СТАНОК ДЛЯ ГИБКИ ТРУБ

Полезная модель относится к станкостроению, а именно, к конструкциям трубогибочных станков и может быть использована для гибки труб по схемам обкатки, намотки, проталкивания.
Известен трубогибочный станок, содержащий установленные на станине суппорт с приводной кареткой, несущей прижимную колодку, и приводной вал с размещенным на нем гибочным шаблоном и поворотным суппортом с зажимной колодкой. Привод зажимной колодки выполнен в виде двухрычажного шарнирного звена с силовым гидроцилиндром, шток силового гидроцилиндра шарнирно соединен с двухрычажным звеном, а его корпус - с поворотным суппортом. Поворотный суппорт жестко соединен с приводным валом, а зажимная колодка шарнирно закреплена на двухрычажном шарнирном звене и на поворотном суппорте с возможностью поворота. При этом размеры плеч зажимной колодки и двухрычажного шарнирного звена обеспечивают расположение верхней грани зажимной колодки в раскрытом состоянии ниже плоскости гибки не менее, чем на половину ее диаметра (см. патент РФ №2270733, кл. B21D 9/05, B21D 7/02, 2006).
В результате анализа конструкции данного станка необходимо отметить, что он обладает ограниченными функциональными возможностями, так как работает только по схеме намотки и не позволяет получать большие радиусы гиба труб.
Известен станок для гибки труб, содержащий станину с закрепленным на ней приводом возвратно-поступательного перемещения пуансона и два упора, закрепленных на осях станины по бокам пуансона, имеющих возможность поворота в плоскости перемещения пуансона и предназначенных для контакта с подлежащей гибке трубой. Рабочие поверхности упоров и пуансона расположены в плоскости перемещения пуансона и в поперечном сечении имеют радиус, соответствующий наружному радиусу изгибаемой трубы. Рабочие поверхности упоров имеют цилиндрическую форму. Каждый упор оснащен ползуном, имеющим возможность перемещения на направляющих поперек оси упора, а его рабочая поверхность выполнена на ползуне
(см. патент РФ на полезную модель №36275, кл. B21D 7/03, 2004 г.).
Данный станок работает по схеме проталкивания серединной части трубы между двумя опорами. Реализуемая станком схема гибки позволяет получать только трубные изделия углом гиба менее 90 градусов и предназначена для выхода больших радиусов гиба от пяти диаметров трубы, что ограничивает его технологические возможности.
Известен станок для гибки труб, содержащий установленные на станине приводную каретку, прижимную матрицу и приводной вал с размещенным на нем гибочным шаблоном и поворотным суппортом с зажимной колодкой. Станок оснащен гибочной головкой, кареткой продольной подачи, на которой смонтирован поворотный цанговый патрон для закрепления, удержания, перемещения и поворота трубы, люнетом для бокового поддержания трубы, дорном с приводом его перемещения, гибочным шаблоном, гибочным кронштейном, бустером, кареткой поперечной подачи, причем гибочный кронштейн содержит прижимную матрицу, в которой установлен гибочный ролик, а бустер - прижимную матрицу, в которой вмонтированы два опорных ролика, бустер предназначен для регулировки скорости перемещения трубы в зоне и установлен на станине напротив гибочной головки.
(см. патент РФ на полезную модель №133438, кл. B21D 7/00, 2013 г.) - наиболее близкий аналог.
г
н
г
тp
Недостатком станка является невозможность подвода гибочного ролика в координатную точку определяющую заданный радиус изгиба трубы (r), что не позволяет получать трубы радиусом, равным наружному диаметру трубы (d) и менее (r≤d). Это связано с тем, что кинематика станка построена на перемещении гибочного ролика по дуге радиуса, определяемого расстоянием между осью вращения гибочного шаблона и осью вращения гибочного ролика, величина которого, в процессе гибки не изменяется. Гибка по схеме проталкивания осуществляется осевым перемещением трубы за счет перемещения каретки продольной подачи и перемещения гибочного ролика по дуге окружности, вокруг шаблона, за счет поворота суппорта, что недостаточно для подвода гибочного ролика в координатную точку, определяющую заданный радиус изгиба трубы.
Конструктивное исполнение рассматриваемого станка, не предоставляет возможность управляемого перемещения гибочного ролика в направлении оси шаблона, так как гибочный ролик на поворотном кронштейне закрепляется жестко и не имеет привода для указанного выше перемещения.
Техническим результатом полезной модели является расширение технологических возможностей станка за счет обеспечения гибки труб в широком спектре радиусов гиба.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в станке для гибки труб, содержащем установленные на станине каретку продольной подачи, оснащенную цанговым патроном для закрепления, удержания, перемещения и поворота подлежащей гибке трубы, люнетом для поддержания трубы, а также расположенную на торце станины гибочную головку, включающую каретку бустера, каретку поперечной подачи, в которой с возможностью вращения посредством привода смонтирован шпиндель, на котором установлен гибочный шаблон, несущий гибочный ролик гибочный кронштейн, кинематически связанный со шпинделем, новым является то, что он снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения гибочного кронштейна относительно гибочного шаблона, содержащим приводной цилиндр со штоком и два рычага, шарнирно соединенные с гибочным кронштейном и упомянутым штоком.
3
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - станок, вид спереди;
- на фиг. 2 - гибочная головка, вид сверху в исходном положении;
- на фиг. 3 - гибочная головка, конечное положение;
- на фиг. 4 - вид А по фиг. 2.
Станок для гибки труб содержит станину 1 (фиг. 1), на торце которой смонтирована гибочная головка 2. На верхней плоскости станины 1 имеются продольные направляющие, на которых с возможностью перемещения установлена каретка 3 продольной подачи, предназначенная для зажима, удержания и осевого перемещения подлежащих гибке труб. Привод продольной подачи каретки 3 выполнен известным образом, например, в виде электродвигателя, связанного через двухступенчатый зубчатый редуктор с винтом пары «винт-гайка», шариковой винтовой пары, винт которой связан с выходным валом электродвигателя, а гайка установлена на каретке и обеспечивает ее осевое перемещение. На каретке 3 установлен полый вал, на котором размещен цанговый патрон 4, предназначенный для зажима труб, который приводится в действие стандартным гидравлическим приводом (не показан). Цанговый патрон также оснащен механизмом 5 его реверсивного вращения, размещенным на каретке 3. На станине 1 расположены люнеты 6, предназначенные для предотвращения изгиба трубы, между люнетами установлен дорн 7, располагаемый внутри трубы в зоне перехода от прямолинейного участка трубы к криволинейному. Использование дорна предотвращает образование внутренних гофров при гибке труб на малый радиус.
На станине 1 расположен механизм 8 перемещения дорна 7.
Гибочная головка 2 содержит гибочный кронштейн 9, каретку бустера 10, каретку поперечной подачи 11 и выглаживатель 12.
1
Каретка поперечной подачи 11 имеет возможность перемещения по гибочной головке посредством привода перпендикулярно продольной оси станка вдоль торца станины по оси OO (фиг. 2). Привод перемещения каретки 11 выполнен известным образом, например, в виде электродвигателя и винтовой пары. В каретку поперечной подачи 11 встроен электропривод поворота шпинделя 13. На шпинделе 13 размещен гибочный шаблон 14.
Гибочный шаблон 14 и гибочный кронштейн 9 скреплены со шпинделем 13 и имеют возможность поворота вместе с ним относительно его оси. Гибочный кронштейн имеет дополнительно возможность осевого перемещения относительно оси гибочного шаблона. Привод поворота шпинделя 13 состоит из электродвигателя, двухступенчатого редуктора с червячной и зубчатой ступенями, цепной передачи.
р
0
На гибочном кронштейне 9 установлен реечный держатель (позицией не обозначен), установлен гибочный ролик 15 (фиг. 4). Ролик 15 на гибочном кронштейне 9 имеет возможность перемещения в направлении оси гибочного шаблона X, так и проворачиваться вокруг него на угол α (исходное положение Δ - расстояние между осями гибочного шаблона и гибочного ролика в направлении, параллельном оси станка) и Δα (рабочий ход) (фиг. 2, 3).
Каретка бустера 10 оснащена опорными роликами 16 и имеет возможность перемещения параллельно оси станины станка в сторону гибочной головки 2 посредством механизма перемещения.
Гибочный кронштейн 9 оснащен механизмом его возвратно-поступательного перемещения, состоящим из приводного цилиндра (гидроцилиндра) 17, штока 18, поворотных рычагов 19 связанных шарнирно посредством осей 20 с гибочным кронштейном.
Рабочие контуры роликов 16 и 15 соответствуют поперечному сечению обрабатываемой трубной заготовки 21 и при работе станка по схеме проталкивания, выдвигаются в направлении трубной заготовки.
Станок для гибки труб работает следующим образом.
Для проведения гибки трубная заготовка 21 диаметром (d) надевается на дорн и пропускается через люнеты и цанговый зажим каретки 3 до упора (не показан).
Управление работой станка осуществляется от стандартной системы числового программного управления.
Исполнительные органы станка связаны между собой системой ЧПУ модели NCT 104/FS (не показана) с целью согласования скоростей перемещения каретки 3 продольной подачи, а также поворота и осевого перемещения гибочного кронштейна 9.
При гибке по схеме проталкивания каретка бустера 10 перемещается до контакта опорных роликов 16 с трубной заготовкой 21, гибочный шаблон 14 свободно поворачивается на оси шпинделя 13. Гибочный кронштейн 9 вместе с кареткой поперечной подачи 11 принудительно перемещается по дуге вокруг оси шпинделя 13. Опорные ролики 16 бустера 10 контактируют с трубой и предназначены для устранения перегиба трубы, вследствие действия упругой реакции на изгиб. Расположение гибочного ролика 15 относительно оси шпинделя 13 и каретки поперечной подачи 11 определяет величину радиуса изгиба трубной заготовки, которая варьируется от 2,5 до 200 ее диаметра.
Расширение технологических возможностей выражается в установки центра гибочного ролика строго по координатам, заданных ЧПУ станка.
Траектория перемещения гибочного ролика задается в параметрической модели в программном комплексе T-Flex. Алгоритм перемещения гибочного ролика 15 реализуется путем комбинации двух движений рабочих органов трубогибочного станка, а именно поворота гибочного кронштейна по дуге и одновременного линейного перемещения гибочного ролика за счет гидропривода, включающего гидроцилиндр 17, шток 18, поворотных рычагов 19 и осей 20. По совокупности данных движений траектория контакта гибочного ролика с трубой, состоит из приращения как линейной, так и угловой составляющей перемещения и может представлять собой прямую линию, наклоненную под острым углом к оси трубной заготовки. За счет изменения угловой и линейной скоростей перемещение можно варьировать угол наклона траектории, что оказывает влияние на параметры процесса и качество гибки в целом.
0
Перемещение гибочного шаблона 14 в рабочую позицию осуществляют каретки поперечной подачи 11. Гибочный шаблон 14, гибочный кронштейн 9, каретка продольной подачи 3, цанговый патрон 4 устанавливаются в исходное положение. Трубная заготовка вставляется в цанговый патрон 4 каретки продольной подачи 3, затем зажимается. Каретка продольной подачи 3 перемещает трубную заготовку 21 в позицию начала гибки. Кареткой бустера 10 подводит опорные ролики 16 к трубной заготовке 21. Производят поворот оси шпинделя 13 на начальный заданный угол α (фиг. 2) и гибочный кронштейн 9 обнуляют для установления координат гибочного ролика 15 в исходное положение.
Далее работа станка осуществляется по программе ЧПУ. Гибочный кронштейн 9 прижимает гибочный ролик 15 к трубной заготовке 21, а ее - к гибочному шаблону 14, производят поворот гибочного кронштейна 9 вокруг шпинделя 13 при одновременном перемещении гибочного ролика 15 к центру гибочного шаблона 14.
Когда подгибка трубы достигает заданной величины, движение гибочного ролика 15 прекращается, но каретка продольной подачи 3 продолжает толкать трубную заготовку и гибка продолжается с постоянным радиусом на заданный угол, затем каретка останавливается. Гибочный кронштейн 9 возвращается в исходное положение с одновременной подачей вперед на позицию следующего гиба. Цанговый патрон 4 поворачивает трубную заготовку вокруг оси на заданный угол (если плоскость следующего гиба повернута относительно плоскости первого), далее, осуществляется следующий гибочный цикл, либо трубная заготовка снимается со станка, для чего необходимо разжать цанговый патрон 4.
Далее, осуществляется следующий гибочный цикл, либо (при необходимости) трубная заготовка снимается со станка.
Гибка трубы по схемам намотки и обкатки реализуется аналогично, как это осуществляется в решении - наиболее близком аналоге за исключением наличия возможности изменять в процессе гибки расстояние между гибочным шаблоном и гибочным роликом путем перемещения гибочного ролика, что позволяет оптимизировать процесс гибки и обеспечить повышение качества изгиба.
н
г
н
г
н
Станок обеспечивает возможность получения на одной заготовке трубы изгибы высокого качества в разных плоскостях при радиусах гиба от 1,5d наружных диаметров заготовки (R=1,5d) до 25000 (R=25000d) мм, а также сниение трудоемкости изготовления деталей из труб за счет исключения ручных и доводочных работ.