Come costruire le matrici per una piegatubi / curvatubi fai da te - Parte 3

Terminata la costruzione dell'utensile per la tornitura di superfici concave e convesse (sfere) possiamo finalmente utilizzarlo per la tornitura della gola raggiata delle matrici della nostra curvatubi artigianale.

Regolata la distanza tra la punta della placchetta e il centro di rotazione del portautensile ad una misura pari al raggio della gola che vogliamo tornire, diamo una bella tirata ai grani che bloccano in posizione il portainserto, e montiamo l'utensile al posto della slitta girevole portautensili (ho messo del nastro americano per impedire che i trucioli finissero dentro le cave) o comunque lo fissiamo al carrello trasversale in qualche modo (chi ha il carrello fresato con le cave può utilizzare quelle, se le dimensioni glielo consentono).

L'utensile viene quindi centrato rispetto alla matrice e lo slittone longitudinale bloccato in posizione.

A questo punto è solo questione di accendere il tornio a una velocità di rotazione del mandrino ragionevole, e iniziare a ruotare a mano l'accrocco per mezzo della leva che vedete in foto (un volgarissimo pezzo di barra filettata) e avanzare con la slitta trasversale alla fine di ogni passata.

Con un po' di pazienza e qualche truciolo rovente sulle mani (o un bel bagno nell'olio emulsionabile, a voi la scelta, io ho provato con sommo gusto sia la lavorazione a secco che quella con lubrorefrigerazione, ognuna ha i suoi pro e i suoi contro..) dovreste arrivare a ottenere una roba del genere:

Qualche passata di finitura, un paio di giri con carta abrasiva fine e il grosso è fatto:

(ricordatevi di coprire con qualcosa le slitte del bancale del tornio se usate la carta vetrata, per evitare che la polvere di smerigliatura ci finisca sopra, impastandosi con l'olio e creando un'indesiderata  pasta abrasiva che a lungo andare non gioverà di certo alla salute e alla precisione della macchina...)

A questo punto restano da praticare i fori passanti necessari per rendere solidale la matrice col "braccio mobile" della piegatubi; essi devono giacere tutti sulla stessa circonferenza, e un modo molto semplice e accurato per essere sicuri di ciò consiste nel tracciare al tornio con un utensile troncatore una circonferenza del diametro voluto su una delle due facce della matrice.

Io ho adottato una distanza tra il centro del foro centrale e i centri dei fori intorno di 65mm (quindi una circonferenza di 130mm); ovviamente questa cifra non è scritta nella pietra, e dipende anche da come avete intenzione di realizzare le due piastre che costituiranno il braccio mobile della piegatubi.

L'unica accortezza da avere è quella di tenere in considerazione il diametro del foro che praticherete, dovete essere assolutamente certi che non vi "porti via" una pezzo della gola che avete tanto faticosamente tornito.

Piccolo esempio, considerando le misure delle matrici fin qui utilizzate, riferendoci al caso della matrice per il tubo da 30mm.

Detta matrice presenta una gola raggiata di 15mm di raggio, e un raggio complessivo di 100.25mm (20.5cm di diametro, ricordate?). 

Considerando che i fori sono tutti da 20mm, praticando la serie di fori a 65mm dal centro, risulterà che tra la gola raggiata e il foro passante resterà uno spessore di metallo di 100.25 - 65 - 15 - 10 = 10.25mm, ovverosia un centimetro e un quarto, che dovrebbe essere sufficiente a reggere la pressione che subirà la matrice da parte del tubo in fase di piegatura.

Un raggio maggiore fa diminuire lo spessore della parete, un raggio minore fa diminuire il braccio di leva, per cui fate un paio di conti e trovate la giusta via di mezzo in relazione alle dimensioni della vostra matrice.

Per concludere l'esempio sopra, un raggio maggiore di 75.25mm con fori da 20mm andrà a interferire con la gola raggiata, mentre il limite minimo del raggio è di 20mm (caso proprio limite).

Next to come: metodo molto high tech per la tracciatura equispaziata dei centri dei fori...

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Utensile per tornitura di superfici concave e convesse (sfere)

Siamo arrivati al punto cruciale della costruzione delle matrici per una piegatubi / curvatubi fai da te, la tornitura della gola raggiata.

Nel post precedente abbiamo visto i vari modi con cui poterla tornire e, stabilito che lo faremo utilizzando un piccolo e utile utensile per la tornitura di superfici concave e convesse (sfere), vediamo ora come costruircelo.

L'idea di base è quella di costruire un portautensile che sia in grado di guidare in maniera vincolata la punta tagliente dell'utensile lungo la traiettoria che vogliamo descrivere.

In questo caso, trattandosi di archi di circonferenza, la cosa è ottenibile abbastanza facilmente incernierando su una piastra di fissaggio un "qualcosa" in grado di ruotare intorno ad un perno centrale.

Ci sono diversi modi, più o meno felici e/o difficili per farlo, io in base anche al materiale che avevo disponibile in garage, ho costruito la piasta di montaggio con un piatto da 60x10, cui ho praticato 4 fori ai lati per poterla montare in due posizioni, e uno al centro, svasato dalla parte inferiore, per alloggiarci un bullone con testa conica che fungerà da perno.

Intorno a questo perno ruoterà un cilindro ricavato da una barra di acciaio di 50mm, forato e filettato nel mezzo e fresato al centro e da ultimo smerigliato alla buona col flessibile in corso d'opera, per evitare che andasse a interferire sui bordi della matrice in fase di tornitura.

Questo è  il risultato finale, sorry ma non ho le foto delle lavorazioni nè disegni di alcun genere, ma ad ogni modo  credo che l'idea generale sia facilmente intuibile:

La cava centrale è di 10mm, ma nulla vieta di farla più grande o più piccola, a seconda dello spessore della piastra che utilizzerete per fabbricare il portainserto (e in ultima istanza quindi anche a seconda della dimensione degli inserti che avrete a disposizione..)

L'utensile rotante infatti può essere sia saldobrasato che ad inserti, naturalmente in base a quello che userete dovrete studiare il sistema di fissaggio.

Io avevo a disposizione degli inserti triagolari in metallo duro TCMT da 11mm di lato e il solito piatto 60x10mm di cui sopra, da cui ho ricavato, tagliando e fresando a 60°, il portaplacchette che vedete in foto. Non è necessaria una precisione estrema, però la placchetta deve avere sufficiente sostegno sulla parte inferiore e sullo spigolo tagliente per evitare che si scheggi.

La placchetta è fissata meccanicamente attraverso un bulloncino M5 che agisce su una piastrina.

Per chi non avesse idea di cosa siano degli inserti per tornitura, nella foto sottostante, oltre ai miei calli, si vedono due inserti triangolari, quello dorato è un TCMT 11 03 08 mentre l'altro è un TCMT 11 02 02 o qualcosa del genere (sto andando a memoria...)

Quello che ci dicono queste sigle è che entrambi gli inserti sono di forma triangolare (T), hanno un angolo di spoglia inferiore di 7° (C), una certa tolleranza dimensionale (M), hanno il rompitruciolo (T), una lunghezza del tagliente di 11mm (11), uno spessore di 3mm e rotti per il primo (03) e di 2mm e rotti il secondo (02) e un raggio di punta di 0.8mm il primo e 0.2mm il secondo. Questo significa che il primo inserto, avendo un raggio di punta maggiore, quindi più robusto (si vede anche a occhio nudo che l'angolo è più "smussato", e meno acuto dell'altro), è adatto a lavorazioni gravose e grosse asportazioni di truciolo, ossia lavori di sgrossatura, mentre il secondo viene impiegato con velocità di rotazione del mandrino maggiori e avanzamenti ridotti per lavori di finitura. La colorazione dorata dell'inserto per sgrossatura è data dal rivestimento in nitruro di titanio (TiN), che ne migliora le prestazioni.

Chiusa la breve, e certamnente non esaustiva, parentesi sugli inserti, torniamo al nostro portaplacchetta, che viene mantenuto in posizione grazie a due grani filettati M8 che si inseriscono nel corpo del cilindro rotante, che è filettato anche da un lato per montarci la leva per farlo ruotare su se stesso intorno al perno centrale.

La linea incisa sulla faccia superiore del cilindro rotante indica il centro di rotazione di quest'ultimo; variando lo sbraccio o offset  della punta dell'inserto dal centro di rotazione, si varia il raggio dell'arco di circonferenza che l'utensile traccia nella sua rotazione, e quindi il diametro della sfera  o della gola raggiata che questo realizzerà.

Quindi per tornire una gola raggiata il portaplacchetta sarà montato come nella prima foto, mentre per tornire una sfera o una superficie convessa, basterà montare la placchetta dall'altro lato e girare il portaplacchetta:

Nel prossimo post vedremo come usare l'utensile per tornitura di superfici concave e convesse (sfere) appena costruito per tornire la gola raggiata delle matrici della nostra piegatubi home made...

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Come costruire le matrici per una piegatubi / curvatubi fai da te - Parte 2

Nella parte 1 su come costruire le matrici per una piegatubi / curvatubi fai da te abbiamo praticato il foro centrale sul discone di acciaio che diventerà la nostra matrice, in modo tale da poterlo montare su una spina per bloccarlo nell'autocentrante del tornio e poterlo quindi sfacciare e cilindrare.

Solitamente per il montaggio su spina si usano spine tronco-coniche, per centrare stabilmente il pezzo e ridurre al minimo le vibrazioni durante la lavorazione. Non avendone alcuna a disposizione, e non avendo intenzione di tornirmela una apposta, ho utilizzato un semplice bullone M20 a testa esagonale, centrinato con l'apposita punta da centro e bloccato con un dado all'altra estremità del disco.

Questo il disco montanto sulla spina improvvisata, si vede il centrino praticato per poterla bloccare con la contropunta rotante per cercare di rendere il tutto il più solidale possibile, visto che nessuno vuole vedersi recapitare un disco volante di ferro da 16.5Kg nei denti...:

A questo punto è possibile sfacciare e cilindrare il disco. La sfacciatura non dovrebbe presentare grossi problemi, se non il fatto di dover prestare attenzione a non urtare con l'utensile la testa del bullone.

Per la tornitura cilindrica invece qualche problemino io l'ho avuto, ma solo in relazione alle dimensioni generose del pezzo da lavorare (210mm di diametro) rispetto alle dimensioni del mio tornio, per cui non riuscivo a passare con la slitta longitudinale sotto al disco, e quindi a cilindrarlo tutto insieme.

La soluzione è stata quella di arretrare fino al limite massimo con la slitta trasversale, inclinare un bel po' la torretta portautensile, e fare diverse passate fin dove riuscivo ad arrivare, aumentando piano piano l'avanzamento del carrello mano a mano che questo riusciva a "infilarsi" sotto il disco.

Con un diametro finale del disco di 205mm sono riuscito a scorrere sotto al pezzo con il carrello, ecco il disco cilindrato e sfacciato, pronto per essere tornito lungo tutta la circonferenza con la gola raggiata:

Già, la gola raggiata, come tornirla?

Anche qui, come spesso accade in meccanica, ci sono diverse soluzioni possibili, vediamole alcune, a partire dalle più semplici (e costose) fino a quelle un po' più complicate.

Il primo metodo consiste nel comprarsi un bel tornio a controllo numerico o rivolgersi ad un'officina che ce l'abbia, nel qual caso la tornitura di una superficie concava come quella che ci proponiamo di realizzare è veramente un non-problema...

Come dite? Non avete un tornio CNC e in torneria quando gli avete detto che vi serviva un solo pezzo vi hanno fatto una risata o vi hanno chiesto una cifra esagerata?

Ok, allora forse è il caso di valutare la soluzione numero due, che consiste nell'utilizzare un apposito utensile di forma, che può essere a profilo completo (ovvero avere la forma di tutta la semicirconferenza):

o a profilo parziale, avente cioè la forma di metà circonferenza:

Questi utensili si possono trovare già pronti in commercio o possono essere ricavati con la mola al carburo di silicio e un po' di pazienza da una barretta per utensili in acciaio rapido , controllando frequentemente che il profilo che stiamo ottenendo ricalchi fedelmente quello della circonferenza del tubolare che useremo per costruire il telaio del chopper.

L'utilizzo di questo tipo di utensili è abbastanza evidente, si approssima prima la forma che vogliamo conferire al pezzo con un utensile per gole trapezoidali o anche un normale troncatore, tanto lavoro di volantini e molta attenzione; dopodichè si rifinisce la forma "a gradini" ottenuta con l'utensile di forma.

Fin qui tutto facile, compriamo un paio di utensili di forma, ed è fatta!

Ecco, questo è il problema con gli utensili di forma, che non si trovano molto facilmente in commercio, e difficilemente delle dimensioni che ci interessano. Personalmente il più grande che sono riuscito a trovare è stato uno a profilo parziale da 1/2 pollice, utilizzabile quindi per tornire una matrice per tubi da 1" o circa 25mm.

Molto probabilente quindi si tratterebbe di farsene fare uno su misura oppure di costruirsene uno con la sopracitata barretta in HSS, due ipotesi entrambe (relativamente) costosette, viste le dimensioni della barretta che ci occorrerebbe o il costo di farsi fare un utensile personalizzato.

Il terzo modus operandi prevede invece la costruzione e l'utilizzo di un portautensile rotante per la tornitura di superfici concave o convesse; è la soluzione più lunga e laboriosa, ma una volta terminato, avrete a disposizione un attrezzino molto utile con cui poter tornire sfere, semisfere e raccordi concavi e convessi su ogni genere di pezzo che lavorerete al tornio, ampliando notevolemente la possibilità di creare solidi di rivoluzione complessi ed esteticamente gradevoli.

Nel prossimo post quindi ennesima digressione e vedremo come costruirsi un utensile per la tornitura di superfici concave e convesse (sfere).

Come costruire le matrici per una piegatubi / curvatubi fai da te - Parte 1

Per costruire una piegatubi come quella descritta nel post precedente è utile buttare giù un progettino con qualche programma di disegno con tutte le misure dettagliate, per verificare che tutto funzioni a dovere, altrimenti preparatevi a dover operare qualche modifica in corso d'opera...

A questo giro io non ho disegnato un bel niente e questo ha comportato qualche problemino, vedremo se poi alla fine funzionerà tutto o meno...

  

Ad ogni modo la cosa più semplice da fare è partire dalla realizzazione della/e matrice/i e sulla base delle dimensioni di quella, costruirci intorno tutto il resto.

  

Per costruire una matrice per una curvatubi ci sono diversi modi e diversi macchinari che si possono usare, sostanzialmente a livello artigianale si può fare di tornio o di fresa, a partire da un grosso disco di metallo.

 Ah giusto per non dare niente per scontato, quello che ci proponiamo di realizzare (grossomodo) è una cosa del genere:

  

Prima di tutto le dimensioni: dovete tenere in considerazione il diametro dei tubolari che avete comprato per costruire il telaio del vostro chopper, va da sè che se usate tubi da 30mm di diametro, potrebbe essere un problema usare come base di partenza un disco da 25mm di spessore...

Il disco deve avere uno spessore sufficiente a contenere il tubo nell'apposito alloggiamento, con un po' di margine da entrambi i lati per avere "bordi" sufficientemente robusti in grado di contrastare la pressione che le pareti del tubo eserciteranno su di essi in fase di piegatura. Sarà proprio questa azione "contenitiva" dei bordi ad evitare lo schiacciamento e la deformazione del tubolare.

Questo per quanto riguarda lo spessore; dal punto di vista del diametro invece la situazione è un po' più complicata, tant'è che sulla curvatura dei tubi c'è tutta una scienza noiosa e intrigata, ad ogni modo in linea di massima quello che ci interessa sapere è che il CLR della matrice (Center Line Radius o Centerline Radius, ovvero il raggio della matrice misurato dal centro al punto di mezzeria del tubo da piegare) deve essere almeno 3 volte il diametro esterno del tubo che si vuole piegare con quella matrice, quindi maggiore sarà il diametro dei tubolari con cui progettate di costruire il vostro chopper , maggiore dovrà essere il disco di ferro che dovrete procurarvi per ricavarci la matrice (e maggiori saranno anche le difficoltà nel reperirlo, perchè dischi di dimensioni così generose non sono facilmente reperibili per noi "comuni mortali" cittadini privati...)

Questo il dischetto di ferro di 210x60mm che ho usato io, messo sulla bilancia per curiosità prima di iniziare i lavori:

Per comodità avrei voluto montare il discone nella piattaforma autocentrante del tornio, prendendolo con le apposite griffe da esterni, sfacciarlo dai due lati, forarlo e poi iniziare a tornirlo montandolo su una spina. Chiaramente però il mio autocentrante da 160mm non riusciva ad aggrappare il disco, per cui ho dovuto prima segnare il centro con l'apposita squadra:

e poi staffarlo sulla tavola a croce della fresatrice verticale e praticare un foro al centro del diametro di 20mm:

A questo punto è possibile lavorare il disco al tornio anche se il mandrino non riesce ad acchiapparlo dall'esterno, utilizzando una spina di montaggio.

Vai alla Parte 2 di come costruire le matrici per una piegatubi / curvatubi fai da te

Quale piegatubi per costruire un chopper?

NOTA: per tutti gli "ultimi sviluppi" sull'argomento piegatura tubi e per i test sul campo delle curvatubi trattate in questo post, visitate il post sulla Piegatubi / Curvatubi Manuale Costafabbri Custom Choppers TB1

Arrivati a questo punto abbiamo una moto cui prelevare gran parte degli organi vitali, un ponte per eseguire in tutta comodità l'operazione di "sventramento", un bel po' di verghe di acciaio correttamente dimensionate con cui costruire il telaio del nostro chopper/bobber, una dima per la saldatura del telaio e magari ci siamo anche procurati un paio di cerchi se quelli che monta la nostra moto non ci piacciono, il grosso dei pezzi quindi ci sono tutti, per cui non ci resta altro da fare che iniziare a piegare i tubi e costruire questo benedetto telaio no?

Ecco, appunto, come diamine li pieghiamo questi tubi?
Mettevi comodi perchè sta per partire un'altra lunga digressione sulla fabbricazione degli utensili necessari per costruirsi un chopper...

Per piegare i tubi possiamo distinguere innanzitutto tra metodi di piegatura a caldo e metodi di piegatura a freddo; i primi prevedono l'uso di un cannello per scaldare il tubo e conferirgli la forma desiderata, i secondi invece agiscono con svariate tecniche a seconda della particolare pigatubi utilizzata, ma comunque sempre senza sottoporre il tubo a variazioni di temperatura.

Per la costruzione del telaio di un chopper generalmente si preferisce utilizzare questo secondo metodo, visto che non si corre il rischio di alterare le proprietà fisiche e meccaniche del metallo a seguito del riscaldamento e raffreddamento di quest'ultimo.

Una rapida ricerchina su eBay per "piegatubi" o "curvatubi" e molto probabilmente ci vedremo restituire diversi risultati di piegatubi che hanno più o meno uno dei seguenti aspetti:

Il primo tipo di piegatubi si vede subito che non va bene per il nostro intento, è usata principalmente in idraulica per piegare sottili tubi di rame e di certo non può essere usata per piegare i tubi per la costruzione del telaio di un chopper.

Il secondo tipo invece sembra piuttosto robusta, con un bel crick da 10 o 16 tonnellate, a seconda del modello, il prezzo non è nemmeno esagerato... aggiudicata!

Non così in fretta...

Il problema è che non va bene nemmeno questa... o meglio può andare bene, ma solo sotto certe particolari condizioni.

L'anello debole di queste curvatubi per l'utilizzo che vogliamo farne, non è la forza bruta, come spesso si è portati a pensare, ma bensì è l'intera concezione che mal si adatta alla curvatura di tubolari per la costruzione di un chopper.

Difatti queste curvatubi sono pensate per piegare tubi di spessori elevati e dentro cui deve scorrere qualcosa, vale a dire tubi dimensionati sul diametro nominale interno e non su quello esterno. Ciò si riflette sulle misure delle matrici fornite a corredo di queste curvatubi: una matrice da 25mm infatti presenterà una gola raggiata maggiore di 25mm perchè 25mm è il diametro nominale interno del tubo per cui è stata pensata quella matrice, che per forza di cose avrà un diametro esterno maggiore di 25mm. Quindi se provate a metterci uno dei vostri tubolari con diametro nominale esterno da 25mm, vedrete che questo ci largheggerà abbondamentemente...

Senza farla troppo lunga, questo è ciò che otterrete provando a piegare a 90° un normalissimo tubo elettrosaldato da 25x2mm con una di quelle piegatubi senza nessun accorgimento:

Niente male eh? Immaginatevi tutto un telaio di una moto fatto così... beh di sicuro la gente si girerà a guardarvi...

A onor del vero è possibile utilizzare queste piegatubi con successo per costruire il telaio di un chopper, in virtù del fatto che le matrici possono essere leggermente modificate per farle combaciare con le dimensioni del tubo che ci interessa (ignorando quindi la cifra con cui è contrassegnata la matrice), i rulli di scorrimento possono essere modificati in modo tale da seguire anch'essi meglio il profilo del tubo per non ammaccarlo e possono essere spostati all'ultimo foro disponibile, e i tubi possono essere riempiti di sabbia/sabbia + acqua (qualcuno usa anche il piombo!) per evitare che la curvatubi li deformi mentre li piega.

Considerando poi che gli angoli di curvatura richiesti da un telaio di un chopper non sono in fondo così acuti, con un po' di pazienza, molto sbattimento e diverse verghe buttate via per acquisire la sensibilità necessaria (indispensabile) si può arrivare a risultati più che accettabili.

Ovviamente se usate la combo "sabbia+acqua", avrete un tubo bello compatto sì, ma dopo dovrete curarvi di asciugarlo accuratamente all'interno per evitare che arruginisca...

Ma allora qual'è lo strumento giusto da utilizzare per non diventare matti per curvare i tubi per la costruzione di un telaio di un chopper, e magari anche di un bel manubrio o di un "ape hanger", senza trasformare il garage in una spiaggia tropicale per via delle montagne di sabbia usate per riempire i tubi?

Se vi avanza qualche migliaio di euro e un po' di spazio in garage, prendetevi una bella Ercolina e vi troverete sempre bene.

Altrimenti dovrete cercare (o costruirvi) una curvatubi a compressione di tipo rotativo tipo questa (a titolo informativo in inglese si chiama "compression tube bender" o semplicemente "tube bender", mentre quella sopra è un "pipe bender" - in italiano potremmo dire più o meno che "tube" = tubolare per applicazioni meccaniche mentre "pipe" = tubo dentro cui scorre qualcosa):

Questo tipo di piegatubi manuale riesce a curvare i tubi senza deformali, e in Italia ovviamente si trova con difficoltà, mentre in USA si trovano anche a buon prezzo, se cercate con attenzione su eBay (Pro Tools e JD2 se volete un paio di marche "blasonate").

Eh sì, perchè la legnata qua arriva quando uno va a comprare le matrici... ad oggi i prezzi vanno da un minimo di circa 120 euro a un massimo di 350 euro, a seconda del modello della piegatubi, del diametro del tubo per cui sono fatte, e dell'angolo che si riesce a curvare (90°-180°).

Poi chiaramente dovete farvela spedire, insieme alle matrici dimensionate secondo il sistema metrico (e non secondo il sistema imperiale mi raccomando!), pagarci sopra la dogana ed il trasporto che essendo roba pesantuccia non è proprio proprio economico...

L'alternativa (e tanto oramai l'avevate già capito) è costruirsi qualcosa di simile da soli, a partire da una spessa verga di ferro piatto, un paio di grossi dischi di ferro e tanti, TANTI trucioli...

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