Станок для холодной ковки своими руками

 В практике домашнего хозяйства, а также при выполнении некоторых заказов на производство различной металлопродукции не обойтись без технологии холодного пластического деформирования.

Это могут быть операции гибки, клеймения, вырубки-пробивки, плющения и т.д. Во всех подобных случаях лучше не ориентироваться на применение случайно подвернувшихся под руку приспособлений, а работать на специально изготовленных своими руками станках для холодной ковки.

Изготовление самодельного кузнечного винтового пресса

Проектирование и изготовление самодельных станков для обработки металлов давлением

Проще всего воспользоваться для этих целей рекомендованными Интернетом конструкциями, чертежи которых, как правило, прилагаются на тех же сайтах. Но, во-первых, их авторы часто выполняют свои чертежи конкретно под собственные нужды, а, во-вторых, не всегда указывают материалы для изготовления отдельных деталей и узлов под подобный агрегат. Поэтому, если будущий обладатель ковочного станка или пресса желает использовать изготовленное оборудование именно под свои детали, то чертежи стоит разрабатывать самостоятельно.

Важный вопрос – источник энергии, т.е., привод для узлов станка. Если оборудование предполагается для интенсивного применения (например, под крупную кузнечную мастерскую горячей или холодной ковки), то вопрос решается в пользу электропривода или использования гидравлических силовых установок. Менее надёжными считаются станки с пневмоприводом. Однако в обратных ситуациях любой механический привод далеко не всегда считается оптимальным. Причина заключается в следующем.

При горячем (и, тем более – холодном деформировании металлов) в большинстве случаев приходится сталкиваться с таким неприятным явлением как инерция материала (иначе называемое ещё последействием). При гибке, например, это – упругое пружинение, а при горячей штамповке или выдавливании – остаточные напряжения, вызывающие искривление заготовки после штамповки. В связи с этим необходимы весьма точно изготовленные шаблоны. Используя их, приходится вручную доводить размеры на готовой детали до тех, которые требуют чертежи.

Любой внешний привод повышает скорости деформирования. В таких условиях упругое последействие резко возрастает. Поэтому станок с электроприводом обязательно должен включать в себя понижающий редуктор. В свою очередь, редуктор повышает сложность станка. Причины следующие:

• редуктор увеличивает габаритные размеры конструкции;
• редуктор – сам по себе технически сложный узел, который стоит заказывать в специализированной мастерской или приобретать (самодельный редуктор не будет отличаться удовлетворительной точностью);
• редуктор любого типа заметно снижает кпд станка, поэтому потребуется более мощный источник энергии;
• редуктор существенно усложнит техническое обслуживание станка для холодной ковки или штамповки.

Для оборудования с ручным приводом редуктор не потребуется, а упругое последействие деформируемого материала легко преодолевается повышением времени контакта инструмента с обрабатываемой заготовкой. Таким образом, оптимальным для данных условий будет станок с ручным приводом, под конструкцию и изготовление которого будут рассчитываться все последующие рекомендации.

Ручной винтовой пресс для холодной ковки металла

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

Ручной винтовой пресс

Принцип работы винтового пресса заключается в следующем. Источником энергии в данном случае является массивный маховик в виде колеса, на верхнем торце которого имеются ручки. С их помощью маховик можно разогнать до определённой скорости вращения. При этом вращательная кинетическая энергия преобразовывается в рабочую энергию деформации металла, причём с увеличением скорости вращения и массы данной детали усилие деформирования возрастает. Более эффективным является увеличение скорости вращения, а не массы маховика. Это облегчает изготовление такого самодельного агрегата, и уменьшает габаритные размеры станка.

Ручной винтовой пресс, изготовленный своими руками

Шкив/колесо вращается на рабочем вале станка, на противоположном конце которого нарезается самотормозящая упорная или трапецеидальная резьба. Этим резьбовым концом вал соединяется с гайкой, которая закреплена в ползуне – исполнительном механизме станка для холодной ковки. Таким образом получается своеобразная силовая передача «винт-гайка», которая преобразовывает вращение вала в поступательное перемещение ползуна. К его противоположной поверхности может быть присоединен любой деформирующий инструмент – пуансон. Для повышения точности направления перемещение должно выполняться в специальных направляющих треугольного профиля, которые монтируются в стальной раме. Она является опорной частью станка, придаёт ему необходимую жёсткость, и является основой для установки неподвижной части рабочего инструмента – матрицы.

Достоинствами винтового пресса являются:

• Возможность управления величиной рабочего хода станка.
• Возможность удержания деформируемой заготовки под нагрузкой сколь угодно продолжительное время.
• Изменение усилия деформирования при помощи регулировки скорости вращения маховика.
• Технологическая универсальность оборудования, на котором можно производить практически все операции холодной ковки и объёмной штамповки изделий из металла.

Ручной винтовой пресс

Заводской винтовой пресс

Изготовление и сборка ручного винтового пресса
Разрабатывая чертежи такого оборудования, следует ориентироваться на возможность применения в конструкции стандартных узлов. Например, для изготовления узла «винт-гайка» можно использовать винтовой домкрат, а под маховик можно переделать шкив или зубчатое колесо от списанной ременной передачи.

Особенно тщательно необходимо изготавливать раму. Имея детали винтового привода и располагая имеющимся шкивом или колесом, можно подготовить чертежи рамы. Её сборку выполняют в такой последовательности:

• из стального швеллера сваривается прямоугольник полками вовнутрь, 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 в обоих углах дополнительно укрепляются болтами;
• в верхнем куске швеллера сверлится отверстие под установку пары «винт-гайка», которое сверху закрывается фланцем;
• из стального калиброванного прутка изготавливается 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 применить 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 небольшого списанного токарного станка), половину которых прикрепляют к внешним боковым полкам рамы;
• из толстолистовой полосы сваривают коробку (ползун), горизонтальные размеры которой должны соответствовать поперечному размеру рамы после монтажа направляющих. высота коробки должна позволять при её максимальном перемещении выполнять желаемые операции холодной ковки;
• в ползуне выполняется отверстие для крепления вала. можно реализовать вариант жёсткого резьбового крепления, а можно изготовить промежуточный подпятник (сложность узла возрастёт, зато появится возможность расклинивания при застревании заготовки в штампе);
• после тщательной проверки фактических размеров с чертёжными, к боковым стенкам коробки присоединяют вторую пару направляющих, и монтируют ползун в раме станка;

на верхнем торце шкива/колеса устанавливают две стальные ручки для раскручивания детали. после этого её прикрепляют к винту (валу);

• проверяют действие собранного оборудования: при раскручивании маховика винт должен перемещаться свободно, без заеданий, а при отсутствии вращения — не должен опускаться под действием собственного веса.

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