Станок для холодной ковки своими руками

В домашнем хозяйстве, и при выполнении отдельных заказов на производстве различной металлопродукции не обойтись без холодного пластического деформирования. Это могут быть процедуры гибки, клеймения, вырубки-пробивки, плющения и т.д. Во всех этих случаях лучше не ориентироваться на применение случайных приспособлений, а работать на специально изготовленных станках для холодной ковки. Они могут изготавливаться вручную, что значительно уменьшает стоимость оборудования для работы.

Разработка и изготовление самодельных станков для обработки металлов давлением

Проще всего воспользоваться самыми распространенными конструкциями, чертежи которых можно отыскать в сети. Однако их авторы часто выполняют чертежи конкретно под собственные нужды и не всегда указывают материалы для изготовления отдельных деталей и узлов под такой агрегат. Поэтому, если вы планируете сделать ковочный станок или пресс, чертежи стоит разрабатывать самостоятельно и выбирать свои материалы для сборки.

Важный вопрос — источник энергии, привод для узлов станка. Если оборудование будет использоваться интенсивно (к примеру, под крупную кузнечную мастерскую горячей или холодной ковки), вопрос решается в пользу электропривода или использования гидравлических двигателей. Не такими надежными считаются станки с пневмоприводом. Но механические приводы далеко не всегда считаются оптимальными. На это есть своя причина.

При горячем (и, тем более — холодном деформировании металлов) часто приходится сталкиваться с таким неприятным явлением как инерция материала (последействием). При гибке это – упругое пружинение, а при горячей штамповке или выдавливании – остаточные напряжения, из-за которых возникают искривления заготовки после штамповки. Поэтому необходимы весьма точно изготовленные шаблоны. Используя их, нужно вручную доводить размеры на готовой детали до требуемых на чертежах.

Внешний привод повышает скорость деформирования. В этих условиях упругое последействие сильно возрастает. Поэтому станок с электроприводом обязательно должен иметь понижающий редуктор. Однако он повышает сложность станка:

• увеличиваются габаритные размеры конструкции;
• редуктор — это сложный узел, который стоит заказывать в специализированной мастерской или приобретать (самодельный редуктор не будет иметь должной точности);
• редуктор любого типа заметно снижает кпд станка, поэтому понадобится более мощный источник энергии;
• редуктор значительно усложнит техническое обслуживание станка для холодной ковки или штамповки.

Для оборудования с ручным приводом редуктор не нужен, а упругое последействие деформируемого материала легко компенсируется повышением времени контакта инструмента с обрабатываемой заготовкой. Оптимальным для данных условий будет станок с ручным приводом, под конструкцию и изготовление которого будут рассчитываться все дальнейшие рекомендации.

Ручной винтовой пресс для холодной ковки металла

На таком агрегате можно выполнять разнообразные операции холодной пластической деформации металла: ковку, гибку, высадку, чеканку, формовку и т.д.

Принцип работы винтового пресса такой. Источником энергии в данном случае является массивный маховик в виде колеса. На его верхнем торце имеются ручки. С их помощью маховик разгоняется до определённой скорости вращения. При этом вращательная кинетическая энергия преобразовывается в рабочую энергию деформации металла. Чем выше будет скорость и масса данной детали, тем большее усилие деформирования получится передать на заготовку. Более эффективным является увеличение скорости вращения, а не массы маховика. Это облегчит изготовление такого самодельного агрегата, и уменьшит габаритные размеры станка.

Шкив/колесо вращается на рабочем вале станка, на противоположном конце которого нарезана самотормозящая упорная или трапецеидальная резьба. Этим резьбовым концом вал соединен с гайкой, закрепленной в ползуне — исполнительном механизме станка для холодной ковки. Получается своеобразная силовая передача «винт-гайка», преобразовывающая вращение вала в поступательное перемещение ползуна. К его противоположной поверхности можно присоединить любой деформирующий инструмент — пуансон. Для повышения точности, перемещение должно выполняться в специальных направляющих треугольного профиля, которые монтируются в стальной раме. Она является опорной частью станка, придаёт ему необходимую жесткость, и является основой для установки неподвижной части рабочего инструмента — матрицы.

Достоинствами винтового пресса являются:

• Возможность управления величиной рабочего хода станка.
• Удержание деформируемой заготовки под нагрузкой в течение продолжительного времени.
• Изменение усилия деформирования регулировкой скорости вращения маховика.
• Технологическая универсальность оборудования, на котором можно производить почти все операции холодной ковки и объёмной штамповки изделий из металла.

Ручной винтовой пресс

Заводской винтовой пресс

Изготовление и сборка ручного винтового пресса

Разрабатывая чертежи подобного оборудования, следует ориентироваться на возможность использования в конструкции стандартных узлов. Так, для изготовления узла «винт-гайка» можно воспользоваться винтовым домкратом, а под маховик можно переделать шкив или зубчатое колесо от списанной ременной передачи.

Раму следует изготавливать особенно тщательно. Имея детали винтового привода и располагая имеющимся шкивом или колесом, можно подготовить чертежи рамы. Её сборка выполняется в такой последовательности:

• Из стального швеллера сваривается прямоугольник с полками внутри, причём образующийся внутренний габарит должен быть достаточным для размещения направляющих и комплекта рабочего инструмента. Ширина полки швеллера должна быть такой, чтобы туда вписалась пара «винт-гайка». соединения швеллера по углам, они дополнительно укрепляются болтами. В верхнем куске швеллера сверлится отверстие под установку пары «винт-гайка». Сверху оно закрывается фланцем.
• Из стального калиброванного прутка делается вал, который на одном конце должен иметь шпоночное крепление со шкивом (или колесом). На другом конце нарезается такая же резьба, что и на винте. Можно использовать винт от домкрата, при достаточной его длине. Для облегчения изготовления шпоночного паза соответствующий конец отпускают, а затем закаливают.
• Изготавливают две пары треугольных направляющих (можно использовать направляющие от маленького списанного токарного станка), половину которых прикрепляют к внешним боковым полкам;
• Из толстолистовой полосы сваривают коробку (ползун). Ее горизонтальные размеры должны соответствовать поперечному размеру рамы после монтажа направляющих. Высота коробки должна позволять при её максимальном перемещении выполнять желаемые операции холодной ковки.
• В ползуне проделывается отверстие для крепления вала. Можно реализовать вариант жёсткого резьбового крепления, а можно изготовить промежуточный подпятник (сложность узла увеличится, но появится возможность расклинивания при застревании заготовки в штампе).
• После тщательной проверки фактических размеров с чертежными, к боковым стенкам присоединяют вторую пару направляющих, и монтируют ползун на раме станка. На верхнем торце шкива/колеса ставятся две стальные ручки для раскручивания детали. После этого её прикрепляют к винту (валу).
• Проверяют действие собранного оборудования так. При раскручивании маховика винт должен перемещаться свободно, без заеданий, а при отсутствии вращения не должен опускаться под действием собственного веса.

В готовом агрегате нужно обильно смазать поверхности трения (направляющие, винт, гайка), оснащают станок необходимым комплектом инструмента, после чего выполняют пробное деформирование металла.

Заключение

Станок для холодной ковки можно изготовить собственноручно. В этом случае затраты на его производство будут меньше стоимости готовой модели. Решение самостоятельного изготовления особенно актуально при работе в домашней мастерской. Однако потребуется разработать самостоятельные чертежи и подобрать материалы изготовления. В этом случае получится сделать качественный и надежный агрегат, с которым можно будет эффективно работать.