Как навить бочкообразную пружину

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.

Читать еще: Как точить нож для хлеба

Навивка пружин

Пружиной можно назвать любую пластинку или спираль, способную пружинить, т. е. способную под действием определенной силы изменять свое первоначальное положение и восстанавливать его после прекращения действия силы. По форме пружины разделяют на цилиндрические, конические и спиральные, а по роду работы — на пружины, работающие на сжатие, растяжение и скручивание. На рис. 5.32 показаны наиболее часто встречающиеся пружины — цилиндрическая, коническая и специальная.

Рис. 5.32. Пружины: a — цилиндрическая, работающая на сжатие; б — коническая, работающая на растяжение; в — специальная пружина, работающая на скручивание; d — диаметр проволоки; D^_H — внутренний диаметр пружины; /)ц — наружный диаметр пружины; t — шаг пружины

Цилиндрическая пружина замеряется двояко: по внутреннему диаметру, если она должна быть посажена на шток или стержень (внутренний диаметр пружины необходимо также знать для подбора диаметра оправки при навивке пружины), и по наружному диаметру, если пружина должна быть заключена в трубу или в какое-либо отверстие. Наружный диаметр пружины равен внутреннему диаметру плюс два диаметра проволоки, из которой сделана пружина.

Средний диаметр пружины практически не измеряется, он служит лишь для производства технических расчетов.

У пружин различают шаг и длину.

Шагом называется расстояние между средними (осевыми) линиями двух витков, измеренное по оси пружины, или, иначе, расстояние между началом и концом одного витка при свободном положении пружины.

Длина пружины — расстояние между ее торцами.

При подсчете витков пружины подсчитываются только рабочие витки. У пружин, работающих на сжатие, с неприжатыми концами число рабочих витков определяется путем вычитания из числа всех витков по одному витку с каждого конца, и по 3/4 витка с каждого конца, если крайние витки прижаты и сточены для образования опорной плоскости.

Перед изготовлением пружины определяют длину ее заготовки по формуле

где / — длина заготовки проволоки;

Д, — средний расчетный диаметр пружины; п — число витков пружины.

Пример 1. Определить длину заготовки цилиндрической пружины, если диаметр проволоки d = 3 мм, внутренний диаметр пружины Д>,, равен 20 мм, а число витков пружины 12.

Сначала определяем средний диаметр пружины:

Следовательно, длина заготовки:

Пример 2. Определить длину заготовки цилиндрической пружины, если диаметр проволоки равен 2 мм, наружный диаметр пружины /)_н равен 22 мм, а число витков пружины 10.

Пример 3. Определить длину заготовки для конической пружины, если внутренний диаметр пружины у одного конца равен 22 мм, а наружный диаметр у другого конца равен 32 мм, число витков 16, а диаметр проволоки 3 мм.

Средний диаметр у одного конца:

Средний диаметр у другого конца:

Средний расчетный диаметр:

Рис. 5.33. Навивка пружины: а — в тисках при помощи ручных тисочков или с помощью изогнутого стержня; б — на токарном станке; в — на сверлильном станке

Навивка цилиндрических пружин производится в тисках (рис. 5.33я), на токарном (рис. 5.336) и сверлильном (рис. 5.33

Как сделать пружину в домашних условиях своими руками

Чаще всего вопрос о том, как сделать пружину самостоятельно, используя для этого подручные средства, не возникает. Однако бывают ситуации, когда пружины требуемого диаметра нет под рукой. Именно в таких случаях возникает потребность в изготовлении этого элемента своими руками.

Изготовить небольшую пружину вполне реально

Конечно, пружины для ответственных механизмов, работающих в интенсивном режиме, лучше всего изготавливать в производственных условиях, где есть возможность не только правильно подобрать, но и соблюсти все параметры технологического процесса. Если же нестандартная пружина вам требуется для использования в механизме, который будет эксплуатироваться в щадящем режиме, то можно сделать ее и в домашних условиях.

Что потребуется

Чтобы сделать пружину своими руками, подготовьте следующие расходные материалы и оборудование:

стальную проволоку, диаметр которой должен соответствовать размеру поперечного сечения витков вашего будущего пружинного изделия;
обычную газовую горелку;
инструмент, который обязательно есть в каждой слесарной мастерской;
слесарные тиски;
печь, в качестве которой может быть использовано и нагревательное устройство бытового назначения.

Навивать спираль легче с помощью приспособлений, конструкция которых зависит от размеров и жесткости пружины

Проволоку, если ее диаметр не превышает 2 мм, можно не подвергать предварительной термической обработке, так как ее легко согнуть и без этого. Перед тем как наматывать такую проволоку на оправку требуемого диаметра, ее необходимо разогнуть и тщательно выровнять по всей длине намотки.

Выбирая диаметр оправки, следует учитывать размеры пружины, которую вы собираетесь сделать в домашних условиях. Чтобы компенсировать упругую деформацию проволоки, диаметр оправки выбирают несколько меньше, чем требуемый размер внутреннего поперечного сечения будущего изделия.

Приспособление для навивки спиральной пружины

В том случае, если диаметр проволоки, из которой вы своими руками собираетесь сделать пружину, больше 2 мм, ее необходимо предварительно отжечь, так как без такой процедуры выравнивать ее и навивать на оправку будет затруднительно.

Пошаговая инструкция

Первое, что необходимо сделать, если вы собираетесь изготовить пружину своими руками, – это подобрать материал для такого изделия. Оптимальным материалом в данном случае является другая пружина (главное, чтобы диаметр проволоки, из которой она изготовлена, соответствовал поперечному сечению витков пружины, которую вам надо сделать).

Подбирая материал от старой пружины, вы будите уверены, что проволока сделана из закаленной высокоуглеродистой стали

Отжиг проволоки для пружины, как уже говорилось выше, позволит вам сделать ее более пластичной, и вы без особого труда сможете выровнять ее и намотать на оправку. Для выполнения такой процедуры лучше всего использовать специальную печь, но если таковой нет в вашем распоряжении, то можно воспользоваться любым другим устройством, растапливаемым дровами.

В такой печи необходимо разжечь березовые дрова и, когда они прогорят до углей, положить в них пружину, проволоку от которой вы собираетесь использовать. После того как пружина раскалится докрасна, угли надо сдвинуть в сторону и дать нагретому изделию остыть вместе с печью. После остывания проволока станет значительно пластичней, и вы без труда сможете работать с ней в домашних условиях.

Ставшую мягкой проволоку следует тщательно выровнять и начать наматывать на оправку требуемого диаметра. При выполнении такой процедуры важно следить за тем, чтобы витки располагались вплотную друг к другу. Если вы никогда не занимались намоткой пружин ранее, можно предварительно посмотреть обучающее видео, которое несложно найти в интернете.

Для намотки небольшой пружины можно использовать шуруповерт

Чтобы ваша новая пружина обладала требуемой упругостью, ее необходимо закалить. Такая термическая обработка, как закалка, сделает материал более твердым и прочным. Для выполнения закалки готовую пружину надо нагреть до температуры 830–870°, для чего можно использовать газовую горелку. Ориентироваться на то, что требуемая температура закалки достигнута, можно по цвету раскаленной пружины: он должен стать светло-красным. Чтобы точно определить такой цвет, также ориентируйтесь на видео. После нагрева до требуемой температуры пружину необходимо охладить в трансформаторном или веретенном масле.

Цвета каления стали

После закалки пружину следует выдержать в сжатом состоянии на протяжении 20–40 часов, а затем обработать ее концы на точильном станке, чтобы сделать изделие требуемого размера.

После выполнения всех вышеописанных процедур пружину, которую вы сделали своими руками, можно начинать использовать по назначению.

Как сделать пружину своими руками из проволоки и на производстве: описываем досконально

Стальные пружины могут быть разных конфигураций и не всегда можно приобрести нужного вида – товар достаточно редкий на рынке. По этой причине для своих нужд я их делаю самостоятельно.

Что потребуется

Чтобы сделать пружину своими руками, подготовьте следующие расходные материалы и оборудование:

стальную проволоку, диаметр которой должен соответствовать размеру поперечного сечения витков вашего будущего пружинного изделия;
обычную газовую горелку;
инструмент, который обязательно есть в каждой слесарной мастерской;
слесарные тиски;
печь, в качестве которой может быть использовано и нагревательное устройство бытового назначения.

Приспособление для навивки спиральной пружины

Требования к проволоке и ее диаметру

Стальная проволока для изготовления пружины, которая впоследствии будет подвергаться закалке, должна соответствовать требованиям, указанным в ГОСТ 14963-78. Согласно документу она классифицируется по таким признакам:

способу навивки (холодным способом и горячим);
способу отделки поверхности (без отделки и с отделкой);
точности изготовления (нормальная и повышенная);
классу механических свойств (общего и ответственного назначения);
диаметру (от 0,5 до 14 мм);
виду поставки (в прутках или мотках).

На промышленных предприятиях методом холодной навивки изготавливают пружины из проволоки, диаметр которой не превышает 16 мм, горячим способом – вплоть до 80 мм. При этом на производстве они навиваются с помощью вращающейся оправки, подающих роликов и одного или двух упорных штифтов.

Изготавливают изделия из проволоки марок 51ХВА, 70С3А, 65С2ВА, 60С2А, 65Г, 60ХВА с поверхностью шлифованной, полированной или без шлифования и полировки. По этому признаку и способу изготовления проволока выпускается в прутках или мотках таких групп:

А, Б, В, Г, Е – со специальной отделкой;
Н – без отделки.

Условное обозначение проволоки в технической документации и на сопроводительных бирках состоит из цифр и букв:

ХХХХХ (1) – Х (2) – Х (3) – Х (4) – ХХ (5) – ХХ (6) ГОСТ 14963-78 (7)

1 – марка стали;
2 – способ отделки поверхности;
3 – точность изготовления;
4 — класс механической точности;
5 — способ навивки;
6 — диаметр в мм;
7 — обозначение стандарта.

Например, проволока с полированной поверхностью, изготовленная из стали 60С2А повышенной точности I класса для пружин горячей навивки диаметром 2,0 мм будет иметь следующее обозначение:

60С2А – А – П – I – ГН – 2,0 ГОСТ 14963-78

В государственном стандарте оговариваются допустимые предельные отклонения, овальность и недопустимость наличия определенных видов дефектов, а также способы упаковки и транспортировки.

Расчет пружины

Для этого необходимо воспользоваться таблицей в разделе пружины, чтобы правильно выбрать диаметр стальной проволоки, количество витков и шаг. При этом огромную роль играет то, как должна работать новая пружина – на сжатие или растяжение. Последняя разновидность пружин может иметь довольно сложную конструкцию, но и ее можно сделать самостоятельно. Выполнив предварительные расчеты и выяснив толщину проволоки для стальной пружины, шаг и количество витков, а также определив конструкционные особенности и создав чертеж будущей пружины, можно переходить к практическим действиям.

Так же есть специальный софт для расчета всех параметров:

Пошаговая инструкция

Для намотки небольшой пружины можно использовать шуруповерт

Цвета каления стали

Изготовление пружины

У нас имеется чертеж, стальная струна нужной толщины и подходящего диаметра стальная трубка для намотки пружины.

Типичные ошибки

Зажимаем оправку в патроне токарного станка. Вставляем конец стальной проволоки в отверстие в оправке, запускаем вращение и плотно наматываем стальную струну.

Проверив толщину пружины штангенциркулем, кусачками обрезаем проволоку и наблюдаем, как наша пружина увеличивается в диаметре.

К тому же снять ее с оправки будет довольно проблематично – для этого придется обрезать струну в самом начале витка.

Делаем правильно

Зажимаем проволоку на оправке с помощью винта.

Теперь нам необходимо создать натяжение стальной струны перед намоткой.

При помощи обычного куска плотного пластика зажать проволоку в держателе резцов будет недостаточно. Нам понадобится специальное приспособление с направляющей, в котором натяжение проволоки можно регулировать прижимной пластиной из мягкого металла (медь или бронза).
Также необходимо отрегулировать скорость вращения патрона токарного станка и перемещение рабочей платформы для получения нужного шага пружины.

Намотка

Медленно вращая станок, делаем намотку первых двух витков один к одному – это начало нашей пружины. Далее активируем вращение с перемещением рабочей платформы и выполняем расчетное количество витков.

В конце также делаем два оборота с плотной намоткой. Отрезаем кусачками проволоку и ослабляем зажимной болт. Проверяем шаг при помощи линейки.

В пружине, работающей на сжатие, кусачками обрезаем оставшиеся концы проволоки и стачиваем края, чтобы они стали плоскими.