RU2774676C2

RU2774676C2 - Method for pipe bending, and machine for method implementation

Info

Publication number: RU2774676C2
Application number: RU2020111025A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Вайцехович; Юрий Вениаминович Власов; Алексей Юрьевич Журавлев; Леонид Михайлович Овечкин; Максим Анатольевич Прусаков
Original assignee: акционерное общество "Научно-производственное объединение "Техномаш" им. С.А. Афанасьева"
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2022-06-21

Abstract

FIELD: pipe manufacture.

SUBSTANCE: invention relates to the field of processing by pressure; it can be used in thin-wall pipe bending. A pipe is installed in a machine, axially fed, and bent with a bending head. A flexible mandrel is placed in a bending zone, which is axially moved during bending. A preload force directed along the axial movement is applied to the free end of the flexible mandrel during bending. To create the preload force, a thrust is inserted to a pipe cavity until its end is in contact with the end of the flexible mandrel, and the preload force is applied to it.

EFFECT: increase in the bending quality.

2 cl, 8 dwg, 1 ex

Description

Группа изобретений относится к станкостроению, а именно к технологиям и оборудованию для гибки труб и может быть использована для гибки тонкостенных труб трубопроводов водо-пневмо-газотранспортных систем.SUBSTANCE: group of inventions relates to machine tool building, namely to technologies and equipment for bending pipes and can be used for bending thin-walled pipes of pipelines of water-pneumatic-gas transport systems.

Известен способ гибки труб намоткой с осевым сжатием зоны изгиба трубы, заключающийся в задании разных скоростей подачи трубы и поворота гибочного суппорта, обеспечивающих меньшую скорость перемещения переднего торца трубы относительно скорости перемещения ее заднего торца.A known method of pipe bending by winding with axial compression of the pipe bend zone, which consists in setting different speeds of pipe feed and rotation of the bending caliper, providing a lower speed of movement of the front end of the pipe relative to the speed of movement of its rear end.

(А.И. Гальперин «Машины и оборудование для гнутья труб», Москва, изд-во Машиностроение 1967, стр. 135, рис. 76, схема станка для гибки (гнутья) труб с подсадкой).(A.I. Galperin “Machines and equipment for pipe bending”, Moscow, Mashinostroenie Publishing House, 1967, p. 135, Fig. 76, diagram of a machine for bending (bending) pipes with replanting).

Данный способ обеспечивает гибку тонкостенных труб, однако при его осуществлении на зоне изгиба имеет место овальность поперечного сечения трубы, а также заметное ее сплющивание, особенно на больших углах изгиба (когда угол изгиба превышает 45°). Это обусловлено тем, что при превышении указанного угла, на зону изгиба трубы начинают действовать касательные сдвиговые напряжения (τ_ху и τ_кр), результирующая которых образует перерезывающую силу

где: (М_изг - изгибающий трубу момент, R_ост - остаточное значение радиуса кривизны участка трубы на перегибе) которая скачкообразно изменяется в точке максимального изгиба трубы, способствуя сплющиванию ее стенки.This method provides bending of thin-walled pipes, however, when it is carried out in the bending zone, there is an ovality of the cross-section of the pipe, as well as its noticeable flattening, especially at large bending angles (when the bending angle exceeds 45°). This is due to the fact that when the specified angle is exceeded, tangential shear stresses (τ _xy and τ _cr ) begin to act on the pipe bend zone, the resultant of which forms a shear force

where: (M _izg - pipe bending moment, R _ref - residual value of the radius of curvature of the pipe section at the bend) which changes abruptly at the point of maximum bending of the pipe, contributing to the flattening of its wall.

Известен станок для гибки труб, содержащий станину, установленные на ней гибочный механизм и элементы для фиксации трубы, а также гибкую оправку, оснащенную приводом возвратно-поступательного перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра со штоком, элементы для фиксации трубы оснащены губками, одна пара которых служит для зажима трубы и закреплена на станине, другая - для растяжения трубы, гибочная оправка состоит из связанных гибким тросом шарообразных элементов с втулками между ними, на переднем конце оправки имеется упругий элемент, а ее противоположный конец крепится к штоку гидроцилиндра, при этом станок оснащен механизмом поворота плоскости изгиба, выполненным в виде червячной передачи с электроприводом, и кареткой осевого перемещения трубы.A pipe bending machine is known, comprising a frame, a bending mechanism installed on it and elements for fixing the pipe, as well as a flexible mandrel equipped with a reciprocating drive made in the form of a hydraulic cylinder with a rod, the elements for fixing the pipe are equipped with sponges, one pair of which serves for clamping the pipe and fixed on the frame, the other for stretching the pipe, the bending mandrel consists of spherical elements connected by a flexible cable with bushings between them, at the front end of the mandrel there is an elastic element, and its opposite end is attached to the hydraulic cylinder rod, while the machine is equipped with a mechanism rotation of the bending plane, made in the form of a worm gear with an electric drive, and a carriage for axial movement of the pipe.

(Патент РФ №2174885, кл. B21D 9/03, 2000 г.) - наиболее близкий аналог для способа и станка.(RF Patent No. 2174885, class B21D 9/03, 2000) - the closest analogue for the method and the machine.

Данный станок в процессе работы реализует способ, включающий установку трубы в станок, сообщение ей осевой подачи и гибку ее гибочной головкой, причем в полости трубы, в зоне ее изгиба, размещают гибкую оправку, которой в процессе гибки сообщают возвратно-поступательное перемещение. В результате анализа данных способа и станка необходимо отметить, что они обеспечивают гибку тонкостенных труб, в том числе, больших диаметров, без образования гофров.This machine in the process of operation implements a method that includes installing a pipe in the machine, imparting axial feed to it and bending it with a bending head, and a flexible mandrel is placed in the cavity of the pipe, in the zone of its bending, which is imparted reciprocating movement during bending. As a result of the analysis of the method and machine data, it should be noted that they provide bending of thin-walled pipes, including large diameters, without the formation of corrugations.

Однако для данной группы изобретений гибки характерным являются существенное утонение стенки трубы на внешнем радиусе погиба и овальность поперечного сечения трубы в результате растяжения, сопутствующего изгибу трубы, что приводит к снижению качества колена трубы.However, this group of bending inventions is characterized by a significant thinning of the pipe wall at the outer radius of the bend and the ovality of the pipe cross section as a result of stretching accompanying pipe bending, which leads to a decrease in the quality of the pipe elbow.

Кроме того, при гибке тонкостенных труб на малый радиус изгиба имеет место овализация поперечного сечения трубы в зоне максимального изгиба колена трубы и образование вмятин, так как при возвратном перемещении гибкой оправки в зоне изгиба в промежутках между шарообразными элементами под действием радиальных напряжений на внутренней поверхности трубы образуются силы трения, в результате действия которых по линиям контакта трубы со сферическими поверхностями оправки на трубе образуется смятие, В тоже время, диапазон колебаний величины длины участков между сферическими поверхностями оправки при возвратно-поступательного перемещения с увеличением угла изгиба (R_ост) сокращается (уменьшается), с одновременным увеличением значения перерезывающей силы (N), поэтому принудительное возвратно-поступательное перемещение оправки, на указанном этапе, приводит к образованию гофров и смятию стенки трубы в зоне максимального ее изгиба, в местах, где шарообразные элементы оправки перестают контактировать с внутренней поверхностью трубы.In addition, when thin-walled pipes are bent to a small bending radius, ovalization of the pipe cross-section in the zone of maximum bending of the pipe elbow and the formation of dents occur, since during the return movement of the flexible mandrel in the bending zone in the gaps between spherical elements under the action of radial stresses on the inner surface of the pipe friction forces are formed, as a result of which, along the lines of contact of the pipe with the spherical surfaces of the _mandrel , a collapse is formed on the pipe. ), with a simultaneous increase in the value of the shearing force (N), therefore, the forced reciprocating movement of the mandrel, at this stage, leads to the formation of corrugations and collapse of the pipe wall in the zone of its maximum bend, in places where the spherical elements of the mandrel cease to contact be with the inner surface of the pipe.

Технический результат настоящей группы изобретений заключается в повышении качества гибки тонкостенных труб за счет компенсации растягивающих усилий, действующих на гибкую оправку в процессе ее перемещения в полости трубы в процессе ее гибки путем приложения к торцу оправки сжимающего усилия - подпора за счет силового контакта свободного торца гибкой оправки с упором, расположенным в полости трубы в зоне ее гибки.The technical result of this group of inventions is to improve the quality of bending thin-walled pipes by compensating for tensile forces acting on the flexible mandrel during its movement in the pipe cavity during its bending by applying a compressive force to the end of the mandrel - backwater due to the force contact of the free end of the flexible mandrel with a stop located in the cavity of the pipe in the zone of its bending.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе гибки труб, включающем установку трубы в станок, сообщение ей осевой подачи и гибку гибочной головкой, причем в полости трубы, в зоне ее изгиба размещают гибкую оправку, которой в процессе гибки сообщают осевое перемещение, новым является то, что в процессе гибки к свободному торцу гибкой оправки прикладывают усилие, поджима, направленное по направлению ее осевого перемещения, причем для создания усилия поджима в полость трубы вводят упор, до контакта его торца с торцом гибкой оправки и сообщают ему усилие поджима.The specified technical result is ensured by the fact that in the pipe bending method, which includes installing the pipe in the machine, imparting axial feed to it and bending with a bending head, moreover, a flexible mandrel is placed in the pipe cavity, in the zone of its bending, which is imparted axial movement during the bending process, new is the fact that in the process of bending a force is applied to the free end of the flexible mandrel, pressing, directed in the direction of its axial movement, and to create a pressing force, a stop is introduced into the pipe cavity until its end contacts the end of the flexible mandrel and the pressing force is imparted to it.

В станке для гибки труб (осуществления способа), содержащем станину, на которой смонтированы каретка продольной подачи подлежащий гибке трубы, гибочная головка, предназначенная для гибки трубы, а также шток, один конец которого соединен с приводом его осевого перемещения, а на другом имеет возможность установки гибкая оправка, располагаемая в процессе гибки внутри трубы в зоне ее изгиба, новым является то, что станок оснащен механизмом поджима гибкой оправки, выполненным в виде штока, на одном конце которого закреплен упор, имеющий возможность контакта в процессе гибки с торцом размещенной в полости трубы гибкой оправки, а другой конец штока связан с приводом его возвратно-поступательного перемещения, смонтированным на станине станка, при этом привод осевого перемещения штока гибкой оправки размещен на гибочной головке.In a machine for bending pipes (implementation of the method), containing a frame on which a longitudinal feed carriage of the pipe to be bent is mounted, a bending head intended for bending the pipe, and a rod, one end of which is connected to the drive for its axial movement, and on the other it has the ability to installation flexible mandrel located in the process of bending inside the pipe in the zone of its bending, what is new is that the machine is equipped with a mechanism for pressing the flexible mandrel, made in the form of a rod, at one end of which a stop is fixed, which can contact during the bending process with the end face placed in the cavity pipes of a flexible mandrel, and the other end of the rod is connected to the drive of its reciprocating movement, mounted on the machine frame, while the drive for axial movement of the flexible mandrel rod is placed on the bending head.

В заявленной группе изобретений одно из изобретений (станок) предназначен для осуществления другого (способа), следовательно, они образуют единый изобретательский замысел и требование единства изобретения соблюдено.In the claimed group of inventions, one of the inventions (machine) is designed to implement another (method), therefore, they form a single inventive concept and the requirement of unity of invention is met.

Сущность заявленной группы изобретений поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed group of inventions is illustrated by graphic materials, on which:

- на фиг. 1 - станок для гибки труб, вид спереди;- in Fig. 1 - pipe bending machine, front view;

- на фиг. 2 - станок для гибки труб, вид сверху;- in Fig. 2 - pipe bending machine, top view;

- на фиг. 3 - вид А по фиг. 1;- in Fig. 3 - view A in Fig. one;

- на фиг. 4 - место 1 на фиг. 3;- in Fig. 4 - place 1 in FIG. 3;

- на фиг. 5 - станок, гибочная головки в конечном положении;- in Fig. 5 - machine, bending head in final position;

- на фиг. 6 - место 1 на фиг. 5;- in Fig. 6 - place 1 in FIG. 5;

- на фиг. 7 - гибкий дорн, осевой разрез, вид Б на фиг. 1;- in Fig. 7 - flexible mandrel, axial section, view B in Fig. one;

- на фиг. 8 - вид В по фиг. 7.- in Fig. 8 is view B of FIG. 7.

Станок для гибки труб (осуществления способа) содержит станину 1, на одном торце (правом в плоскости чертежа) которой смонтированы гибочная головка 2 с механизмом ее поворота 3.The machine for bending pipes (implementation of the method) contains a frame 1, on one end (right in the plane of the drawing) of which a bending head 2 with a mechanism for its rotation 3 is mounted.

Гибочная головка 2 имеет возможность перемещения на поперечных направляющих (на фиг. не показаны) станины 1 посредством привода (на фиг. не показан) и вращения вокруг оси 4 (фиг. 4).The bending head 2 has the ability to move on the transverse rails (not shown in Fig.) of the frame 1 by means of a drive (not shown in Fig.) and rotate around axis 4 (Fig. 4).

На гибочной головке 2 установлены гибочный шаблон 5 прижимная матрица 6, поворотный кронштейн 7, каретка бустера 8 и выглаживатель 9.Bending template 5, clamping die 6, swivel bracket 7, booster carriage 8 and smoother 9 are installed on the bending head 2.

На каретке бустера 8 установлены направляющие ролики 10 для устранения прогиба трубы при ее установке в гибочной головке. Направляющие ролики 10 вместе с выглаживателем 9, обеспечивают центрирование трубной заготовки 11.Guide rollers 10 are installed on the booster carriage 8 to eliminate pipe deflection when it is installed in the bending head. Guide rollers 10, together with smoother 9, provide centering of the pipe billet 11.

Гибочный шаблон 5 является сменным и задает радиус изгиба трубы.The bending template 5 is replaceable and sets the bending radius of the pipe.

Станок оснащен штоком 12 (фиг. 1), на конце которого имеет возможность установки гибкая оправка 13 (фиг. 7, 8).The machine is equipped with a rod 12 (Fig. 1), at the end of which a flexible mandrel 13 can be installed (Fig. 7, 8).

Гибкая оправка 13 предназначена для выглаживания неровностей на внутренней поверхности трубы и предотвращения образования гофров на внешнем радиусе стенки трубы и располагается в полости трубы 11 в зоне ее изгиба и представляет из себя гибкий стержень 14 (фиг. 7), на который надеты элементы 15, имеющие сферическую форму, а между ними размещены вставки 16 с двумя внутренними углублениями сферической формы - ложементами на торцах. Для компенсации удлинения при изгибе гибкая оправка 13 на переднем конце содержит упругий элемент 17, а стержень 14, выступающий в роли гибкой связи, содержит жесткую заделку 18 в виде втулки.The flexible mandrel 13 is designed to smooth out irregularities on the inner surface of the pipe and prevent the formation of corrugations on the outer radius of the pipe wall and is located in the cavity of the pipe 11 in the zone of its bend and is a flexible rod 14 (Fig. 7), on which elements 15 are put on, having spherical shape, and between them there are inserts 16 with two internal recesses of a spherical shape - lodgements at the ends. To compensate for elongation during bending, the flexible mandrel 13 at the front end contains an elastic element 17, and the rod 14, which acts as a flexible connection, contains a rigid seal 18 in the form of a sleeve.

На противоположном конце гибкой оправки 13 имеется резьбовая втулка 19 для крепления через переходник 20 к штоку 12 (фиг. 1, 4) связанного с приводом его перемещения.At the opposite end of the flexible mandrel 13 there is a threaded sleeve 19 for fastening through the adapter 20 to the rod 12 (Fig. 1, 4) associated with the drive of its movement.

Элементы 15 гибкой оправки 13 выполнены из износостойких марок стали, а упругие вставки 16 - из гетероцепных полимеров (полиуретана) или твердой резины, выполненной по ГОСТ 2748- 77.The elements 15 of the flexible mandrel 13 are made of wear-resistant steel grades, and the elastic inserts 16 are made of heterochain polymers (polyurethane) or hard rubber, made in accordance with GOST 2748-77.

Для обеспечения сборки сферических элементов 15 в резьбовую втулку 19 заворачивается резьбовой конец 2-х секционной заделки 21, предназначенной для удержания конца гибкого стержня 14 и создания предварительного натяга гибкого стержня. С целью жесткого соединения секционной заделки 21 используется стопорное кольцо 22 и накидная гайка 23 (фиг. 7).To ensure the assembly of spherical elements 15, the threaded end of a 2-section seal 21 is screwed into the threaded sleeve 19, designed to hold the end of the flexible rod 14 and create a preload of the flexible rod. For the purpose of a rigid connection of the sectional seal 21, a retaining ring 22 and a union nut 23 are used (Fig. 7).

Другой конец штока 12 связан с приводом 24, обеспечивающее его возвратно-поступательное перемещение. Посредством привода производится ввод оправки 13 в зону изгиба трубы 11, перемещение ее в процессе гибки и вывод из трубы 11 после окончания процесса гибки.The other end of the rod 12 is connected to the drive 24, providing its reciprocating movement. By means of the drive, the mandrel 13 is entered into the bending zone of the pipe 11, moved during the bending process and removed from the pipe 11 after the bending process is completed.

Привод 24, может быть выполнен различным известным образом, например, в виде мотор-редуктора и расположен на консоли 25 (фиг 1, 2). Консоль 25 соединена с гибочной головкой 2 шарниром 26 для обеспечения возможности поворота консоли 25 на 90 градусов, необходимого для установки трубы 11 и гибкой оправки 13 в исходное положение перед гибкой трубы.The drive 24 can be made in various well-known ways, for example, in the form of a gear motor and is located on the console 25 (Fig. 1, 2). The console 25 is connected to the bending head 2 by a hinge 26 to enable the console 25 to rotate by 90 degrees, necessary to install the pipe 11 and the flexible mandrel 13 in their original position in front of the flexible pipe.

Станок оснащен упором 27, установленным на штанге 28, кинематически связанной с механизмом 29 ее осевого перемещения, расположенным на другом (левом в плоскости чертежа), торце станины 1.The machine is equipped with a stop 27 mounted on the rod 28, kinematically connected with the mechanism 29 of its axial movement, located on the other (left in the plane of the drawing), the end of the frame 1.

В процессе гибки трубы упор 27 оказывает на гибкую оправку 13 постоянное давление, компенсируя линейное растяжение упругого элемента 17 во время изгиба трубы 11 и обеспечивает тем самым возможность сохранения заданного расстояния между сферическими элементами гибкой оправки 13. Кроме того, упор 27, удерживает стенку трубы 11 от выгиба, так как контактирует с ее внутренней поверхностью от направляющих роликов 10 до прижимной матрицы 6. Известно, что при повороте гибочной головки 2 на угол более 45° (фиг. 5), кинематика процесса изгиба создает условия, при которых труба стремится отодвинуться от гибочного шаблона 5 и изгибается в плоскостях ZOX и ZOY, что может привести к искажению профиля колена трубы.In the process of bending the pipe, stop 27 exerts constant pressure on the flexible mandrel 13, compensating for the linear tension of the elastic element 17 during bending of the pipe 11 and thereby makes it possible to maintain the specified distance between the spherical elements of the flexible mandrel 13. In addition, the stop 27 holds the wall of the pipe 11 from bending, as it is in contact with its inner surface from the guide rollers 10 to the pressure die 6. It is known that when turning the bending head 2 at an angle of more than 45° (Fig. bending template 5 and bends in the ZOX and ZOY planes, which can lead to distortion of the pipe bend profile.

Вдоль станины расположены люнеты 30, предназначенные для бокового поддержания трубной заготовки 11 от потери продольной устойчивости.Along the frame are steady rests 30, designed for lateral support of the pipe billet 11 from loss of longitudinal stability.

На станине 1 станка расположена каретка 31 предназначенная для продольной подачи трубных заготовок 11, включающая цанговый патрон 32 для зажима трубы 11 и мотор-редуктор 33, предназначенный для поворота цангового патрона 32 вокруг продольной оси при смене плоскости гиба трубы 11.On the frame 1 of the machine there is a carriage 31 designed for longitudinal feeding of pipe blanks 11, including a collet chuck 32 for clamping the pipe 11 and a gear motor 33 designed to rotate the collet chuck 32 around the longitudinal axis when changing the plane of the bend of the pipe 11.

На станине 1 между гибочной головкой 2 и кареткой 31 продольной подачи расположен дополнительный узел 34, предназначенный для гибки коротких заготовок.On the bed 1 between the bending head 2 and the longitudinal feed carriage 31 there is an additional unit 34 designed for bending short workpieces.

Узел 34 включает мотор-редуктор, редуктор планетарной пониженной передачи для создания большого момента кручения М_кр и зажим, в частном случае может быть использован зажимной патрон 35 для увеличивая жесткости трубы 11 и устойчивости упора 27 с жесткой заделкой 18 гибкой оправки 13.The assembly 34 includes a gear motor, a planetary low gear to create a large torque M _cr and a clamp, in a particular case, a clamping chuck 35 can be used to increase the rigidity of the pipe 11 and the stability of the stop 27 with a rigid seal 18 of the flexible mandrel 13.

Исполнительные органы станка связаны между собой системой ЧПУ, например, модели NCT 104/FS (не показана) с целью согласования скоростей перемещения элементов станка в процессе гибки трубы.The executive bodies of the machine are interconnected by a CNC system, for example, models NCT 104 / FS (not shown) in order to coordinate the speeds of movement of the machine elements during the pipe bending process.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.The claimed method is carried out as follows.

Шток 12 отводят в крайнее правое положение, консоль 25 поворачивают на угол 90° освобождая гибочный шаблон 5 и прижимную матрицу 6.The rod 12 is retracted to the extreme right position, the console 25 is rotated at an angle of 90°, releasing the bending template 5 and the clamping die 6.

Трубу 11 пропускают через зажимной патрон 35, цанговый патрон 32, надевают на упор 27 и вдоль штанги 28 проталкивают между роликами люнета 30, до контакта с механизмом зажима штанги 28. Трубу 11 фиксируют цанговым патроном 32.The pipe 11 is passed through the clamping chuck 35, the collet chuck 32, put on the stop 27 and pushed along the rod 28 between the rollers of the lunette 30, until it comes into contact with the clamping mechanism of the rod 28. The pipe 11 is fixed with a collet chuck 32.

Каретку продольной подачи 31 перемещают до момента выставления переднего конца трубы 11 на заданное расстояние от прижимной матрицы 6, расположенной на поворотном кронштейне 7 и фиксируют трубу на гибочном шаблоне 5 матрицей 6.The longitudinal feed carriage 31 is moved until the front end of the pipe 11 is set at a predetermined distance from the clamping die 6 located on the swivel bracket 7 and the pipe is fixed on the bending template 5 by the matrix 6.

Выглаживатель 9 подводят к трубе 11 и закрепляют.Smoother 9 is brought to the pipe 11 and fixed.

К трубе 11, кареткой бустера 8 подводят направляющие ролики 10, которые фиксируют трубу 11 в зоне ее перехода на внешний радиус погиба R_H. В процессе гибки направляющие ролики 10 удерживают трубу 11 от выгиба.Guide rollers 10 are brought to the pipe 11 by the booster carriage 8, which fix the pipe 11 in the zone of its transition to the outer radius of the bend R _H . During the bending process, the guide rollers 10 keep the pipe 11 from bending.

Фиксируют трубу 11 патроном 35.Fix the pipe with 11 cartridge 35.

Перемещают штангу 28 механизмом 29 до подведения упора 27 в крайнее заднее положение, освобождая место для установки гибкой оправки 13.The rod 28 is moved by the mechanism 29 until the stop 27 is brought to the rearmost position, making room for the installation of the flexible mandrel 13.

Собирают гибкую оправку 13. Производят натяг упругого элементы 17 за счет ввинчивания резьбовую втулку 19 в 2-х секционную заделку 21. Натяг регулируется зазором Δ (фиг. 7). Натяг обеспечивается постоянным за счет контакта упор-выталкивателя 27 с гибкой оправкой 13. Постоянный контакт упора 27 с торцом гибкой оправки 13 не позволяет увеличивать расстояние между сферическими элементами 15 при изгибе трубы 11 на 90°. Известно, что расстояние между сферическими элементами при изгибе трубы на 90° увеличивается до 8%.The flexible mandrel 13 is assembled. The elastic element 17 is preloaded by screwing the threaded sleeve 19 into the 2-section seal 21. The preload is regulated by the gap Δ (Fig. 7). The preload is maintained constant due to the contact of the stop-ejector 27 with the flexible mandrel 13. The constant contact of the stop 27 with the end face of the flexible mandrel 13 does not allow increasing the distance between the spherical elements 15 when the pipe 11 is bent by 90°. It is known that the distance between the spherical elements increases up to 8% when the pipe is bent by 90°.

В ряде случаев размер углубления в сферическом элементе 15 для размещения упругого элемента 17 бывает недостаточным по конструктивным причинам. Усилие, формирующее гладкую внутреннею стенку трубы в местах изгиба колена, намного превышает усилие сопротивления упругих вставок 16 и упругого элемента 17. В этом случае силовой контакт упора 27 с гибкой оправкой 13 благоприятно влияет на сглаживание стенки трубы и в местах изгиба компенсирует разницу, образованную в результате кинематического преобразования траекторий перемещения сферических элементов 15 от прямолинейного к криволинейному перемещению по радиусу погиба.In some cases, the size of the recess in the spherical element 15 to accommodate the elastic element 17 is insufficient for structural reasons. The force that forms a smooth inner wall of the pipe at the elbow bends is much greater than the resistance force of the elastic inserts 16 and the elastic element 17. the result of the kinematic transformation of the trajectories of movement of the spherical elements 15 from rectilinear to curvilinear movement along the radius of the bend.

Контакт упора 27 с гибкой оправкой 13 способствует стабилизации траектории радиуса изгиба трубы 11. В месте изгиба располагаются не белее четырех сферических элементов 15 расстояние между которыми остаются без изменения из-за действия усилия противодавления со стороны упора.Contact stop 27 with a flexible mandrel 13 contributes to the stabilization of the trajectory of the bending radius of the pipe 11. At the bend are no more than four spherical elements 15, the distance between which remains unchanged due to the counterpressure force from the stop.

В трубную заготовку 11 вставляют гибкую оправку 13 и выставляют ее на заданный размер относительно плоскости погиба ZOY таким образом, чтобы диаметр жесткого шарового сферического элемента 15 располагался по оси ОУ в плоскости XOY погиба трубы (фиг. 4).A flexible mandrel 13 is inserted into the pipe blank 11 and set to a predetermined size relative to the bend plane ZOY in such a way that the diameter of the rigid spherical spherical element 15 is located along the OY axis in the XOY plane of the pipe bend (Fig. 4).

Поворачивают консоль 25 вокруг шарнира 26, то есть возвращают его в исходное положение и закрепляют.The console 25 is rotated around the hinge 26, that is, it is returned to its original position and fixed.

Соединяют гибкую оправку 13 через переходник 20 со штоком 12, управляемым механизмом подачи 24.The flexible mandrel 13 is connected through the adapter 20 with the rod 12 controlled by the feed mechanism 24.

Перемещают штангу 28 механизмом 29 в сторону гибочной головки 2 до момента установления контакта упора с торцом гибкой оправки 13.The rod 28 is moved by the mechanism 29 towards the bending head 2 until the contact of the stop with the end face of the flexible mandrel 13 is established.

Подводят упор 27 к гибкой оправке 13 до контакта их торцов.Bring stop 27 to the flexible mandrel 13 to contact their ends.

Производят совместное перемещение упора 27 с гибкой оправкой 13, используя механизмы 24 и 29 со скоростью превышающей линейную скорость вращения гибочной головки 2 на (5-15)%.Produce a joint movement of the stop 27 with a flexible mandrel 13, using the mechanisms 24 and 29 at a speed exceeding the linear speed of rotation of the bending head 2 by (5-15)%.

Проводят поворот гибочной головки 2 с расположенным на ней гибочным шаблоном 5, а также связанным с ней кронштейна 7 и включают перемещение каретки продольной подачи 31 и поводкового устройства цангового патрона 32.The bending head 2 is rotated with the bending template 5 located on it, as well as the bracket 7 associated with it, and the movement of the longitudinal feed carriage 31 and the driving device of the collet chuck 32 are switched on.

Производят гибку трубной заготовки 11.Produce bending of the pipe billet 11.

По окончании гибки прижимную матрицу 6 отводят от трубы 11.At the end of bending, the clamping die 6 is removed from the pipe 11.

Выводят из полости трубы гибкую оправку 13 и упор 27.The flexible mandrel 13 and stop 27 are removed from the pipe cavity.

Разжимают зажимной патрон 35, освобождая трубу 11.The clamping chuck 35 is opened, releasing the pipe 11.

Каретка продольной подачи 31 выдвигается вперед и перемещает трубу за пределы гибочной головки 2 с целью удобства съема трубы из цангового патрона.The longitudinal feed carriage 31 moves forward and moves the pipe beyond the bending head 2 in order to conveniently remove the pipe from the collet chuck.

Раскрывают цанговый патрон 32.Open collet chuck 32.

Извлекают согнутую в колено трубу из цангового патрона 32. Гибочная головка 2 посредством привода 3 поворачивается вокруг оси 4 и возвращается в исходное положение.The pipe bent into the knee is removed from the collet chuck 32. The bending head 2 rotates around the axis 4 by means of the drive 3 and returns to its original position.

Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.

Гибку трубы диаметром D_H=80 мм, толщиной стенки s=3,0 мм

длиной L=1000 мм из высокопрочной стали 08Х18Н10Т,Pipe bending with diameter D _H =80 mm, wall thickness s=3.0 mm

length L=1000 mm from high-strength steel 08X18H10T,

(σ_в=510 МПа, σ_0,2=216 МПа, δ₅=35) осуществляли на трубогибочном станке СТОПН-80 в полуавтоматическом режиме.(σ _in =510 MPa, σ _0.2 =216 MPa, δ ₅ =35) was carried out on a pipe bending machine STOPN-80 in semi-automatic mode.

Радиус гибочного шаблона R_гш=240 мм. Скорость перемещения каретки продольной подачи составляла

=50 мм/мин., линейная скорость гибочного шаблона составляла

=55 мм/мин, при угловой скорости гибочного шаблона - 0,208 рад/с.The radius of the bending template R _gsh =240 mm. The travel speed of the longitudinal feed carriage was

=50 mm/min., the linear speed of the bending template was

\u003d 55 mm / min, at the angular speed of the bending template - 0.208 rad / s.

Выполнялись условия, при которых скорость перемещения каретки продольной подачи не превышала линейную скорость вращения гибочного шаблона

The conditions were met under which the speed of movement of the longitudinal feed carriage did not exceed the linear speed of rotation of the bending template

Скорость перемещения гибкой оправки внутри трубной заготовки составляла ϑ_опр=55 мм/мин. (110% линейной скорости вращения гибочного шаблона).The speed of movement of the flexible mandrel inside the tubular billet was ϑ _def =55 mm/min. (110% linear speed of rotation of the bending template).

Изгибающий момент при гибке трубы составлял М_изг=59531 Н⋅м.The bending moment when bending the pipe was M bend = ₅₉₅₃₁ N⋅m.

Усилие продольной подачи составило Р_пр=248047 НThe force of the longitudinal feed was P CR = ₂₄₈₀₄₇ N

Если упор 27 не использовался, то при изгибе трубы расстояние между сферическими элементами гибкой оправки увеличивалось примерно на 8%, при этом упругий элемент 17, в силу своих физических параметров не способен удерживать между ними исходное, расчетное расстояние, что негативно отражалось на качестве поперечного сечения колена трубы, так как упругие втулки 16 из полиуретана не оказывали радиального силового давления на стенку внутреннего радиуса изгиба трубы.If stop 27 was not used, then when the pipe was bent, the distance between the spherical elements of the flexible mandrel increased by about 8%, while the elastic element 17, due to its physical parameters, was not able to keep the initial, calculated distance between them, which negatively affected the quality of the cross section pipe bend, since the elastic bushings 16 made of polyurethane did not exert radial force pressure on the wall of the inner radius of the pipe bend.

При использовании упора 27 в полученном изделии в зоне колена трубы гофров и складкообразования не было обнаружено, в зоне растяжения изгиба утонение носило допустимый характер, овальность в зоне изгиба трубы не превышала 8%.When stop 27 was used, no corrugations and wrinkling were found in the resulting product in the area of the pipe elbow, thinning was acceptable in the bend tension zone, and the ovality in the pipe bend zone did not exceed 8%.

Claims

1. A method for bending pipes, including installing a pipe in a machine, giving it axial feed and bending with a bending head, and in the cavity of the pipe, in the zone of its bending, a flexible mandrel is placed, which is given axial movement during the bending process, characterized in that in the process of bending to a clamping force is applied to the free end of the flexible mandrel, directed in the direction of its axial movement, and to create a clamping force, a stop is introduced into the pipe cavity until its end contacts with the end of the flexible mandrel and the clamping force is imparted to it.

2. A machine for bending pipes, containing a frame on which a longitudinal feed carriage of the pipe to be bent, a bending head intended for bending the pipe, and a rod, one end of which is connected to the drive of its axial movement, and on the other end can be installed a flexible mandrel located in the process of bending inside the pipe in the zone of its bending, characterized in that the machine is equipped with a mechanism for pressing a flexible mandrel, made in the form of a rod, at one end of which a stop is fixed, having the possibility of contact during the bending process with the end face of the flexible mandrel placed in the cavity of the pipe, and the other end of the rod is connected to the drive of its reciprocating movement mounted on the machine bed, while the drive of the axial movement of the flexible mandrel rod is placed on the bending head.