Навивка пружин – технологическая операция, в результате выполнения которой стальной пружинной проволоке придается требуемая геометрическая форма. Под навивкой подразумевается не только процесс формирования тела пружины, но и создание отводов, зацепов, загибов и радиусов. Процесс навивки может происходить в одной или нескольких плоскостях, если это необходимо.
В технологическом процессе изготовления пружин навивке предшествуют этапы:
• подготовка и запуск технического задания;
• подготовка сырья.
Существует два метода навивки пружин:
• холодная навивка пружин;
• горячая навивка пружин.
Разница методов заключается в температуре стальной проволоки или прута, подвергаемых навивке. В холодном методе сталь навивается без предварительного нагрева, в горячем методе пруток предварительно нагревают до 1000 ℃.
Метод навивки пружин зависит от d проволоки. Пружины с d проволоки до 16 мм навиваются холодным методом, тогда как все изделия с d прутка более 16 мм навиваются горячим методом. Это связано с тем, что при увеличении d прута возрастает и его сопротивление деформированию.
Изготовление пружин методом холодной навивки
Предполагает изготовление пружин без предварительного нагрева металла. Плюсы и минусы метода холодной навивки пружин весьма условны, поскольку метод навивки влияет только на возможность получить пружину с заданными геометрическими параметрами.
Механические же свойства пружин будут зависеть от используемой марки стали и последующего процесса их термообработки.
Холодным методом обычно навиваются пружины из патентированной (термообработанной) проволоки, обладающей повышенной прочностью. После навивки пружины из такой стали подвергаются только низкотемпературному отпуску для снятия внутренних напряжений, возникших в процессе навивки.
Изготовление пружин методом горячей навивки
Данный метод предполагает предварительный нагрев прутков в электрических или индукционных печах. Метод горячей навивки включает больше технологических операций и является более ресурсозатратным в отличие от метода холодной навивки, но навить пружины из проволоки d более 16 мм возможно только данным методом. Поэтому и здесь о достоинствах и недостатках метода говорить не приходится. Есть факт: метод горячей навивки приводит к возрастанию стоимости изделий, но альтернативы не существует.
Особенность данного метода заключается в строгом соблюдении температурного режима. Погрешность при нагреве прутков или скорости навивки может привести к структурным изменениям стали, что скажется на механических свойствах пружины. Если пруток не догреть или при недостаточной скорости навивки произойдет охлаждение прутка, это приведет к образованию микротрещин. Если пруток перегреть, нарушится структурная целостность, и сталь станет хрупкой.
Изготовление пружин методом горячей навивки требует не только технического оснащения, но и строгого соблюдению технологии.
Еще одна особенность метода горячей навивки заключается в том, что при нагреве сталь расширяется. После охлаждения размер пружины уменьшается, что важно учитывать при подборе оправки и программировании геометрических параметров навивки.
Способы навивки пружин
Помимо методов навивки пружин, также различают способ навивки. К ним можно отнести:
• ручной способ навивки пружин;
• автоматизированный способ навивки пружин.
Способ навивки зависит от количества пружин в партии. Серийные партии пружин навиваются на пружинонавивочных автоматах, а штучные и мелкосерийные, как правило, навиваются на токарных станках с ЧПУ на оправку. Способ навивки зависит от технического оснащения производства и целесообразности применения того или иного способа.
Автоматизированный способ навивки пружин
Если говорить о серийном выпуске пружин, безусловно, он должен осуществляться на пружинонавивочных автоматах. Во-первых, такой способ навивки обеспечивает высокую точность геометрических параметров пружинных изделий. Во-вторых, стоимость за единицу изделия при автоматизированной навивке значительно снижается благодаря тому, что бо́льшая часть операций производится без участия специалиста. В-третьих, скорость навивки на автомате в разы превосходит скорость навивки ручным способом.
Автоматизированный способ навивки требует достаточного оснащения производства. Один пружинонавивочный автомат предназначен для навивки пружин из проволоки определенных диаметров. Пример диапазона диаметров проволоки, навиваемых одним станком: 0,2 мм – 0,5 мм, 0,6 мм - 1,4 мм, 1,5 мм – 2,8 мм и так далее до 16 мм.
Также пружинонавивочные автоматические станки отличаются устройством и, как следствие, функционалом и способностью осуществлять те или иные операции.
Если навивочный станок способен навивать пружины в одной плоскости, на нем невозможно изготовить пружины кручения, изделия сложной геометрии или пружины растяжения с некоторыми типами зацепов. Такой станок предназначен для навивки пружин сжатия и растяжения, при этом он может осуществлять навивку цилиндрических, конических, бочкообразных, биконических пружин, а также некоторых типов стандартных зацепов пружин растяжения.
Для навивки пружин более сложной геометрии используются многосуппортовые навивочные станки, которые также называют мультиформерами.
Ручной способ навивки пружин
Выпуск мелкосерийных и штучных партий осуществляют практически все пружинонавивочные предприятия. Если этого не делать, то просто нечем будет заменить вышедшие из строя пружинные изделия в оборудовании всех отраслей промышленности.
Если в серийном выпуске использование автомата позволяет снизить стоимость единицы изделия, то в штучном производстве использование автомата совершенно нецелесообразно, поскольку стоимость единицы изделия будет просто космическая. Для таких партий пружин логично использовать ручной способ навивки.
Многие предполагают из названия, что ручной способ — это что-то кустарное. Однако, если рассматривать данный способ навивки в рамках производственного предприятия, он осуществляется на токарных станках с ЧПУ и позволяет навивать качественные изделия, соответствующие ГОСТ и всем требованиям технического задания, при этом за разумную стоимость.
Да, действительно, большое количество операций в данном способе навивки производится вручную, что требует постоянного участия высококвалифицированного специалиста. Также данный способ навивки требует изготовления оснастки для каждого нового заказа. Стоимость за единицу изделия, навитой ручным способом, всегда будет выше, чем за аналогичную, навитую на автомате в большом количестве. Поэтому целесообразно использовать данный способ навивки только до определенного количества изделий в партии.