Машинная резка труб

Машинная резка труб

плазменная резка труб чпу

резка металлических трубМеталлические трубы изготавливают из чугуна, углеродистой и нержавеющей стали, алюминия, меди, латуни, композиционных материалов. Такие трубы режут, как правило, с помощью механизированных и автоматизированных установок, ручная резка металлических труб малопроизводительна и применяется в условиях мелких мастерских.
Технология станочной резки труб насчитывает несколько методов: ленточно-пильный способ резки, отрезка дисковой пилой, резка на станках токарного типа, роторная резка, орбитальная резка, резка сдвигом, термическая резка (газовая, лазерная, плазменная).
При выборе наиболее подходящего способа резки труб и оборудования необходимо учитывать основные параметры оборудования:

1. Минимальный и максимальный диаметр, толщина стенки и длина трубы, которую можно обработать на станке.
2. Способ управления — ручной, автоматизированный, с ЧПУ.
3. Виды резки — прямолинейный рез, криволинейный, дополнительные опции (снятие фасок, вырезка отверстий и т.п.).
4. Автоматическая или ручная загрузка заготовок.
5. Серийность сортамента труб и затраты на перенастройку станка.

трубонарезные станкиНаиболее универсальным оборудованием для резки цилиндрических труб являются металлорежущие трубонарезные станки, изготовленные по принципу токарных. При этом возможны два варианта резки: разрезаемая труба закрепляется во вращающемся патроне, а режущий токарный резец — в резцедержателе станка, или наоборот, вращается инструмент, а труба неподвижна (роторные станки). Труба перед подачей в станок укладывается на рольганг.
Первый тип станков имеет ограничения по длине свободного вращающегося конца трубы при резке заготовки, это продиктовано условиями техники безопасности. В результате длинные заготовки труб нужно резать другим способом, например, газовой резкой, а торцевание и снятие фаски можно производить на труборезе. При серийном изготовлении длинномерных трубных заготовок это может значительно замедлять производство. Также резка на станках такого типа неприменима для толстостенных труб большого диаметра, т. к. при этом возникает биение в патроне и станок быстро изнашивается.
трубонарезные станки роторныеДругой тип токарных трубонарезных станков — роторный — позволяет закреплять во вращающейся головке до четырех режущих инструментов и выполнять снятие внутренней и наружней фаски на торце трубы.

Принцип действия портативных орбитальных станков с «летающими» резцами аналогичен роторной резке. Закрепление оборудования на трубе производится зажимами и цепями. Станки применяются для обработки труб большого диаметра, для резки и торцовки, снятия фасок под сварку.

Общим недостатком трубонарезных станков токарного типа является возможность резки труб только круглого профиля. Преимущества таких станков:

орбитальный станок с "летающими" резцами1. Режет все типы материалов — мягкие металлы и нержавеющие стали; алюминий; медь; бронзу и высокопрочные материалы.
2. Широкий спектр резки труб: диаметр от 10 до 300 мм, толщина стенок — от 2 до 30 мм.
3. Высокая степень автоматизации, возможность применения ЧПУ.
4. Недорогой универсальный режущий инструмент (токарные резцы), быстрая смена инструмента.
5. Возможность использования смазочно-охлаждающей жидкости при резке, система фильтрации воздуха не требуется, относительно высокая степень экологичности.
6. Высокая производительность резки.

Недостатки токарных трубонарезных станков:

1. Полностью автоматизированные системы являются относительно дорогими.
2. Только круглый профиль трубы и прямой рез.
3. Необходимость удаления заусенцев после резки. Этот фактор имеет важное значение при последующей гибке труб, т. к. внутренние заусенцы препятствуют образованию качественного гиба.

Распиловка труб производится на фрезерно-отрезных и ленточно-пильных станках. Резка труб на этих станках может быть полностью автоматизирована, загрузка в приемное устройство — автоматическая или ручная.
Ленточные пилыРезка пилами является одним из самых универсальных и широко адаптированных методов резки труб. Каждый тип распила является индивидуальным, но, как правило, распиливание подходит для производства с небольшими мощностями.
Наиболее важным фактором в распиловке является правильный подбор параметров режущего инструмента. Для резки различных материалов применяются разные пилы. Недостаточное количество зубьев пилы приводит к плохому качеству реза и вибрациям, избыточное количество зубьев — к их забиванию стружкой и поломке инструмента. Ленточные пилы не перетачиваются, дисковые пилы возможно заточить и повторно использовать. При резке толстостенных труб возрастает вероятность поломки пил.
Зону резания необходимо охлаждать эмульсиями или синтетическими маслами, при резке толстостенных труб необходимо улучшенное отведение тепла.
дисковые пилыМультиголовочные пильные станки (количество режущих головок может достигать 12 шт.) позволяют производить распиливание заготовки сразу на несколько частей, но это применимо к серийному и массовому производству, так как возрастают затраты на переналадку станка.
Преимущества резки труб пилением:

1. Возможность применения мультиголовочных станков высокой производительности.
2. Резка квадратных, круглых и прямоугольных труб, универсальность оборудования позволяет его применять и для резки сортового проката (круги, швеллера, двутавры и т. д.).
3. Резка как толстых, так и тонкостенных заготовок.
4. Резка любых материалов — от мягких металлов до нержавеющих сталей.
5. Возможность косых резов и резки под углом.
6. Хорошее качество реза и минимальные заусенцы при правильном применении инструмента и хорошей заточке.
7. Возможность резки труб и сортового проката в связке. Ни один другой метод резки труб не может обеспечить резку пачки так, как это возможно при распиловке.

Мультиголовочные пильные станкиНедостатки пиления:

1. Может потребоваться операция очистки труб от стружки и пыли после резки.
2. Долгая переналадка мультиголовочных пил.
3. Необходимость частой заточки лезвий при резке некоторых материалов может привести к снижению темпов производства.
4. Возможность деформирования тонкостенных труб.
5. Относительно дорогостоящий инструмент (ленточные пилы и дисковые фрезы).
6. При ленточном пилении трубы имеют тенденцию «дрейфовать», поэтому необходимо их закрепление от смещения и вращения, что занимает определенное время.

Роторный способ резки труб используется в промышленности уже с 50-х годов 20-го столетия.
При роторной резке круглое лезвие вращается вокруг разрезаемой трубы. Сама заготовка удерживается в рабочем положении на опорных валках. Так как при данном методе фактически нет пропила, соответственно, нет и потери материала. Вместо этого материал трубы смещается, проталкивается к боковой стороне режущего лезвия. Поэтому обрезанный конец трубы получается под небольшим углом, со скосом. Некоторые материалы создают небольшую выпуклость на обрезанном конце трубы. Этот метод подходит для резки прямолинейных труб и труб в бухтах (с размоткой перед резкой). Основные области применения для ротационного метода резки — отрезка алюминиевых трубок систем кондиционирования автомобилей, передаточных механизмов, медных трубок.
ротационный метод резкиПреимущества ротационной резки:

1. Нет потерь материала на пропил.
2. Нет существенных заусенцев.
3. Возможность встраивания технологии в интегрированные комплексы обработки труб (обработка канавок, снятие фасок).
4. Высокая производительность.
5. Возможность спирального реза.

Недостатки ротационной резки:

1. Применяется только для мягких материалов, таких, как алюминий и медь. Стойкость инструмента значительно сокращается при резке твердых материалов.
2. Могут возникнуть усталостные напряжения металла на обрезанных концах, которые могут быть вредны для вторичных операций.
3. Резка труб только круглого профиля.
4. Искажение профиля трубы в месте разделки.

Оборудование для резки сдвигомТехнология резки сдвигом была разработана в 1950-х годах. Принцип действия режущих лезвий аналогичен ножницам для металла, во время резки происходит сдвиг материала между неподвижным и подвижным лезвиями.
Оборудование для резки сдвигом имеет две секции режущей оснастки — одна фиксированная (стационарная), и одна — подвижная, состоящая из внутреннего пуансона и внешней пресс-формы. Толкатель продвигает трубу к регулируемому упору, расположенному позади подвижной части. Когда труба попадает в механизм остановки на предварительно запрограммированную длину, начинается цикл сдвига. Стационарная часть при этом поддерживает полую трубу. Подвижная часть оснастки сдвигом по горизонтали или по вертикали отрезает трубу на нужный размер. На некоторых станках, подвижная секция выполняет эллиптическую петлю, чтобы совершить разрез. В конце режущего цикла, подвижная часть возвращается в фиксированное положение, концентричное с неподвижной секцией, и в механизм продвигается следующая часть трубы, которая выталкивает уже отрезанный элемент.

Преимущества технологии резки сдвигом:

резка сдвигом1. Нет потери материала на рез.
2. Высококачественный рез, без заусенцев.
3. Резка всех типов материалов.
4. Высокая производительность (тысячи деталей в час).
5. Длительный срок службы инструмента до переточки.
6. Резка труб различного сечения: круглого, квадратного, прямоугольного.
7. Диаметр отрезаемой трубы до 7 дюймов, длина резки от нескольких миллиметров до 600-800 мм, толщина стенки трубы от 0,5 до 25 мм.
8. Высокая точность резки по длине — допуск +/-0,125 мм.

Недостатки технологии резки сдвигом:

1. Особенности технологии диктуют повышенные требования к прямолинейности трубы.
2. Возможно деформирование трубы в месте реза.
3. Дорогостоящая оснастка под каждый типоразмер трубы.

Резка на станках с системой двойного лезвияРезка на станках с системой двойного лезвия. Использование принципа резки двойным лезвием началось с 1920-х годов. Горизонтальное лезвие делает надрез в стенке трубы, а вертикальное лезвие производит окончательную разрезку заготовки. Использование дополнительного горизонтального лезвия позволяет вертикальному лезвию отрезать трубу с наименьшими гофрами и деформациями. Этот метод подходит для резки углеродистых, легированных и нержавеющих сталей.
Для каждого диаметра трубы требуется свой набор матриц. Зажимная матрица закалена и отшлифована с высокоточным допуском. Количество циклов резки матриц — до 3 млн.

Преимущества резки двойными лезвиями:

1. Резка труб любого профиля — круглого, квадратного, прямоугольного.
2. Резка прямолинейных труб и труб в бухтах.
3. Возможность интегрирования процесса в автоматическую линию.
4. Высокая точность, допуск по длине +/-0,25 мм.
5. Быстрая замена оснастки.
6. Высокая производительность резки — до 7000 резов в час.

резка двойным лезвиемНедостатки резки двойными лезвиями:

1. Диапазон разрезаемых труб ограничивается диаметрами 3…160 мм и толщиной стенки от 0,5 до 6 мм.
2. В процессе резки могут образоваться заусенцы и острые кромки.
3. Потеря металла на рез.
4. Невозможность резки мягких металлов.

Лазерная резка труб. Первые рабочие модели лазеров были разработаны в 1960 году, и к 1969г. промышленные лазеры уже применялись для различных видов сварки и резки. Наиболее широко используются две лазерные системы — на углекислом газе и на алюмо-иттриевом гранате (YAG).

Лазерная резка трубЛазеры чаще всего используются при резке сложных трубных деталей, которые требуют нескольких последовательных операций, таких как сверление, фрезерование, отрезка и снятие заусенцев. Лазерная резка позволяет произвести полную обработку детали на одном станке, при помощи одного инструмента — лазерного луча. Лазерная резка подходит для условий мелкосерийного производства.

Преимущества лазерной резки труб:

1. Может быть использована для всех форм труб.
2. Подходит для резки сложных деталей, позволяет производить не только прямолинейный рез, но и вырезку отверстий и пазов всевозможной формы.
3. Хорошее качество резки.
4. Резка как мягких, так и особопрочных материалов.

Лазерная резка трубНедостатки лазерной резки труб:

1. Большинство систем являются относительно дорогими по сравнению с другими методами резки.
2. Неэффективный метод для резки труб одного профиля или для простых отрезных операций.
3. Относительно невысокая производительность.
4. Необходимость применения мощных дорогостоящих лазеров для резки прочных материалов и толстых труб.

Другими разновидностями термической резки являются газовая и плазменная резка труб. Резка может производиться на портальных машинах или орбитальным способом.

Термическая резкаТермическая резка позволяет отрезать трубы большого диаметра (до нескольких метров), производить вырезку по заданной программе отверстий различной формы.

Портативные модели станков могут применяется при резке в полевых условиях.

Преимущества:

газовая и плазменная резка труб

1. Широкий диапазон резки труб по диаметру и толщине.
2. Универсальность резки, возможность вырезания криволинейных поверхностей.
3. Простота технологии.
4. Возможность применения в тяжелом машиностроении и в полевых условиях.

Недостатки газовой и плазменной резки:

1. Невысокая производительность по сравнению с другими методами.
2. Низкая экологичность процесса, необходимость применения вентиляции и охлаждения оборудования.