Приспособление для навивки пружин на токарном станке

Навивка пружины на токарном станке

Это техпроцесс, в ходе которого проволока или лента подвергается обработке. В результате чего получаются навивка пружин различной формы: цилиндрической, конической, фасонной или плоской. Основным методом производства считается холодный способ. Навивка пружины выполняется на токарном станке, для этого используется специальное приспособление, вручную или с применением автомата. Производство подобных изделий, возможно и горячим методом, диаметр используемой проволоки от 10 мм. Выбор варианта навивки пружины зависит от размера и типа металла.

Холодный способ изготовления

Технология навивки пружин на токарных станках в России считается более предпочтительной. Обусловлено тем, что горячий способ требует серьезных затрат связанных с приобретением дорогостоящего дополнительного оборудования. Холодный метод имеет ограничения по диаметру проволоки, он не превышает 16 мм. Оснастка для этого техпроцесса состоит из оправок, приспособленных для направления металлической нити на вращающейся катушке.

Вид зависит от формы пружины (цилиндрической, бочкообразной или конической). Приспособление для натяжения и направления проволоки представлено в виде двух вращающихся роликов. Причём верхний имеет винт, который позволяет регулировать натяг и направление. При холодной завивке пружин берется металл с необходимыми качествами, из него делают нужную деталь. В конце проводят термообработку с целью избавления от внутренних напряжений.

Сама технология выглядит так. Стальную проволоку подают через планку, установленную на суппорте оборудования, а конец фиксируется зажимом на оправке. Роликовое приспособление выполняет натяг металлической нити, который важен при изготовлении изделия. После включения станка, начинается намотка пружины, при этом скорость в зависимости от диаметра, используемого материла, находится в пределах 10 – 40 м/мин. Количество витков подсчитывается визуально или счетчиком. По окончании поделка подлежит мехобработке.

Это может быть технология торцовки для пружин сжатия абразивными кругами на специальных автоматах или на промышленных точилах. На изделиях другого профиля технологические концы подлежат обрубке или обрезке, используя специальное приспособление и соответствующий инструмент. Готовый продукт подвергается термообработке в электрических печах.

Технология термической обработки деталей зависит от материала. Для одних марок сталей отпуск и закалка, для других, в том числе и для бронзы – низкотемпературный отпуск, после которого поделки приобретают пружинящие свойства.

Готовую продукцию проверяют и испытывают на соответствие технологическим параметрам (растяжение, сжатие, изгиб, кручение). При необходимости или с согласия заказчика выполняется дополнительная обработка (гальваническое, лакокрасочное или другое покрытие).

Горячий метод изготовления

Навивки пружин на токарных станках таким методом доступны для изготовления изделий из пруткового материала диаметром 10 мм и более. Технологический процесс при этом состоит из ряда этапов:

• обрезка и последующий нагрев;
• оттяжка и вальцовка концов;
• повторный нагрев;
• навивка из нагретого материала;
• отрубаются концы заготовки;
• разводка и правка изделия, последующая термообработка;
• заточка и шлифовка торцов, защита от коррозии, контроль размеров и испытания (прочность, износостойкость и т. п.).

Нагрев заготовки выполняется в короткое время, при этом должно выполниться обязательное условие – равномерный по всему объему прогрев. Для горячей навивки требуется инструмент и оснастка (оправка, молотки, клещи, клинья и т. д.). Все перечисленное навивщику нужно иметь под рукой при выполнении работ по изготовлению пружин. Оправка нужна для навивки пружин на токарных станках, а с помощью клина крепится заготовка на ней. Клещи имеют форму губок обеспечивающих удержание, установку и поворот детали.

В процессе работы нужно руководствоваться технологическими инструкциями, которые обеспечат получение качественных изделий. С целью снижения отходов при изготовлении коротких изделий на оправку укладывается длинная спираль, т. е. делается заготовка на несколько деталей. Процесс навивки пружин на токарных станках большого размера включает практически те же этапы операции, что применяют для средних и мелких заготовок.

Особенности процесса завивки

Полученные после навивки пружины при эксплуатации, находятся в режиме многочисленных повторяющихся нагрузок. Поэтому они должны иметь высокие характеристики по упругости, в процессе работы выдерживать большое количество повторных загрузок без осадки и поломок. Первое означает, что пружины после нагрузки должны быстро восстанавливать заложенную форму и размеры. Практика показывает, что долговечность продукта, изготовленного на станке, напрямую зависит от качества и чистоты обработки проволоки. На поверхности пружин не должны быть царапины, волосовины, риски и другие дефекты, т. к. они приводят к резкому снижению эксплуатационных качеств изделия.

Важным моментом для навивки пружин считается использование оправок (приспособлений), они предупреждают коробление в момент закалки и при отпуске. Даже если деталь покоробилась при закалке, исправить ситуацию можно насадив ее перед процедурой отпуска на оправку. У пружин большого размера дефект, полученный при закалке трудно исправить, т. к. в этом случае затруднена фиксация на оправке. Чтобы этого не случалось нужно термообработку заготовки проводить уже на ней.

Приспособление для навивки пружин на токарном станке

При любом из двух способов навивки пружин на токарных станках должны обеспечиваться следующие параметры:

• внутренний, средний или наружный диаметр продукта;
• общие и рабочие витки, их число;
• высота и шаг пружины с учетом последующей обработки.

Приспособление для навивки пружин на токарном станке

Качество и технологии

Рабочий инструмент и приспособления для навивки пружин

Для горячей навивки необходимы кузнечные клещи, молотки, гладкие цилиндрические оправки, клинья, нап

равляющие устройства и другие приспособления.

Клещи служат для удержания, поворота и установки нагретых заготовок пружин на гладкие оправки при навивке. На рис. 19, а показаны наиболее часто применяемые клещи. В зависимости от формы поперечного сечения заготовки клещи имеют соответствующую

форму губок, которыми они сжимают заготовку. Клещи должны соответствовать размерам сечения заготовки. Для удержания в губках клещей тяжелых заготовок применяют кольца или скобы, которые надевают на тот конец клещей, который держит рабочий.

Молотки (рис. 19, б) служат для установки и крепления заготовки клином на гладкой оправке. Молоток, имеющий массу 0,5—1,5 кг, насажен на ручку, изготовленную из прочного и вязкого дерева, например из березы или клена. Ручка молотка должна быть тщательно расклинена во избежание соскакивания с нее молотка при ударах.

Оправка необходима собственно для навивки пружины, а клин — для крепления заготовки на оправке.

Мелкие и средние пружины навивают в холодном состоянии. Пружины можно навивать вручную с применением несложных приспособлений, а также на токарных станках, оснащенных специальной оснасткой, и на холоднонавивочных пружинах автоматах.

Для изготовления небольших партий пружин применяют простейшие приспособления. Приспособление для навивки пружин, работающих на сжатие и растяжение (рис. 20), состоит из цилиндрической неподвижной оправки 4, установленной во втулке 5 и закрепленной стопорным винтом 3. Оправка имеет паз для крепления конца проволоки. Рукоятка / с втулкой устанавливается на оправку 4. Втулка имеет выступ с направляющей канавкой. Проволока 2 заправляется в паз и вращением ручки вокруг оправки осуществляется навивка пружины. Натяг пружины производится выступом втулки.

Оснастка, применяемая при навивке пружин на токарных станках, состоит из гладких оправок, приспособлений для направления и натяга проволоки на гладкие .оправки, вращающейся катушки. Гладкие оправки могут иметь цилиндрическую, коническую и бочкообразную форму. Материалом для оправок служит конструкционная углеродистая сталь. Форма гладких оправок зависит от формы пружин. Один из торцов гладких оправок имеет глухое центровое отверстие, которое служит для установки центра задней бабки. Конец проволоки крепится кулачком патрона передней бабки токарного станка. Для безопасной навивки пружины гладкая оправка поджимается центром задней бабки токарного станка.

Приспособление для направления и натяга проволоки при навивке пружин на токарных станках состоит из двух пар вращающихся роликов. Верхние ролики вращением винта могут перемещаться в вертикальном

направлении. Винт обеспечивает необходимое давление роликов на проволоку, увеличивая силы трения между ними. Приспособление обеспечивает постоянный натяг проволоки при навивке пружины.

Вращающаяся катушка представляет собой карусель (рис. 21). Катушка состоит из массивного основания с подшипником, в котором установлена вертикально стойка, свободно вращающаяся вокруг своей оси. На стойку надета катушка с мотком пружинной проволоки. Конец проволоки пропускают через установленную перед токарным станком стойку, которая при резке проволоки не позволяет ей спутаться на катушке.

Основным инструментом и оснасткой пружинонавивочных автоматов моделей ПН-1, А520, А521, А-522А, А524, А524А и другие являются: вращающиеся ролики правильного механизма для правки пружинной проволоки

входные, средние и выходные направляющие планки механизма подачи (см. рис. 39), навивочный палец (рис. 22), неподвижная оправка навивочного механизма (рис. 23), шаговая лапка с пальцем шагового механизма (см. рис. 45) и отрезной резец отрезного механизма (рис. 24).

Направляющие планки, неподвижная оправка, навивочный палец и отрезной резец обеспечивают надежную работу пружинонавивочного автомата, испытывают большие нагрузки при подаче и отрубке проволоки.

По вопросам размещения заказов на изготовление пружин обращаться:

Станок для изготовления пружин

Интересное устройство придумал и изготовил мастер-самодельщик, это аппарат для гибки проволоки любой формы. Изготовление пружин одно из его возможностей. Этот станок способный сгибать проволоку 0,8 / 0,9 / 1 мм в любую 2D-форму.

Основная цель изготовления этого станка состояла в том, чтобы автоматизировать процесс гибки. Другие самодельные станки не очень точны, и их изгибы имеют довольно большой радиус.

Вторая задача состояла в том, чтобы сделать его как можно более простым с помощью общедоступных деталей и компонентов. Некоторые части станка напечатаны на 3D-принтере, а металлические детали можно приобрести в магазине.

Для чего нужен такой станок мастеру? Он увлекается изготовлением светодиодных фигур, снежинки, звездочки, цветы, и т.д. При их изготовлении нужны идентичные детали из проволоки, а этот станок облегчит их изготовление.

Давайте просмотрим небольшой ролик с примером работы аппарата.

Итак, для изготовления такого станка мастер использовал следующие

Инструменты и материалы:
-3D детали (файлы для печати скачать можно здесь);
-Крепеж;
-Arduino UNO;
-Плата расширения для Arduino UNO;
-Шаговый драйвер A4988 -2 шт;
-Шаговый двигатель NEMA17 -2 шт;
-12В 3А блок питания;
-Механизм подачи проволоки;
-Стальная пружина 4×6 мм;
-Подшипник 3x10x4 мм;
-Подшипник 6x15x4 мм;
-6 мм стальной стержень;
-Стальной лист толщиной 2 мм;
-Деревянная доска для основания 450×100 мм;
-Отвертка;
-Угольник;

Шаг первый: принцип работы
Давайте разберем, как работает станок (справа налево).
Держатель катушки — он удерживает катушку с проволокой для обработки машины.
Выпрямитель — набор из 7 роликов, чтобы проволока была как можно ровнее. Работа с прямой проволокой имеет решающее значение. Вот почему два выпрямителя.

Протяжка — вы можете найти аналогичный механизм в вашем 3D-принтере. Набор зубчатых колес протягивает проволоку от катушки через ролики и проталкивает ее к гибочной головке. Механизм подачи должен иметь достаточный прижим проволоки, чтобы она не соскользнула. Подробнее об этом позже.

Сгибальщик — он сгибает проволоку в запрограммированную форму.
Все это управляется одним Arduino UN со щитом с ЧПУ. На Arduino подается команда с компьютера и он переводит их в команды для шаговых двигателей.

Шаг второй: печать деталей
Напечатать нужно следующие детали и в следующем количестве (во избежании путаницы, текст по оригиналу):
Bender
Tool Head
Motor Frame
Feeder
Motor frame
Bottom frame
Wire guide
Idler gear carriage
Idler gear spacer
Feeding gear spacer
Bending plate (template)
Straightener rollers (2x)
Bed frame (2x)
Top gears frame (2x)
Roller (14x)
Spool holder

Высота слоя при печати 0,15 мм. Заполнение 40%. Печать занимает 2 суток.

Шаг четвертый: протяжка
Рама уже установлена, поэтому первый шаг в создании механизма подачи — это построить каретку для промежуточной передачи, которая будет прижимать проволоку к подающему механизму. Удалите пластиковую прокладку внутри подшипника 6x15x4 мм. Установите подшипник на болт M3x20. Установите гайку M3 в каретку и привинтите подшипник болтом. Убедитесь, что подшипник может свободно вращаться. Вставьте вторую гайку M3 в раму двигателя (со стороны двигателя в левом нижнем углу) и привинтите каретку через небольшой кронштейн с помощью болта M3x20. Не затягивайте болт слишком сильно, каретка должна свободно двигаться. Приподнимите каретку и вставьте пружину в отверстие под ней.

Возьмите второй шаговый двигатель и установите его в раму двигателя. Пока не прикручивайте. Прижмите проставку механизма подачи к валу двигателя и установите механизм подачи.

Механизм подачи, который мастер использует, взят из сварочного аппарата MIG. У механизма есть два углубления на катушке. Один для провода 0,8 мм и один для провода 1 мм. В отличии от зубчатых колес (ранее мастер пытался подавать проволоку с помощью них) это механизм не оставляет на проволоке следов.

Устройство подачи и гибочное устройство соединены гибочной пластиной — металлической пластиной толщиной 2 мм с небольшой канавкой на задней стенке, которая подает проволоку прямо в центр гибочной головки для идеального изгиба. Для печати есть пластиковая гибочная пластина, которая отлично работает, но быстро изнашивается и требует частой замены. Можно использовать ее, а можно по ней изготовить металлическую пластину.

Дальше возьмите пластиковую часть проволочной направляющей и установите четыре гайки М3 в отверстия на ее задней стороне. Теперь привинтите гибочную пластину с помощью болтов M3x20. Поместите направляющую для проволоки в передней части рамы двигателя механизма подачи и закрепите ее на двигателе четырьмя болтами M3x12. Отрегулируйте положение гибочной пластины. Она должен быть точно в центре сгибающей головки.

Протяжка готова. Если у вас есть прямая проволока, вы можете использовать проволоку прямо сейчас. В противном случае нужен выпрямитель.

Шаг пятый: протяжка
Проволока обычно поставляется в виде катушки. Чтобы согнуть проволоку, сначала нужно ее выпрямить. Выпрямитель состоит из 7 роликов (4 сверху и 3 снизу), которые можно прижимать друг к другу, чтобы обеспечить правильное натяжение проволоки. Это также предотвращает скручивание проволоки при изгибе.

Начните сборку с роликов роликов. Сначала нужно запрессовать подшипник 3x10x4 мм в пластиковый корпус ролика. Вставьте болт M3x12 с одной стороны и шайбу M3 с другой стороны ролика. Шайба предотвратит трение колеса о раму. Прикрутите все ролики к нижней и верхней раме. Соедините обе рамки. Зафиксируйте рамки двумя болтами M3x40.

Вы можете сэкономить немного денег на подшипниках для роликов. Напечатайте деталь Straightener_RollerNoBearing вместо Straightener_Roller. Но производительность будет немного хуже.

Чтобы добиться еще лучших результатов, используйте 2 выпрямителя подряд.

Шаг восьмой: прошивка
Теперь можно попытаться запустить станок. Мастер использует GRBL совместно с cncjs. Они предназначены для работы на фрезерном станке, но отлично работают для любого типа ЧПУ. GRBL — это прошивка, которую нужно установить в Arduino UNO. Для установки параметров есть хороший веб-клиент cncjs. Установите GRBL на Arduino и cncjs на ваш компьютер.

После установки нужно подключиться к станку и проверить его работу нажимая кнопки Z +/- или X +/-.
Теперь нужно провести калибровку: 10 mm = Z10 $102=34 $110=1600 $111=600 $112=1000 $120=500 $121=350 $122=350
Это набор значений, определяющих, как преобразовать число, указанное в коде, в движение двигателя. Например, если вы настроили перемещение оси Z на 30, это фактически означает, что он протолкнет 30 мм проволоки через устройство подачи.
С калибровкой разобрались, теперь нужно установить гибочную головку в нулевое положение.

Движение гибочной головки определяется по общеизвестному фиксированному положению гибочной головки. В данном случае это положение, в котором изгибающий штифт на голове обращен влево. Смотрите фото.

Целесообразно отметить это нулевое положение на головке, чтобы иметь возможность вернуть её в то же положение. Для механизма подачи нет необходимости определять нулевую позицию, потому что он всегда перемещается относительно текущей позиции.
Теперь разберем пример GCode. Он выглядит вот так:

А здесь расписано для чего каждое значение:
G91 — использовать относительные координаты (требуется перед любым перемещением по оси Z)
G1 Z1 — подача 1 мм проволоки
G90 — использовать абсолютные координаты (требуется перед любым перемещением по оси X)
G1 X2 — повернуть гибочную головку в положение 2 (это число не имеет ед.)
G1 X-6 — повернуть гибочную головку в положение -6
Если повторить шаги 100 раз, вы получите код изгиба пружины. Больше исходных файлов можно найти ниже.
hex-inner.gcode
hex-outer.gcode
spring.gcode
Станок готов. Но мастер будет еще работать над его усовершенствованием.

ПРУЖИНУ — НА ТОКАРНОМ?

Да, на любом токарном станке с полым шпинделем можно навить пружину диаметром до 12 мм из проволоки толщиной от 0,1 до 2 мм. Более того — любой длины. Все это обеспечивается несложным приспособлением, внедренным участниками НТТМ на Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени заводе подъемно-транспортного оборудования имени С. М. Кирова. В отличие от подобных устройств здесь узел подачи проволоки благодаря остроумному решению доступен для самостоятельного изготовления даже в сельских мастерских.

Основная деталь приспособления — труба с продольным пазом. Она крепится в задней бабке станка или в кронштейне, установленном на станине, оборудованной передней бабкой и снабженной двигателем.

В продольный паз трубы-направляющей вставлен челнок со втулкой, диаметр которой чуть меньше внутреннего диаметра трубы. Это позволяет челноку свободно перемещаться вдоль паза. Сквозь челнок под углом к осевой его втулки пропущена подающая трубка, через которую и пропускается проволока. А навивается она на стержень-оправку, проходящую внутри трубы через втулку челнока. В зависимости от желаемого диаметра изготовляемой пружины стержень может использоваться тоже разного диаметра. Одним концом он крепится во втулке, установленной подвижно, на подшипнике, в торце трубы. А другим зажимается вместе с концом проволоки в цанговом патроне передней бабки станка. Цанги тоже могут заменяться в зависимости от выбираемого диаметра стержня-оправки.

Работает приспособление следующим образом. Рукояткой патрона разводятся цанги, и в них зажимается оправка с концом проволоки, пропущенной через челнок. При включении двигателя через редуктор, обеспечивающий на шпинделе 530, 760, 990 и 1420 об/мин, проволока начинает наматываться на оправку, причем каждый новый виток упирается во втулку челнока, перемещая его вдоль трубы и тем самым обеспечивая равномерную навивку новых витков.

Приспособление для навивки пружин:

1 — станина, 2 — задняя бабка, 3 — торцевая втулка, 4 — стержень-оправка, 5 — навиваемая пружина, 6 — рукоятка цангового патрона, 7 — шпиндель, 8 — редуктор, 9 — рубочное устройство

Стол-тележка с приспособлением:

1 — ручка, 2 — барабан с проволокой, 3 — выдвижной стул.

После проходки челноком всего па-за трубы-направляющей поворотом ручки патрона освобождаются цанги, пружина слегка раскручивается и челноком сдвигается через полый шпиндель, легко сходя с оправки. Затем ручкой патрона снова зажимаются цанги, и цикл повторяется, Благодаря этому длина навиваемой пружины может быть неограниченной При необходимости же имеется возможность отрубить пружину нужной длины — для этого слева от двигателя есть специальное рубочное устройство.

Помимо использования приспособления на токарном станке, возможно и изготовление специального несложного пружинонавивочного стола, оборудованного, кроме всех основных элементов, еще и выдвижным стулом, а также подающим барабаном с проволокой.

Внедрение такого приспособления намного увеличивает производительность труда, повышает качество продукции и дает немалый экономический эффект.