способ гибки труб и станок для осуществления способа

Формула изобретения

1. Способ многоколенной пространственной гибки труб, включающий проталкивание трубной заготовки через гибочный элемент гибочной головки до упора, фиксацию и гибку колена, последующее выдвижение трубной заготовки из гибочного элемента на заданную величину и гибку следующего колена, отличающийся тем, что гибку колена трубной заготовки осуществляют ее осевым перемещением с одновременным поворотом гибочного элемента гибочной головки из исходного положения на угол, обеспечивающий заданный радиус гиба трубной заготовки, последующий поворот гибочного элемента в исходное положение, перед гибкой следующего колена осуществляют поворот гибочного элемента гибочной головки в заданную плоскость гиба.

2. Станок для многоколенной пространственной гибки труб, содержащий станину, на которой размещены упорное устройство и устройство осевой подачи трубной заготовки, а также гибочная головка с гибочным элементом, отличающийся тем, что устройство осевой подачи трубной заготовки расположено между упорным устройством и гибочной головкой и оснащено механизмом фиксации трубной заготовки, гибочная головка выполнена в виде планшайбы с приводом ее поворота, в планшайбе для проталкивания трубной заготовки установлена труба с утолщением сферической формы на конце, а гибочный элемент выполнен в виде обоймы с отверстием для прохода трубной заготовки, внутренняя поверхность обоймы выполнена в виде сферы, образующей со сферической поверхностью трубы сферический шарнир, причем гибочный элемент оснащен приводом его поворота на сферической поверхности трубы, выполненным в виде шарнирно установленных на планшайбе гидроцилиндров, штоки которых шарнирно соединены с гибочным элементом.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением, в частности к трубогибочному производству, и может быть использована для изготовления труб многоколенной пространственной формы, в том числе с переменными радиусами изгиба.

Известен способ гибки труб, включающий введение в полость трубы наполнителя, ее изгиб путем протягивания вдоль гибочных и вспомогательных роликов и извлечение наполнителя, причем в качестве наполнителя используют трос, введенный с обеспечением постоянного контакта его поверхности с внутренней поверхностью трубы, а в качестве гибочных роликов используют профилированные ролики, один из которых выполняют нажимным, а другой подпружиненным.

(См. патент РФ № 2245206, кл. В21D 9/01, 2005 г.)

В результате анализа данного способа необходимо отметить, что он обладает низкими функциональными возможностями, так как может быть использован только для гибки труб в одной плоскости и с большими радиусами гиба, иначе трос может быть заклинен в полости изогнутой трубы.

Известен способ гибки труб многоколенной пространственной формы, согласно которому размещают и фиксируют трубчатую заготовку на формующем элементе гибочной головки, деформируют заготовку изгибом с последующей расфиксацией заготовки, перед следующим изгибом заготовки в другой плоскости измеряют напряженное состояние заготовки в зоне ее гиба, а операцию поворота заготовки для ее каждого последующего гиба осуществляют в направлении, противоположном закручиванию под действием собственного веса изогнутых участков, причем поворот трубчатой заготовки осуществляют на величину измеренного угла закрутки, после чего фиксируют заготовку на формующем элементе гибочной машины, а затем осуществляют разворот ее прямолинейной части, подлежащей дальнейшему гибу, для исключения имеющейся закрутки в первоначальное положение и проводят последующий гиб (см. патент РФ № 2076009, кл. B21D 9/05, 1997 г.) - наиболее близкий аналог для способа

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что данный способ может быть использован для получения изогнутых труб пространственной формы, однако обладает невысокими функциональными возможностями, так как не может быть использован для получения трубчатых изделий с переменными радиусами гиба, а также имеющих большие радиусы гиба. Измерение напряженного состояния места гиба заготовки связано с необходимостью прекращения процесса гибки, что снижает производительность процесса гибки.

Известен трубогибочный станок, содержащий смонтированную на станине балку с установленным в ней на подшипниках приводным валом с гибочным шаблоном. На балке закреплен неповоротный суппорт с приводной кареткой, несущей поджимную колодку. На приводном валу закреплен поворотный суппорт с приводной кареткой, несущей зажимную колодку. Привод каретки содержит шарнирно закрепленный в суппорте качающийся силовой цилиндр со штоком, связанным с осью шарнирного соединения одних концов двух рычагов, второй конец одного из которых шарнирно закреплен в корпусе суппорта, а второй конец другого шарнирно связан с подвижно установленной в направляющих суппорта кареткой. Шток силового цилиндра с осью шарнирного соединения концов двух рычагов соединен непосредственно или промежуточным элементом через прорезь в одном из рычагов (см. патент РФ № 2088358, кл. B21D 9/05, 1996 г.).

В результате анализа конструкции данного станка необходимо отметить, что он весьма сложен конструктивно, обладает невысокой точностью по заданному радиусу гиба, непроизводителен.

Известна машина для гибки труб, состоящая из станины, блока управления, устройства прижима трубы, механизма регулировки поджима трубы с колодкой поджима трубы, привода, механизма установки угла гиба, балки с разметочной шкалой линейного выдвижения трубы, устройства фиксации линейного выдвижения трубы, дорна с механизмом его выдвижения, на балке установлена задняя бабка. Машина оснащена переключателем значений углов гиба трубы с регулировочными упорами, обеспечивающими фиксацию ряда заданных значений углов гиба трубы, привод поджатия и отжатия трубы выполнен в виде пневмосистемы, обеспечивающей автоматизированное выполнение операций поджатия и отжатия трубы в ручье-канавке гибочного ролика. Машина также оснащена системой дозированной смазки дорна. Балка и колодка механизма поджима трубы связаны дополнительным блоком, включающим цепную передачу, охватывающую пару винтов, закрепленных на станине, причем один винт сопряжен с балкой и колодкой поджима трубы, а другой - с балкой, что обеспечивает возможность управления двумя регулировками положений оси балки и колодки относительно центра ручья-канавки гибочного ролика. Балка снабжена необходимым количеством стоек-опор с колесиками, обеспечивающими предельно допустимый прогиб и возможность бокового перемещения балки, а станина выполнена в виде каркасной конструкции и связана со стойками-опорами балки тросиком-стяжкой, при этом на задней бабке установлены замки-фиксаторы поворота в пространстве и линейного выдвижения трубы, управление которыми производится с панели блока управления посредством пневмосистемы, а на станине имеется площадка для крепления навесного оборудования для обрезки и торцовки трубы.

См. свидетельство РФ на полезную модель № 20267, кл. B21D 7/00, 2001 г. - наиболее близкий аналог для станка.

В результате анализа конструкции данной машины необходимо отметить, что она обеспечивает гибку труб в разных плоскостях, однако она очень сложна конструктивно, задание радиусов гиба по упорам весьма сложно, занимает много времени и не позволяет осуществлять гибку труб с высокой точностью.

Задачей группы изобретений является расширение технологических возможностей гибки труб в различных пространственных плоскостях, уменьшение трудоемкости изготовления трубных изделий, повышение производительности оборудования за счет устранения переналадки инструмента при переориентации трубной заготовки при изменении плоскости гиба трубы при получении трубных изделий сложной конфигурации и переменными радиусами гиба.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе гибки труб, включающем проталкивание трубной заготовки через гибочный элемент гибочной головки до упора, фиксацию и гибку колена перемещением гибочного элемента с последующим выдвижением трубной заготовки из гибочного элемента на заданную величину и повторную гибку следующего колена, новым является то, что гибку трубной заготовки проводят ее осевым перемещением и одновременным поворотом обоймы гибочной головки из исходного положения на угол, обеспечивающий заданный радиус гиба трубной заготовки с последующим поворотом гибочного элемента в исходное положение, а смену плоскости гиба трубной заготовки производят поворотом обоймы гибочной головки вокруг продольной оси трубной заготовки.

В станке для гибки труб, содержащем станину, на которой размещены упорное устройство и устройство осевой подачи трубной заготовки, а также гибочная головка с гибочным элементом, новым является то, что устройство осевой подачи трубной заготовки расположено между упорным устройством и гибочной головкой и оснащено механизмом фиксации трубной заготовки, а гибочная головка выполнена в виде планшайбы с приводом ее поворота, в планшайбе установлена труба для проталкивания трубной заготовки, имеющая утолщение сферической формы на конце, а гибочный элемент выполнен в виде обоймы с отверстием для прохода трубной заготовки, внутренняя поверхность обоймы выполнена в виде сферы, образующей со сферической поверхностью трубы сферический шарнир, причем гибочный элемент оснащен приводом его поворота на сферической поверхности трубы, выполненным в виде шарнирно установленных на планшайбе гидроцилиндров, штоки которых шарнирно соединены с гибочным элементом.

Сущность заявленной группы изобретений поясняется графическими материалами, на которых:

на фиг.1, 2, 3 представлена схема гибки трубы многоколенной пространственной формы;

на фиг.4 - станок для гибки труб, общий вид;

на фиг.5 - разрез А-А по фиг.4;

на фиг.6 - вид В по фиг.4;

на фиг.7 - вид Б по фиг.4.

Станок для гибки труб 1 содержит станину 2, на которой установлены устройство 3 фиксации и осевого перемещения (проталкивания) трубной заготовки и упорное устройство 4.

Устройство 4 может быть выполнено различным образом, например в виде пиноли с опорной пятой, контактирующей с торцом трубной заготовки. Пиноль имеет возможность осевого перемещения посредством привода, например винтового, для выдвижения трубы на заданное расстояние (L) при первом ее гибе. Устройство 3 выполнено в виде цангового зажима 5 с механизмом 6 его фиксации (расфиксации), который может быть выполнен гидравлическим. Устройство 3 имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения по направляющим станины. Привод перемещения может быть конструктивно реализован различным образом, например в виде винтовой пары «винт-гайка».

На станине 2 также смонтирована гибочная головка, выполненная в виде планшайбы 7, в которой установлена направляющая труба 8 с утолщением сферической формы на ее конце. На сферической поверхности трубы с возможностью поворота смонтирована обойма 9 (гибочный элемент) с отверстием 10. Сферические поверхности трубы и обоймы образуют сферический шарнир. На наружной сферической поверхности обоймы закреплены поводки 11, с которыми шарнирно соединены штоки 12 гидроцилиндров 13, установленных в планшайбе и шарнирно соединенных с ней. Гибочная головка снаружи закрыта кожухом 14. Планшайба 7 имеет возможность поворота относительно продольной оси посредством привода 15.

Количество гидроцилиндров 13 может быть различным.

Устройство 3 расположено на станине между устройством 4 и гибочной головкой.

Для обеспечения работы узлов и агрегатов станок оснащен гидростанцией и системой управления (не показаны). Для управления работой станка используется стандартная система ЧПУ.

Конструкции узлов и агрегатов станка, не раскрытые в материалах заявки, являются известными и не составляют предмета патентной охраны.

Способ посредством описанного выше станка осуществляют следующим образом.

Трубную заготовку 1 (фиг.1, фиг.4) пропускают через отверстие 10 обоймы 9, через отверстие трубы 8, через раскрытую цангу устройства 3 до упора в пяту пиноли упорного устройства 4. Перемещением пиноли выдвигают передний конец заготовки на расстояние (L) от торца обоймы 9. Включают механизм фиксации 6 и цангой 5 закрепляют заготовку без возможности осевого вращения и продольного перемещения. Включением гидроцилиндров 13, шток каждого из которых выдвигается на заданную величину, производят поворот в заданной плоскости гиба обоймы (гибочного элемента) головки до касания стенки отверстия 10 со стенкой трубы, после чего включают осевое перемещение устройства 3 и поворот обоймы 9 на заданный процесс гибки проталкиванием заготовки за счет перемещения устройства 3 и поворота обоймы 9. По достижении устройством 3 требуемого хода процесс гибки останавливается, обойма посредством срабатывания гидроцилиндров возвращается в исходное положение.

При получении второго и следующих колен в плоскости, направленной под любым углом по отношению к предшествующему колену, планшайба 7, а следовательно, и обойма посредством привода 15 поворачивается в заданную плоскость гиба (фиг.3). Включается поворот обоймы до касания поверхности заготовки, включается осевое перемещение механизма 3 и поворот обоймы 9 и далее цикл гибки повторяется аналогично описанному выше.

После завершения процесса гибки расфиксируют цанговый зажим 5 и изделие извлекают из цанги 5, трубы 8 и обоймы 9. Устанавливают на станок следующую трубную заготовку, и далее цикл повторяется.

Пример осуществления способа

С использованием заявленного способа были изготовлены многоколенные трубные изделия из нержавеющей стали 12Х181-11 ОТ и из алюминиевого сплава АМгбМ.

Сечение трубных заготовок 42×2,0 мм, длина заготовок - 2500 мм, продольная скорость подачи заготовок при изготовлении изделий составляла 2500 мм/мин.

Трубную заготовку (фиг.4, поз.1) попускали через отверстие 10 обоймы 9, вводили в трубу 8 и проталкивали до упора в пяту пиноли устройства 4. Перемещением пиноли передний конец трубы выставляли относительно вертикальной плоскости изгиба на расстояние L (фиг.1). Обойму гибочной головки включением гидроцилиндров поворачивали до контакта рабочей части гибочной головки со стенкой трубы. Дальнейший поворот обоймы происходил с началом перемещения трубной заготовки механизмом перемещения в продольном направлении. После достижения заданного угла гиба движение обоймы останавливали и проводили гибку трубной заготовки по схеме проталкивания, в заданном режиме. По окончании гибки трубной заготовки обойму возвращали в исходное положение. Для получения изгиба трубной заготовки в другой плоскости обойму разворачивали поворотом планшайбы вокруг продольной оси трубной заготовки посредством привода 15, до совмещения плоскости гиба головки с заданной плоскостью гиба заготовки. По окончании изгиба труба раскреплялась и вынималась из гибочной головки.

Гибку трубы из стали 12Х181-11 ОТ осуществляли при повороте обоймы на угол 20° относительно продольной оси трубы с радиусом гиба (R₁) 420 мм (расчет радиуса гиба осуществляли по известным методикам). После разворота обоймы на 30° вправо по отношению к поперечному сечению трубной заготовки со стороны ее переднего торца процесс гибки повторили. В полученном двухколенном изделии гофров в зонах сжатия трубной заготовки не обнаружено.

Гибку трубы из алюминиевого сплава АМцбМ осуществляли при повороте обоймы на угол 18° относительно продольной оси трубы с радиусом гиба (R₂) 510 мм. После разворота трубы на 45° влево по отношению к поперечному сечению трубной заготовки со стороны ее переднего торца процесс гибки повторили. В полученном двухколенном изделии в зонах сжатия трубной заготовки гофров не обнаружено.

Использование заявленного изобретения позволяет осуществлять гибку труб в большом диапазоне радиусов гиба и в различных плоскостях. Работа оборудования и его переналадка осуществляются в автоматическом режиме.