Производим трубогибы с 2014 года
КАК ГНУТЬ ТРУБЫ ПО РАЗМЕРАМ
Попадаем в заданные размеры с первого раза
Как согнуть деталь из трубы, если знаешь размеры? Как соблюсти размеры при изготовлении деталей из труб? С какого места начинается гиб трубы? Как попасть в размер при гибке?
Мы подготовили подробную методичку по расчету деталей из труб и разметке заготовок для гибки. Инструкция предназначена в первую очередь для владельцев трубогибов BigBender. Однако, переосмыслив, данную методику можно применять и для других трубогибов.
Вам придется вспомнить некоторые моменты из школьного курса геометрии, но это не так страшно, как может показаться, потому что мы максимально упростили все формулы так, чтобы туда оставалось только подставить табличные значения.
Мы подготовили подробную методичку по расчету деталей из труб и разметке заготовок для гибки. Инструкция предназначена в первую очередь для владельцев трубогибов BigBender. Однако, переосмыслив, данную методику можно применять и для других трубогибов.
Вам придется вспомнить некоторые моменты из школьного курса геометрии, но это не так страшно, как может показаться, потому что мы максимально упростили все формулы так, чтобы туда оставалось только подставить табличные значения.
Лень читать - смотрите видео
Основные понятия и термины
Диаметр трубы, угол гибки, радиусы гибки
У любой трубы есть центральная линия, проходящая вдоль ее воображаемой оси (оси симметрии). Как бы мы ни изгибали трубу, длина центральной линии всегда будет равна длине трубы. Воспользуемся этим фактом. При расчетах будем рассматривать трубу не как физическое тело, а как линию, проходящую вдоль центральной оси трубы.
При расчетах будем пользоваться следующими терминами:
ВАЖНО:
На чертеже детали радиус гибки может быть указан по внешней (R1) или внутренней (R2) стороне изгиба. Тогда радиус изгиба R (по центральной линии) будет считаться как:
При расчетах будем пользоваться следующими терминами:
- Диаметр трубы (d) - внешний диаметр трубы, с которой работаем
- Угол гибки (α) - угол на который нужно отклонить свободный конец трубы от первоначального положения, чтобы получить желаемый изгиб.
- Радиус гибки (R) - радиус изгиба центральной линии (это важно).
ВАЖНО:
На чертеже детали радиус гибки может быть указан по внешней (R1) или внутренней (R2) стороне изгиба. Тогда радиус изгиба R (по центральной линии) будет считаться как:
R= R1 - d/2
или
R = R2 + d/2
Радиус пуансона и реальный радиус гибки
Радиус гибки задается пуансоном. Чтобы получить тот или иной радиус гибки, нужен пуансон соответствующего размера. Радиус пуансона принято обозначать как CLR от английского center line radius (радиус центральной линии).
ВАЖНО:
При гибке труба пружинит (это явление также называют "спрингбэк"). Вспомните, как себя ведет проволока, навитая спиралью на карандаш. Как бы плотно мы ее ни накручивали, стоит отпустить конец спирали, как проволока спружинит. Диаметр витков спирали увеличится, и ее можно будет легко снять с карандаша. Труба ведет себя схожим образом. Как только на нее перестает действовать изгибающее усилие, свободный конец "отпрыгивает" на 3-5 градусов назад (иногда больше), а радиус изгиба увеличивается по отношению к радиусу пуансона, который мы применяли.
Из-за пружинения трубы при гибке реальный радиус изгиба (R) будет на 4% больше радиуса пуансона (CLR):
Проектируя детали из трубы, выбирайте радиусы гибки, исходя из того, пуансоны с какими CLR вам доступны.
ВАЖНО:
При гибке труба пружинит (это явление также называют "спрингбэк"). Вспомните, как себя ведет проволока, навитая спиралью на карандаш. Как бы плотно мы ее ни накручивали, стоит отпустить конец спирали, как проволока спружинит. Диаметр витков спирали увеличится, и ее можно будет легко снять с карандаша. Труба ведет себя схожим образом. Как только на нее перестает действовать изгибающее усилие, свободный конец "отпрыгивает" на 3-5 градусов назад (иногда больше), а радиус изгиба увеличивается по отношению к радиусу пуансона, который мы применяли.
Из-за пружинения трубы при гибке реальный радиус изгиба (R) будет на 4% больше радиуса пуансона (CLR):
R = CLR * 1.04
Проектируя детали из трубы, выбирайте радиусы гибки, исходя из того, пуансоны с какими CLR вам доступны.
Радиус гибки трубы и CLR пуансона
ВАЖНО:
Изготавливая детали по имеющимся чертежам, вы можете столкнуться с тем, что CLR вашего пуансона не позволяет получить радиус гибки, указанный в чертеже. В большинстве случаев это не проблема. Конструкторы/дизайнеры часто берут радиусы гибки "с потолка", руководствуясь лишь своими представлениями о прекрасном и не задумываясь о том, как их творчество воплотить в реальность. Почти всегда радиус гибки на чертеже можно скорректировать под ваши технологические возможности без ущерба для конструкции. Методика, которую мы рассматриваем, позволяет получить готовую деталь в тех же габаритах, что и было задумано, но с иным радиусом гибки.
Изготавливая детали по имеющимся чертежам, вы можете столкнуться с тем, что CLR вашего пуансона не позволяет получить радиус гибки, указанный в чертеже. В большинстве случаев это не проблема. Конструкторы/дизайнеры часто берут радиусы гибки "с потолка", руководствуясь лишь своими представлениями о прекрасном и не задумываясь о том, как их творчество воплотить в реальность. Почти всегда радиус гибки на чертеже можно скорректировать под ваши технологические возможности без ущерба для конструкции. Методика, которую мы рассматриваем, позволяет получить готовую деталь в тех же габаритах, что и было задумано, но с иным радиусом гибки.
Методика расчета
Изобразим нашу деталь и обозначим на ней центральную линию (красная). Если внимательно посмотреть на нее, то можно заметить, что она состоит из фрагментов - прямых участков и дуг (изгибов). Обозначим фрагменты детали буквами A, B, C, D, E, F, G.
Общая длина изогнутой трубы будет равна сумме длин всех ее фрагментов (прямых и изогнутых). Не важно, насколько сложна деталь и в скольки плоскостях она изогнута - ее всегда можно представить как совокупность прямых отрезков и дуг.
Общая длина изогнутой трубы будет равна сумме длин всех ее фрагментов (прямых и изогнутых). Не важно, насколько сложна деталь и в скольки плоскостях она изогнута - ее всегда можно представить как совокупность прямых отрезков и дуг.
L = la + lb + lc +... + lf + lg
Центральная линия детали обозначена красным.
α1, α2 и α3 - углы гибки, R - радиус гибки по центральной линии
α1, α2 и α3 - углы гибки, R - радиус гибки по центральной линии
Рассчитав длины всех фрагментов изогнутой детали и сложив их, мы узнаем общую длину прямой трубы, необходимой для изготовления детали. Перенесем длины всех фрагментов на заготовку и увидим, где на ней будут располагаться гибы. Останется только правильно установить трубу в трубогиб и согнуть деталь.
Чтобы узнать длину изогнутого участка, воспользуемся формулой длины дуги:
где α - соответствующий угол гибки, π = 3.14, а R - радиус дуги (он же радиус гибки).
ВАЖНО:
Любой металл пластичен. Из-за этого в процессе гибки труба растягивается, и длина заготовки увеличивается. Каждый гиб увеличивает длину заготовки. Чем больше угол гибки, тем больше удлинение. Если этого не учесть при расчетах, то итоговые габариты детали будут отличаться от желаемых. Чем больше гибов в одной детали, тем сильнее "убегут" размеры. Чтобы это компенсировать, введем в формулу длины дуги поправку на удлинение, зависящую от угла гибки.
где k - удлинение трубы при изгибе на 1˚. Методика расчета коэффициента k приведена ниже в разделе Калибровка.
Получившаяся формула рассчитывает длину прямой заготовки, необходимую для получения гиба на α градусов с радиусом R с учетом растяжения материала при гибке.
L = α * π * R * / 180,
где α - соответствующий угол гибки, π = 3.14, а R - радиус дуги (он же радиус гибки).
ВАЖНО:
Любой металл пластичен. Из-за этого в процессе гибки труба растягивается, и длина заготовки увеличивается. Каждый гиб увеличивает длину заготовки. Чем больше угол гибки, тем больше удлинение. Если этого не учесть при расчетах, то итоговые габариты детали будут отличаться от желаемых. Чем больше гибов в одной детали, тем сильнее "убегут" размеры. Чтобы это компенсировать, введем в формулу длины дуги поправку на удлинение, зависящую от угла гибки.
lдуги = α * π * R / 180 - α * k,
где k - удлинение трубы при изгибе на 1˚. Методика расчета коэффициента k приведена ниже в разделе Калибровка.
Получившаяся формула рассчитывает длину прямой заготовки, необходимую для получения гиба на α градусов с радиусом R с учетом растяжения материала при гибке.
Для детали из примера длины изгибаемых фрагментов будут считаться так:
lb = α1 * π * R / 180 - α1 * k
ld = α2 * π * R / 180 - α2 * k
lf = α3 * π * R / 180 - α3 * k
α1, α2, α3 - углы гибки, R - радиус гибки, k - удлинение трубы при изгибе на 1˚ (см. раздел Калибровка).
Длина прямого участка между изгибами считается как:
где Ln - длина "плеча" детали, α' и α'' - величина углов гибки, ограничивающих прямой участок, а R - радиус гибки. Значение тангенса (tg) - величина табличная. Поделите угол гибки пополам и запросите в Яндексе значение тангенса для получившегося угла.
l отрезка = Ln - R * tg ( α'/2) - R * tg ( α''/2),
где Ln - длина "плеча" детали, α' и α'' - величина углов гибки, ограничивающих прямой участок, а R - радиус гибки. Значение тангенса (tg) - величина табличная. Поделите угол гибки пополам и запросите в Яндексе значение тангенса для получившегося угла.
Плечи детали (отмечены синим) и прямые фрагменты изогнутой трбы
Для детали из примера длины отрезков la, lc, le и lg будут считаться так:
l a = L1 - R * tg ( α1/2)
l c = L2 - R * tg ( α1/2) - R * tg ( α2/2)
l e = L3 - R * tg ( α2/2) - R * tg ( α3/2)
l g = L4 - R * tg ( α3/2)
Сложив длины отрезков la, lb, lc, ld, le, lf и lg и получив общую длину заготовки, мы можем отрезать заготовку нужной длины и разметить ее для гибки.
Расположение отрезков на заготовке
ВАЖНО:
Мы не знаем точно, где на трубогибе находится точка, в которой труба начинает изгибаться. Как тогда правильно установить трубу, чтобы гибка началась в нужном месте?
Решение: Выберем на трубогибе точку-ориентир (например, передний край ползуна) и вычислим расстояние (ΔХ) между ним и точкой трубогиба, в которой происходит гибка. При разметке заготовки будем ставить дополнительную отметку на расстоянии ΔХ от начала изгибаемого участка. Устанавливая заготовку в трубогиб, будем совмещать эти метки с выбранным ориентиром. Так гибка всегда будет начинаться точно в нужном месте.
Значение ΔХ рассчитывается при калибровке трубогиба.
Мы не знаем точно, где на трубогибе находится точка, в которой труба начинает изгибаться. Как тогда правильно установить трубу, чтобы гибка началась в нужном месте?
Решение: Выберем на трубогибе точку-ориентир (например, передний край ползуна) и вычислим расстояние (ΔХ) между ним и точкой трубогиба, в которой происходит гибка. При разметке заготовки будем ставить дополнительную отметку на расстоянии ΔХ от начала изгибаемого участка. Устанавливая заготовку в трубогиб, будем совмещать эти метки с выбранным ориентиром. Так гибка всегда будет начинаться точно в нужном месте.
Значение ΔХ рассчитывается при калибровке трубогиба.
Разница между положением стартовой метки на трубе и реальной точкой гибки (смещение)
Расположение стартовых точек гибки на заготовке:
Гиб №1: X1 = la - ΔХ (от края заготовки),
Гиб №2: X2 = la + lb + lc - ΔХ (от края заготовки).
Гиб №3: X3 = la + lb + lc + ld + le - ΔХ (от края заготовки).
Гиб №1: X1 = la - ΔХ (от края заготовки),
Гиб №2: X2 = la + lb + lc - ΔХ (от края заготовки).
Гиб №3: X3 = la + lb + lc + ld + le - ΔХ (от края заготовки).
Разметка стартовых точек для гибки
ВАЖНО:
Рекомендуем добавить с каждой стороны заготовки припуск 50мм - на случай возникновения погрешностей при гибке. Точки начала гибки размечать не от края трубы, а от припуска. Отрезать лишнее проще, чем приварить недостающее. По мере наработки опыта от припусков можно будет отказаться.
Рекомендуем добавить с каждой стороны заготовки припуск 50мм - на случай возникновения погрешностей при гибке. Точки начала гибки размечать не от края трубы, а от припуска. Отрезать лишнее проще, чем приварить недостающее. По мере наработки опыта от припусков можно будет отказаться.
Гибка изделия
Разметьте заготовку, нанесите стартовые точки на трубу. Установите трубу в трубогиб совместив точку X1 с краем ползуна (см. рис)
Совместите отметку на трубе с передним краем ползуна
Произведите первый гиб на нужный угол. Учитывайте эффект пружинения (спрингбэк). Перейдите к точке №2 (X2) и повторите процедуру. Затем проделайте те же операции для точки №3 (X3) и всех последующих (если они имеются). Следите за тем, чтобы все гибы находились в нужной плоскости.
ВАЖНО:
До тех пор, пока вы не получите достаточного навыка разметки заготовок и работы с трубогибом, рекомендуется гнуть детали, последовательно переходя от точки №1 к №2, далее к №3 итд. Решающего значения последовательность гибки не имеет, она определяется лишь вашими потребностями. Но размечая детали для последовательной гибки сложнее запутаться. Меняя последовательность гибки, не забывайте учитывать смещение ΔХ.
ВАЖНО:
До тех пор, пока вы не получите достаточного навыка разметки заготовок и работы с трубогибом, рекомендуется гнуть детали, последовательно переходя от точки №1 к №2, далее к №3 итд. Решающего значения последовательность гибки не имеет, она определяется лишь вашими потребностями. Но размечая детали для последовательной гибки сложнее запутаться. Меняя последовательность гибки, не забывайте учитывать смещение ΔХ.
Калибровка трубогиба
Перед началом работы проведите процедуру калибровки гибочной оснастки (пуансона). Цель данной процедуры - выяснить, как ведет себя выбранная труба в процессе гибки на выбранном пуансоне, и найти значения параметров, важных для правильного расчета деталей.
Калибровку нужно сделать для всех пуансонов, которые есть в вашем распоряжении, и для каждого типа/размера трубы, с которой вы работаете. Трубы разного диаметра, с разной толщиной стенки и из разного материала отличаются по механическим свойствам и по-разному ведут себя при гибке. Результаты калибровки нужно сохранить (записать) и использовать в будущем при работе с аналогичными трубами.
Калибровку нужно сделать для всех пуансонов, которые есть в вашем распоряжении, и для каждого типа/размера трубы, с которой вы работаете. Трубы разного диаметра, с разной толщиной стенки и из разного материала отличаются по механическим свойствам и по-разному ведут себя при гибке. Результаты калибровки нужно сохранить (записать) и использовать в будущем при работе с аналогичными трубами.
- Возьмите ровно отрезанный фрагмент трубы длиной L = 600-700мм
- Сделайте на трубе отметку на расстоянии X = 100-150мм.
- Установите трубу в трубогиб и зажмите ее, совместив отметку X с передним краем ползуна. Труба должна быть плотно зажата в оснастке, но еще не начинать гнуться.
Тестовая заготовка
Тестовая гибка. Совместите отметку X на трубе с передним краем ползуна
- Согните трубу на угол 90˚. Труба при гибке пружинит, поэтому, чтобы получить желаемый угол, ее нужно сгибать на 3-5˚ больше. Величина перегиба (спрингбэк) зависит от материала, из которого сделана труба, диаметра, толщины стенки, радиуса гибки. Иногда она может быть больше 3-5˚.
- ОЧЕНЬ ВАЖНО получить гиб строго 90˚. Чем точнее выполнена тестовая деталь, тем точнее будут результаты калибровки, и тем точнее вы будете расчитывать все другие детали из аналогичной трубы.
- Измерьте получившуюся деталь. Вам нужны размеры la и lb.
Тестовая деталь
- Из-за пружинения трубы реальный радиус гибки будет больше радиуса пуансона на 4% (при отпружинивании радиус увеличивается):
R = CLR * 1.04,
где CLR - радиус используемого пуансона. Величины CLR пуансонов трубогибов BigBender находятся в ДАННОЙ ТАБЛИЦЕ.
Запишите значение R для дальнейшего использования.
2. Любой металл пластичен, поэтому при изгибании трубы она растягивается в зоне гибки. Из-за этого длина заготовки увеличивается. Чем больше угол гибки, тем сильнее растягивается труба. Удлинение (растяжение) трубы на 1˚ изгиба считается как:
k = ( ( la + lb - d - L ) - 0.43 * R ) / 90,
где la и lb - длины плеч тестовой детали, d - диаметр трубы, L - начальная длина заготовки, R - радиус гибки, рассчитанный по формуле выше.
Запишите значение k - оно будет использоваться при последующих расчетах.
3. Реальное положение начала изгиба на заготовке редко совпадает с точкой X, которую мы "назначили" стартовой (см. рис).
Смещение реальной точки начала гиба относительно стартовой отметки на трубе
Величина смещения реального начала изгиба на трубе относительно выбранной стартовой точки считается как:
Сохраните значения R, k и ΔХ и используйте их в будущем для расчетов любых деталей из такой же трубы, изгибаемой на откалиброванном пуансоне. Аккуратно выполнив калибровку один раз, вы сможете точно расчитывать детали постоянно.
ΔХ = la - d/2 - R - X,
где la - длина плеча тестовой детали с меткой начала гибки (X), d - диаметр трубы, R - реальный радиус гибки, X - расстояние от метки до края тестовой заготовки. Значение ΔХ может быть отрицательным. Знак показывает, в какую сторону относительно стартовой точки гибки (X) будет смещена реальная точка начала гиба на трубе.
Запишите значение ΔХ для дальнейшего использования.
Сохраните значения R, k и ΔХ и используйте их в будущем для расчетов любых деталей из такой же трубы, изгибаемой на откалиброванном пуансоне. Аккуратно выполнив калибровку один раз, вы сможете точно расчитывать детали постоянно.
