Токарная обработка трубы: обточка, расточка, торцовка, фаски и трубные детали по чертежу

Какие трубные детали делаем

Обработка трубы на токарном станке почти никогда не заканчивается одной операцией. Обычно приходит либо чертёж узла, либо кусок трубы и просьба «сделать как было». Ниже то, что проходит через участок чаще всего.

Если деталь сложнее трубы и включает корпус или крышку, смотрите раздел изготовление деталей на заказ. Фланцы и штуцера, которые чаще всего встают на патрубок, вынесены на отдельную страницу: изготовление фланцев и штуцеров.

Какие бывают трубы по стандартам и что это меняет для станка

Слово «труба» в заявке ничего не говорит станочнику. Разница между бесшовной горячедеформированной и электросварной трубой того же диаметра огромная: у первой стенка гуляет по кругу, у второй внутри сидит грат от шва.

Обточка и расточка длинной трубы, люнеты и биение

Труба в патроне ведёт себя не как пруток. Пруток держит масса металла, а труба это оболочка: кулачки сминают её в трёхгранник, и после освобождения деталь распрямляется, забирая с собой только что выточенный размер. Отсюда набор приёмов.

• Мягкие и разрезные кулачки. Растачиваются в размер трубы на месте, держат по большой площади и не оставляют вмятин.
• Поджатие центром. Через пробку в торце, снимает часть нагрузки с патрона.
• Неподвижный люнет. Ставится на заранее проточенный поясок. Без пояска люнет сам набьёт следы на черновой поверхности.
• Подвижный люнет. Идёт за резцом и не даёт трубе отжиматься от инструмента.
• Черновой проход с выдержкой. После снятия основной стружки труба «дышит» сутки, затем идёт чистовой проход в размер.

Биение контролируем индикатором на призмах или в центрах. Для обычной трубной детали держим радиальное биение 0,1-0,2 мм на метр, для узла под подшипник или уплотнение уходим на 0,03-0,05 мм, но такая точность на длинной трубе стоит отдельного времени и попадает в срок.

Обработка толстостенной трубы проще по жёсткости, но тяжелее по съёму: металла много, стружка греет деталь, инструмент садится быстрее. Обработка трубы большого диаметра, которую уже не берёт патрон, уходит на расточной станок: расточные работы.

Торцовка трубы и перпендикулярность торца

Подрезка торцов трубы выглядит простой операцией ровно до момента, когда торец должен быть перпендикулярен оси. Неровный торец всегда мешает: стык под сварку уходит в клин, прокладку под фланцем перекашивает, муфта садится с натягом с одной стороны.

• Торцовка в размер. Отрезанную заготовку подрезают с двух сторон, выводя длину и убирая наклёп от отрезного круга или ленточной пилы.
• Перпендикулярность. Обычная норма для трубной детали это 0,1-0,3 мм на диаметр, под ответственное фланцевое соединение просим допуск в чертеже и держим 0,05 мм.
• Одна установка. Торец и наружный диаметр лучше делать за один зажим: тогда они гарантированно связаны между собой.
• Тонкая стенка. При стенке 2-3 мм резец на выходе рвёт кромку, поэтому подачу снижают и оставляют финишный проход на 0,2-0,3 мм.
• Серия. Патрубки обрабатываются по упору, длина повторяется без промера каждой детали.

В чертеже стоит указать, от какой базы меряется длина. Половина расхождений при сборке трубных узлов возникает не из-за станка, а из-за того, что заказчик мерил от одного торца, а цех от другого.

Фаска на трубе под сварку по ГОСТ 16037

Фаска под сварку это не «скосить кромку», а форма разделки, от которой зависит провар корня шва и расход электродов. ГОСТ 16037 задаёт типы соединений стальных трубопроводов и вид кромки при разной толщине стенки.

Что важно помимо угла:

• Притупление. Плоский поясок на кромке, который не даёт прожечь корень шва. Без него сварщик получает провал внутрь трубы.
• Чистота кромки. Точёная фаска чище газовой резки: нет окалины, шов ложится ровнее.
• Внутренний грат. На электросварной трубе усиление шва внутри мешает и сборке, и расточке, его снимаем.

Нарезка резьбы на трубе

Резьбу на трубных деталях мы нарезаем на станках с ЧПУ резцом и на универсальных станках плашками и метчиками. Коротко, что обычно требуется на трубе:

• Трубная цилиндрическая и коническая по ГОСТ 6357 и ГОСТ 6211 для соединений, где нужна герметичность по резьбе.
• Метрическая на патрубках, штуцерах и переходниках.
• Нарезка резьбы НКТ по ГОСТ 633 для насосно-компрессорных труб и муфт к ним, с обязательной проверкой натяга калибром.
• Замковая резьба по ГОСТ 5286 для бурильного инструмента и переводников.
• Упорная и трапецеидальная на технологической оснастке и нажимных узлах.

Главное ограничение на трубе это стенка. Резьба съедает часть стенки, и то, что легко нарезается на прутке, на тонкостенной трубе оставляет соединение без запаса прочности. Под нефтяную резьбу берут трубу НКТ нужной группы прочности, а не любую подходящую по диаметру.

Разбор профилей, классов точности, натягов и калибров вынесен на отдельную страницу: нарезка резьбы. Бурильный инструмент с замковой резьбой смотрите в разделах буровая оснастка и буровые переводники.

Муфты, патрубки и втулки из трубы

Это три самых массовых трубных изделия, которые заказывают поштучно и небольшими партиями.

• Изготовление патрубков. Отрезка в размер, торцовка, фаски под сварку, при необходимости приварка фланца, штуцера или заглушки. Патрубок почти всегда деталь сборки, поэтому важна не только длина, но и разворот фланцев по углу.
• Изготовление муфт для труб. Делаем из трубы с толстой стенкой или из круга, с резьбой по ГОСТ 633, трубной резьбой или гладкую под сварку. Муфта труба на заказ считается по образцу, если чертежа нет: снимаем профиль резьбы, длину и наружный диаметр со старой.
• Изготовление втулок из трубы. Когда стенка позволяет, втулка из трубы выходит дешевле точёной из круга: меньше стружки и машинного времени. Обточку, расточку и торцовку делаем за одну установку, тогда соосность получается сама собой.

Отдельные страницы по теме: изготовление муфт и изготовление и ремонт втулок.

Обечайки, вальцовка и гибка труб

Когда трубы нужного диаметра нет или она выходит неоправданно дорогой, деталь делают из листа. Изготовление обечаек идёт по цепочке: раскрой по развёртке, подгиб кромок, вальцовка, сварка продольного шва, калибровка и уже потом механическая обработка.

• Развёртка. Считается по средней линии стенки, иначе диаметр уходит и кромки не сходятся.
• Подгиб кромок. Без него у шва остаются прямые участки и обечайка выходит «каплей».
• Калибровка и проточка. После сварки шва обечайку прокатывают ещё раз, выводя овальность, и только потом обрабатывают торцы и посадочные пояски: иначе размер уведёт.
• Гибка трубы. Отводы и змеевики гнём на нужный радиус, при малых радиусах контролируем утонение стенки на наружной стороне гиба и овальность сечения.
• Вырезка окон и пазов. Лазером или фрезерованием по разметке, с зачисткой кромок. Нужна на коллекторах, кожухах и фильтровых элементах.

Крупные сварные конструкции из труб и профиля собираем отдельно: изготовление металлоконструкций. Детали из листа под сборку смотрите в разделе детали из листового металла.

Сварка трубных узлов и опрессовка с протоколом

Трубный узел редко бывает одной деталью: обычно это коллектор, рама, теплообменный элемент или обвязка с несколькими патрубками, фланцами и заглушками. Порядок работы такой: обработка кромок, сборка в кондукторе или по разметке, прихватка, сварка, при необходимости правка, и только затем финишная механообработка посадочных мест.

• Сварка по технологии. Углеродистые стали полуавтоматом и ручной дуговой, нержавейка и алюминий аргоном: сварка нержавейки и алюминия.
• Порядок швов. Симметричная последовательность и обратноступенчатый шов уменьшают поводку узла.
• Контроль швов. Визуальный и измерительный обязательно, остальные методы по требованию заказчика.
• Опрессовка и протокол. Узел заглушают, заполняют водой, поднимают давление и выдерживают с осмотром швов. В протокол идут давление, среда, время выдержки и результат, эти параметры нужны от вас заранее.

Труба из нержавейки и её особенности при точении

Нержавеющая труба ведёт себя под резцом иначе, чем углеродистая. Марки 12Х18Н10Т и AISI 304 пластичны, склонны к наклёпу и плохо отводят тепло: почти вся температура резания уходит в инструмент и стружку.

• Наклёп. Поверхностный слой упрочняется прямо при резании. Если резец «гладит» поверхность малой глубиной, следующий проход упирается в упрочнённый слой и пластина садится за минуты. Лечится гарантированной глубиной резания и острым инструментом.
• Налипание. Стружка наваривается на кромку, поверхность рвётся. Нужны пластины с полированной передней поверхностью и обильный СОЖ.
• Сливная стружка. Длинная лента наматывается на деталь и портит поверхность, поэтому геометрию подбирают на дробление стружки.
• Скорости. Режем медленнее, чем углеродистую сталь, при этом подачу держим на рабочем уровне.
• Тепловое расширение. Нержавейка расширяется сильнее стали, поэтому точный размер меряют на остывшей детали.
• Раздельный инструмент и оснастка. Чтобы не занести в поверхность частицы обычного железа и не получить потом очаги коррозии.

Подробнее о работе с коррозионностойкими сплавами: детали из нержавейки, алюминия и титана.

Контроль геометрии трубных деталей

На трубе контролируют не только диаметр. Набор замеров зависит от того, куда встанет деталь.

Протокол замеров делаем по запросу. В чертеже лучше сразу пометить, какие размеры контрольные: это дешевле, чем мерить всё подряд.

Сроки, стоимость и что прислать для расчёта

Цены ориентировочные, для единичной механообработки углеродистой стали без стоимости металла. Нержавейка дороже, серия дешевле поштучно за счёт настройки.

Что прислать, чтобы посчитать быстро:

• Чертёж, эскиз от руки с размерами или фото старой детали с рулеткой рядом.
• Диаметр и толщину стенки трубы вместе, например 159х6, марку стали, длину и количество.
• Какие размеры контрольные и какие допуски обязательны.
• Нужны ли фаски под сварку и под какой способ сварки.
• Нужна ли опрессовка, с каким давлением и временем выдержки.
• Металл ваш или наш, и куда отправлять готовое.

Работаем с 2019 года, производства в Москве, Казани и Набережных Челнах, отправка по России. Станки HAAS ST-10, HAAS VM3, DMG CTX 310 и PUMA, своя термообработка и ТВЧ, цинкование, лазер, гибка и опрессовка. На заявку отвечаем в течение двух часов, телефон +7 (953) 491-07-51, почта katanametall@yandex.ru.

Вопросы и ответы