – формируют плоские спирали и др. завитки с узкой сердцевиной (ядром).
• Торсионные станки, поз. 2 – позволяют получать винтовую крутку прутка и элементы из объемных спиралей, т. наз. филаменты: корзинки, фонари, луковицы.
• Инерционно-штамповочные станки, поз. 3 – на них концы прутьев расплескивают в фасонные наконечники (поз. 1 на рис. ниже), штампуют декоративные хомуты для соединения деталей узора (поз. 2 на том же рис.), выдавливают мелкую волну и рельеф на длинномерных деталях.

• Гибочные станки бывают нажимными, протяжными и комбинированными, поз. 4. Первые позволяют получать только волны и зигзаги; протяжные – кольца, завитки и спирали с широкими ядрами, а последние все эти виды изделий.

Примечание: в технической литературе, особенно англоязычной, все станки, формирующие детали методом кручения или навивки, часто называют твистерами. Изначально твистер это станок для навивки пружин. Но применительно к художественной ковке правильнее будет твистерами считать станки для навивки, а крутильные – торсионными.

Технология изготовления приспособления «улитка»

Упрощенно технологический процесс изготовления станка «Улитка» своими руками можно представить в виде ряда последовательных операций.

1. На листе бумаги вычерчивается профиль изделия, который требуется изготовить. При вычерчивании выдерживаются размеры изделия. Чертеж нужен только для получения профиля самой детали. Внимание! При проработке учитываются толщина заготовки. Нужен зазор не менее 3…4 мм, тогда изделия можно снять после его изгибания в приспособлении.
2. Для большинства станков изготавливают центральный упор. В нем будет фиксироваться начало.
3. Разные мастера используют свои приемы фиксации, поэтому изделия у них можно отличить по почерку.
4. Из стального листа вырезается опорная пластина. К ней будет привариваться центр, а также спираль. Толщина пластины должна быть не менее 3 мм, так как будут прилагаться значительные усилия. Размер пластины в будущем определит и параметры завитка.
5. Пользуясь чертежом спирали, изгибается из полосы заготовка. При ее гибке контролируются параметры. Чем точнее будет изготовлен этот элемент, тем проще будет выполнять изготовление элементов для кузнечных изделий. Внимание! При необходимости изготовления завитков с количеством витков более одного нужно срезать полосу спирали по диагонали. Поэтому используют полосу значительно ширины. Минимальный размер соответствует высоте профиля, который собираются гнуть на станке.
6. Приспособление размещают на специальной стойке, чтобы легче формировать готовые изделия. Для небольших по размеру деталей удобно размещать на вертикальной стойке.
7. Чтобы проще выполнять работу приваривают ручку. Ее устанавливают с обратной стороны, чтобы не мешала устанавливать и снимать заготовки.

Технология холодной ковки

Самое главное ее отличие от классической работы — отсутствие предварительного нагревания всей поверхности заготовок. Допускается только нагрев участков, предназначенных для изгибания. Принцип этой обработки базируется на пластичности металлов. Ковка не совсем корректное название данной операции, так как изменяется лишь форма заготовки, но не ее сечение.

Каждый из материалов имеет предел прочности на изгиб, разрыв и растяжение. Одни металлы способны сопротивляться изгибу, другие могут без потери свойств растягиваться и скручиваться. Эти качества в холодной ковке используют для обработки давлением без нагрева. Работу проводят с помощью рычагов, сильно облегчающих человеческий труд.

В результате прессования в точках воздействия структура материалов уплотняется, становится максимально прочной. Так как высокотемпературная обработка отсутствует, никакого изменения характеристик металлов не происходит. По этой причине необходимости в закалке, отжиге или отпуске изделий нет.

Для холодной деформации металла используют алюминий, бронзу, медь, низкоуглеродистый стальной прокат (Ст 20, 25, 3), обладающий нужными качествами — достаточной пластичностью, вязкостью. После деформации в этих материалах не образуется остаточное напряжение, которое способствовало бы их разрушению.

Холодную ковку используют для изготовления:

• ажурных заборов;
• декора для фасада;
• оконных, балконных решеток;
• садовой мебели;
• фонарей.

Самые сложные металлоконструкции, собранные из множества отдельных деталей, подразумевают «деятельное участие» сварочного аппарата.

Штамповка, ковка и гибка

Так что это такое – холодная ковка? От штамповки она отличается тем, что металл под воздействием рабочего органа почти не течет или течет слабо. Взгляните на пивную банку либо, допустим, алюминиевый или жестяной чайник. Они выдавливаются одним ударом пуансона штамповочного пресса; чайник и т.п. изделия сложной формы – составным раздвижным пуансоном.

От горячей ковки холодная отличается, понятное дело, тем, что заготовку предварительно не нагревают. Собственно холодная ковка, которая ковка, это наклёпывание (наклёп) детали продолжительной серией регулярных ударов определенной силы. Структура металла при этом существенно изменяется: твердость поверхностного слоя увеличивается, а сердцевина обеспечивает общую вязкость и прочность на излом.

Наклёпывание стали осуществляется механическим молотом. Сделать его своими руками можно, и даже проще, чем некоторые виды станков для холодной художественной ковки. Но данная публикация посвящена именно последнему предмету, а холодная художественная ковка это по сути гибка (гнутьё) металла: его структура в детали существенных изменений не претерпевает, а изменение физико-механических свойств металла для качества конечной продукции не существенно. Поэтому холодную ковку, которая ковка, оставим до подходящего случая, а

займемся ковкой, которая гнутье. Для краткости назовем ее просто художественной ковкой,

а где потребуется упомянуть о ковке горячей, там это будет оговорено особо.