Вальцы по чертежам своими руками: как собрать станки, чем отличаются трехвалковые от четырехвалковых

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.

Вальцы для металла

Чтобы придать цилиндрическую форму листовому металлу, без вальцовочного станка обойтись просто невозможно. Вальцы для трубы наиболее часто применяются при изготовлении систем водостока.

Вальцовочные машины с ковочными цилиндрами осуществляют холодную гибку металлических заготовок и относятся к категории ротационных моделей. Это оборудование можно применять для работы с тонколистовой сталью, толщиной от 0,1 до 120 мм.

Можно также выполнять обработку пластичных металлов, резиновых смесей и пластмассы.

Выбирается вальцовочная машина в зависимости от толщины материалов. Вальцы двухвалковые состоят из двух параллельно расположенных валов. Верхний с небольшим диаметром сечения зачастую изготавливают из высокопрочной стали, а нижний, с большим диаметром сечения, состоит из стали с каучуковым покрытием.

От того, с какой силой будет давление на трубу, зависит ее диаметр на выходе. Вальцы трехвалковые бывают пирамидальными, то есть симметричными, и асимметричными. Сегодня они очень востребованы на производстве вентиляционных воздуховодов, водостоков круглых форм, радиусных деталей.

Трехвалковые фальцы используют для обработки медных, железных, стальных, цинковых и других материалов.

Четырехвалковые имеют дополнительный валок внизу, упрощающий процесс вальцовки.

Между верхним и нижним цилиндрами укладывается лист раскаленного металла, подгиб передней части которого выполняется при помощи гибочного вала. В процессе фальцовки лист металла постепенно закругляется.

Самые используемые вальцы – 3-х и 4-х валковые, имеют между собой такие отличия:

• лист тоньше 6 мм проскальзывает между валами;
• скорость прокатки металлического листа не должна превышать 5 м/мин;
• точка зажима листа не имеет точных координат за счет чего управлять станком сложнее;
• низкая стоимость.

• все вальцы обеспечивают между собой надежное сцепление и вероятность выскальзывания листа минимальна;
• скорость прокатки может быть больше 6 м/мин;
• процесс работы автоматизирован, оператору необходимо только ввести параметры работы станка;
• завышенная цена.

По способу сгибания вальцы делят на:

• дорновые. Они способны выполнять деформацию тонкостенных труб;
• сегментные. Трубы сгибаются под действием отдельного сегмента, который и вытягивает трубу;
• пружинные. Наличие пружины, которая сгибает пластик без его деформации. Это ручной метод обработки материалов;
• арбалетные. Они предназначены для труб определенного диаметра.

Мощный листогиб из тавров

Для этого листогибочного станка потребуется ровная поверхность (стол), желательно металлическая, три уголка с шириной полки не менее 45 мм, толщиной металла не менее 3 мм. Если планируете гнуть длинные заготовки (более метра), желательно и полки брать шире, и металл толще. Можно использовать тавры, но это — для гибки листов металла большой толщины и длины.

Еще понадобятся металлические дверные петли (две штуки), два винта большого диаметра (10-20 мм), «барашки» на них, пружина. Еще нужен будет сварочный аппарат — приварить петли и сделать отверстия (или дрель со сверлом по металлу).

Для самодельного листогиба был использован тавр на 70 мм — три куска по 2,5 м, два болта 20 мм диаметром, небольшой кусок металла толщиной 5 мм (для вырезания укосин), пружина. Вот порядок действий:

1. Два тавра складывают, с двух концов вырезают в них под петли выемки. Края выемок скашивают под 45°. Третий тавр обрезают точно также, только глубину выемки делают немного больше — это будет прижимная планка, так что она должна ходить свободно.

   Вырезаем выемки под петли

2. Приваривают петли с двух сторон (проварить с лица и с изнанки).

   Хорошо провариваем петли

3. К одному из тавров (дальнему от вас, если их «раскрыть») приваривают по две укосины с каждой стороны. Они нужны чтобы можно было установит на них болт-фиксатор прижимной планки.

   Такие укосины

4. К укосинам приварить гайку болта.

   Привариваем гайку

5. Установить прижимную планку (третий обрезанный тавр), в верхней части приварить металлические пластины с отверстием посредине. Диаметр отверстия — чуть больше чем диаметр болта. Отцентровать отверстия так, чтобы они находились с приваренной гайкой на одной вертикали. Приварить.

   Центруем, привариваем

6. Пружину отрезать с таким расчетом, чтобы она поднимала прижимную планку на 5-7 мм. Пропустить болт в «ухо» прижимной планки, надеть пружину, закрутить гайку. После того как установили такую же пружину с другой стороны прижимная планка при откручивании подымается сама.

   Остались мелочи

7. К шляпке винта приварить по два отрезка арматуры — в качестве ручек для закручивания.

   К шляпке болта приварить отрезки арматуры

8. К подвижному (ближнему к вам) тавру приварить ручку. Все, можно работать.

   Самодельный листогиб в процессе работы

Этот вариант очень мощный — можно гнуть длинные заготовки и лист солидной толщины. Не всегда такие масштабы востребованы, но уменьшить можно всегда. В видео предложена похожая конструкция меньшего размера, но с другим креплением прижимной планки. Кстати, никто не мешает на винт тоже установить пружину — проще будет поднимать планку. А интересна эта конструкция тем, что можно на ней делать отбортовку, что обычно такие устройства не умеют.

Эта модель сварена из толстостенного уголка, станина сделана как обычный строительный козел, который сварен из того же уголка. Ручка — от багажной тележки. Интересная конструкция винтов — они длинные, ручка изогнута в виде буквы «Г». Удобно откручивать/закручивать.

Небольшой ручной листогиб для самостоятельного изготовления

В данном самодельном станке для гибки листового металла есть много особенностей:

• Уголки расположены не полочками друг к другу, а направлены в одну сторону. Из-за этого крепление петли получается не самым удобным, но сделать можно.Особенности
• На изгибе дальнего (неподвижного) уголка приварены с двух сторон небольшие пластинки-упоры для прижимной планки.
• На той же планке приварена гайка от винта (с двух сторон).

Прижимная планка

Теперь перейдем к конструкции прижимной планки (на фото выше). Она тоже сделана из уголка, но укладывается на станок изгибом вверх. Для того чтобы при работе планка не изгибалась, наварено усиление — перемычки из металла. С обоих концов планки приварены небольшие металлические площадки, в которых просверлены отверстия под болты.

Еще один важный момент — та грань, которая обращена к месту сгиба срезана — для получения более острого угла изгиба.

Планка устанавливается так

Прижимная планка укладывается на станок, в место установки гайки подкладывается пружина. Ручка устанавливается на место. Если она не прижимает планку, та за счет силы упругости пружины приподнята над поверхностью. В таком положении под нее заправляют заготовку, выставляют, прижимают.

Под отверстие ставят пружину, затем — болт

Неплохой вариант для домашнего использования. Толстый металл гнуть не получится, но жесть, оцинковку  — без труда.

Последовательность изготовления вальцовочного станка с ручным приводом

Лучше всего воспользоваться готовыми чертежами на самодельные вальцы, которые имеются на специализированных форумах. Если требуется сделать ручной вальцовочный станок под иные параметры  производимых деталей, то проектирование начинают с определения усилия и крутящего момента, необходимых для гибки.

Минимальными эти значения будут в случае деформирования алюминия марок АД0 или АД1, но при толщине заготовки до 0,8 мм возможна гибка и малоуглеродистой стали марок сталь 08 или сталь 08кп.

Если полученные значения удовлетворяют физическим возможностям исполнителя, то от проектирования можно переходить к изготовлению деталей будущих листогибочных вальцев.

Установка верхнего валка вальцовочного станка

Для изготовления валковой машины своими руками вначале необходим чертёж общего вида станка, где следует изобразить кинематическую схему перемещения всех его подвижных частей. Потребуются также чертежи сборочных единиц и рабочие чертежи ненормализованных деталей трёхвалкового листогиба.

Желательно, чтобы таких деталей было поменьше, поскольку  сделать многие из них в домашних условиях, и своими руками затруднительно, а то и вовсе невозможно.

В частности, есть смысл подыскать  направляющие  круглого поперечного сечения, например,  от списанного  токарного станка 1К62 или более мелкого: их техническое состояние вполне позволит использовать данные детали под опорные валы листогибочных вальцев. То же касается шестерённой пары.

Далее, под имеющиеся детали можно уточнить характеристику будущих трёхвалковых вальцев и сделать подбор подшипников качения для всех валов.

Желательно использовать готовые чертежи для следующих узлов:

• Узла прижима неприводного валка, который напоминает обычный зажим в виде струбцины, смонтированный в одной из стоек;
• Корпуса подшипников, в которых будут вращаться валки;
• Опорной рамы вальцовочного станка.

Чертеж общего вида трехвалкового вальцовочного станка

Перечисленные чертежи обычно универсальны, и не нуждаются в доработке под конкретные изделия, гибку которых предполагается проводить на вальцах, собранных своими руками.

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.

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.

Самодельные трёхвалковые вальцы

Состав узлов и особенности их изготовления

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.

Технология сборки вальцовочного станка для листового металла

Сборка начинается с запрессовки в ползуны (4 штуки) шарикоподшипников (4 штуки).

Деталировка. Шарикоподшипник и ползун.

Эту операцию целесообразно выполнять в слесарных тисках.

Далее, во внутреннюю обойму шарикоподшипников (вставленных в ползуны) запрессовываются шейки валов. Производится это на наковальне методом осевых ударов молотком через прокладки из мягкой меди (возможен другой мягкий металл: алюминий и т. п.). Тот, кто не найдет нужные шарикоподшипники, может запрессовать в ползуны бронзовые втулки, выточенные под его установочные размеры (с учётом скользящей посадки для шейки вала).

Два слова про основание. В качестве основания, в зависимости от ваших потребностей и возможностей, может использоваться любая массивная конструкция: от стальной пластины — до сварной рамы из уголка (или другого профиля).

Разметку и установку боковых стоек будем производиться «по месту».

Ползуны (в сборке с валами) собрать с боковыми стойками (4 штуки) и разместить на основании. При сборке ползунов со стойками, рекомендуется направляющие последних смазать густой смазкой (подробно о смазке — в конце статьи). Проверить свободное вращение валов, и сделать разметку для монтажа всех боковых стоек (эскиз стоек – смотри выше).

• установить две стойки с одной стороны (любой), проверить свободный ход ползунов этой стороны и проверить разметку для крепления стоек другой стороны. При необходимости разметку скорректировать;
• установить одну стойку другой стороны (аналогично указанному выше), проверить свободные ход ползунов (всех!) и вращение валов. Проверить разметку установки последней стойки и при необходимости скорректировать;
• установить последнюю стойку (аналогично указанному выше). Проверить свободные ход ползунов и вращение валов.

Возникшие заедания устраняются поочерёдным ослаблением крепления боковых стоек и подкладыванием под них клиньев из обрезков тонкой жести или других подходящих кусочков металла.

Сверху на ползуны кладется амортизатор (из жёсткой резины) и на него — прижимная планка. Четырьмя винтами эта планка прижимает амортизатор к ползунам приёмного вала и последний — к приводящему. При эксплуатации этими винтами регулируется давление одного вала на другой.

На хвостовик шейки приводящего вала устанавливается рукоятка ручного привода — можно использовать ручку от ручной мясорубки.

Рукоятка ручного привода.

В этом случае, на хвостовике под её присоединительный размер следует наждаком «снять лыску».Самодельные вальцы для листового металла вы собрали, но начинать их эксплуатацию ещё рано.

Типы вальцов

Станки бывают нескольких видов:

1. Вальцы ручные – это наиболее удобное и практичное приспособление для деформации материалов. Сложностей в работе с устройством не возникает, кроме того, такие станки не нуждаются в подключении в сеть. На основной станине закреплены струбцины и подающие вальцы, работающие с цепной передачей.

Вальцы профильные, имеющие ручной привод наиболее часто используются для единичного производства, а не для поточного. Такие приборы выделяет целый ряд преимуществ:

• долговечность, надежность конструкции и простота работы с ней;
• небольшие размеры вальцовочного станка, за счет этого он занимает мало места;
• простая регулировка нижнего и заднего вращающихся валов;
• верхний вал снимается;
• низкая цена станка.

Вальцы ювелирные ручные широко используются ювелирами для выполнения прокатки и вальцовки плоских заготовок и проволоки из металла, для придания им нужной формы. В составе рабочих цилиндров ювелирных вальцов износостойкая углеродистая легированная сталь. Такие вальцы имеют порошковое покрытие, защищающее их от коррозии.

К работе с вальцами ручного приспособления нужно применять дополнительные усилия, так как ручные станки не работают от электричества и основным направляющим механизмом в них является специальная труба. Для обработки на таких станках сгодятся небольшие металлические изделия.

1. Гидравлические вальцы — гидроприводные станки отличаются высокой мощностью. Вальцовочный станок оценен профессионалами, как наиболее качественный и высокопроизводительный агрегат. Однако он довольно увесистый, и установив его один раз, вряд ли получится самостоятельно перемещать станок с места на место без посторонней помощи.

1. Электрические вальцовочные станки имеют наибольшую производительность за счет работы электрического мотора, который позволяет быстро деформировать трубу между вальцами. Принцип работы данной модели напоминает ручной, однако здесь присутствует мотор. Такое оборудование часто используется в промышленном производстве и имеет множество положительных отзывов от потребителей. Единственный минус – это завышенная цена электромеханического оборудования.

Вальцовочные станки в домашней мастерской или гараже должны быть:

• мобильными. Такой станок должен быть легким по весу для простоты перемещения;
• занимающими немного места;
• маломощными и экономящими электроэнергию. Станок на 20 кВт делает свою работу очень быстро, однако потребляет при этом огромное количество энергии. Его работу попросту может не выдержать проводка в доме. Как вариант в домашних условиях можно использовать вальцы мощностью до 1500 Ватт, а также ручные.

Если вам, по тем или иным причинам, не подходит ни один из перечисленных выше вариантов вальцовочных станков, то вы также можете изготовить вальцы своими руками, ведь мало какой серьезный ремонт может обойтись без этого станка.