Способ зачистки изнутри труб с продольным сварным швом и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и касается способов и устройств, предназначенных для получения короткой стружки при снятии внутренного заусенца в трубах, полученных сваркой с продольным швом. При осуществлении способа зачистки изнутри сварного шва трубы производят относительное линейное перемещение трубы и шабровочного инструмента, расположенного внутри трубы. Внутренний заусенец вначале сшабривают непрерывно посредством неподвижного инструмента. Внутри трубы образовавшуюся стружку периодически режут посредством приводного резца. Направление вектора усилия шабрения лежит в плоскости, проходящей через ось трубы и сквозной шов трубы. В устройстве, предназначенном для осуществления способа, предусмотрены окна для отвода перерезанной стружки и инструменты с независимым приводом, которые осуществляют перерезание образовавшейся в процессе зачистки стружки. 2 с. и 11 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и касается способа и устройства, предназначенных для получения короткой стружки при снятии внутреннего заусенца в трубах, полученных по методу сварки с продольным швом.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение производительности за счет обеспечения стружкодробления в процессе обработки сварного шва трубы.

На фиг. 1 изображена первая часть устройства, разрез; на фиг. 2 - вторая часть устройства, разрез.

Способ основан на разделении процесса зачистки на два этапа: шабрение и резание, которые осуществляются отдельными инструментами, причем шабрение осуществляется непрерывно и в зависимости от скорости трубы, а резание осуществляется прерывисто. При этом направление вектора усилия шабрения лежит в плоскости, проходящей через ось трубы и через сварной шов трубы.

Процесс снятия внутреннего заусенца посредством шабровочного инструмента осуществляется стационарно после однократного ввода инструмента в наплыв, образующийся при осадке, при этом не образуются волнообразные или другие периодические отклонения геометрии, отличающиеся от идеальной формы, и отсутствует снижение стойкости инструмента, обусловленное постоянным внедрением в материал или выходом из материала.

В предложенном способе не могут возникать вертикальные поперечные колебания шабровочного инструмента, так как направление вектора усилия шабровки лежит в плоскости, которая образована осью трубы и сварным швом, вследствие чего создается такое реактивное усилие, которое действует в основном в продольном направлении параллельно штанге инструмента.

Кроме того, резание, осуществляемое независимо от скорости трубы, обеспечивает благоприятные частоты резания и тем самым такие длины стружек, которые могут регулироваться почти до сантиметрового диапазона.

Резание, происходящее попеременно встречным и попутным способами относительно направления движения трубы, а также положение вектора направления усилия резания также в плоскости, проходящей через ось трубы и сварной шов, при малых размерах трубы и при соответствующих относительно тонких штангах уменьшает опасность появления вибраций приводных масс, действующих перпендикулярно направлению обработки.

В таком случае для дальнейшего уменьшения инерционных сил, действующих в поперечном направлении, целесообразно также приводные усилия приводного ножа располагать параллельно оси трубы в плоскости, проходящей через ось трубы и через сварной шов трубы. Благодаря габаритам и конструкции инструментальных без при особо больших трубах, например, начиная с внутреннего диаметра 500 мм, поперечные колебания появляются в основном только из-за усилий шабрения или приводных усилий, при соблюдении разделения функций "шабрение" и "резание", а также при сохранении вектора направления усилия шабрения конструктивные преимущества режущего устройства можно получить только в том случае, если вектор направления усилия резания пересекает или расположен перпендикулярно плоскости, проходящей через ось трубы и через сварной шов. При этом низкие частоты резания достигаются преимущественно благодаря поперечно осциллирующему режущему инструменту. В том случае, если привод, предназначенный для получения приводного усилия, расположен внутри трубы с продольным швом, сваренной в процессе посредством электрической сварки сопротивлением, то целесообразно для предотвращения помех от индукционных токов это приводное усилие создавать пневматически или гидравлически. В случае передачи приводного усилия посредством штанги и/или винтов, действующих параллельно борштанге, электрический привод можно просто располагать снаружи трубы.

В устройстве, в несущей раме, выполненной в форме съемного коробообразного профиля, интегрируется шабровочный инструмент и режущее устройство, причем несущая рама и режущее устройство имеют окна и выемки для отвода стружки, так что при соблюдении разделения функций "шабрения" и "резания" может осуществляться быстрая и беспроблемная смена инструментов, осуществляемая посредством замены всей несущей рамы. Кроме того, благодаря тому, что режущее устройство перемещается параллельно оси трубы, устраняются в рабочем состоянии инерционные ускорения, перпендикулярные шабровочному устройству.

Для труб большого диаметра предпочтительно привод располагать вне трубы, так как в таком случае имеется хорошая доступность.

Особенно простое исполнение привода, пригодное для толстостенных труб, изготавливаемых с большими допускаемыми отклонениями геометрии в диапазоне шабрения, достигается благодаря приводу с фрикционным диском, расположенным внутри трубы.

Конструкция и функционирование устройства описывается подробно на одном возможном примере исполнения.

На фиг. 1 и 2 показано предложенное устройство, расположенное внутри трубы.

Устройство плавающе базируется в направляющей штанги 2 посредством расположенных в боковых щеках несущей рамы 3, опорных осей 4 и 5. Для этого направляющая штанга 2 со своего конца, расположенного спереди по направлению 6 движения трубы, имеет продольный шлиц 7, а также выемки 8 и 9 в своих боковых щеках 10 и 11, которые предназначены для базирования опорных осей 4 и 5. Таким образом, вся несущая рама может качаться на угол 6^о и посредством поворачивающихся копировальных роликов 12 и 13 может беспроблемно фиксироваться в положении, параллельном поверхности трубы, после настройки рабочего состояния и настройки касания копировальных роликов 12 и 13 внутренней стороны трубы. Труба 1 показана разрезанной по середине сварного шва, причем не представленный сварной шов соответствует верхней поверхности разреза. Несущая рама 3 в нижней части имеет продольное окно 14, которое в основном ограничено нижней перемычкой 15 и двумя поперечными средними перемычками 16 и 17. В нижней перемычке 15 расположено окно 18 для отвода стружки.

Расположенный параллельно оси трубы 19 резцедержатель 20, перемещаемый внутри продольного окна 14, имеет две выемки 21 и 22 для отвода стружки, а также поперечный паз 23, расположенный между этими выемками и предназначенный для базирования нижнего резца 24, осуществляющего резание с обеих сторон. Резцедержатель 20 со своего конца, противо- положного направляющей штанге 2, имеет устройства 25 и 26, предназначенные для крепления поводка 27. В приведенном примере речь идет о подробно не представленном сквозном отверстии, которое предназначено для размещения винтов с цилиндрической головкой, которые ввинчиваются в соответствующие резьбовые отверстия, расположенные на нижней стороне поводка 27. В средней перемычке 17, расположенной между копировальными роликами 12 и 13, размещенными перед и после точки шабрения 28 вдоль направления 6 движения трубы расположен шабровочный резец 29, который базируется и фиксируется посредством базирующих и фиксирующих устройств и который настраивается на требуемую глубину шабрения. Средняя перемычка 17 относится к несущей раме 3. В представленном примере исполнения эти устройства выполнены из плиты основания 30, установочного винта 31 и регулировочного винта 32, предназначенного для установки глубины. Выемка 33 между обеими средними перемычками 16 и 17 также предназначена для отвода стружки; выемка 34 предназначена не только для базирования копировальных роликов, но и для манипулирования, например, для поворота фиксирующего винта 31 при смене инструмента.

В нижней части средней перемычки 16 и 17 расположены соответствующие поперечные пазы 35 и 36, предназначенные для базирования верхних резцов 37 и 38. Базирующая чашеобразная деталь 39 на заднем конце направляющей штанги 2 жестко сварена с ее боковыми щеками 10 и 11. Базирующая чашеобразная деталь 39 имеет ступенчатое сквозное отверстие 40, а также продольный паз 41, предназначенный для направления поводка 27 и связанного с ним резцедержателя 20. Линейный привод 42, закрепленный на заднем конце базирующей чашеобразной детали (в данном случае линейный привод выполнен в виде гидравлического цилиндра), имеет подающую штангу 43, которая выступает через сквозное отверстие 40 против направления 6 движения трубы и которая имеет резьбу 44, посредством которой привинчивается фланец 45. Круглый фланец 45 входит под кулачки 46 поводка 27 с зазором, необходимым для обеспечения самоустанавливающегося качания несущей рамы 3. Необходимые трубопроводы для линейного привода 42, питаемого от наружной станции, не показаны.

В стационарном рабочем состоянии внутренний наплыв непрерывно ошабривается в точке 28 шабрения посредством шабровочного резца 29 и стружка проходит через выемки 33 и 21, а также через окно 18 в нижнюю половину трубы ударяется тотчас в нижнюю стенку трубы и подхватывается там трубой, помещаемой в направлении 6. После определенного интервала времени, зависящего каждый раз от требуемой длины стружки, включается гидравлический цилиндр 42 двойного действия и через направляющую штангу 43 вытягивает фланец 44, а посредством поводка 27 перемещает резцедержатель 20 в направлении 6 движения трубы до тех пор, пока выемка 22 не будет расположена в том месте, где перед этим находилась выемка 21. В таком процессе сходящая стружка отрезается резцами 37 и 24. Отрезанная стружка отводится назад посредством движения трубы, в то время, как последующая cшабренная стружка проходит через выемки 33 и 22, а также через окно 18.

Через определенный интервал времени привод 42, включенный в этот момент в противоположное направление, вновь перемещает резцедержатель 20 в первоначальное положение, причем при этом стружка отрезается посредством резцов 38 и 24, а стружка, образующаяся в дальнейшем, вновь проходит через выемки 33 и 21, а также через окно 18. В зависимости от предварительно настроенного интервала времени и тем самым в зависимости от частоты резания получают стружку длиной, которая может быть в сантиметровом, дециметровом или метровом диапазонах, причем такая стружка после разрезки трубы просто выдувается и без дальнейшей обработки может использоваться вторично в качестве присадки шрота при загрузке доменных печей. (56) Патент ФРГ N 3219369, кл. B 21 C 37/30, 1984.

Формула изобретения

1. Способ зачистки изнутри труб с продольным сварным швом, при котором осуществляют относительное линейное перемещение трубы и шабровочного инструмента, расположенного в трубе, отличающийся тем, что внутренний заусенец вначале сшабривают непрерывно посредством неподвижного инструмента, а затем в трубе образовавшуюся стружку периодически режут посредством приводного резца, причем направление вектора усилия шабрения располагают в плоскости, проходящей через ось трубы и сварной шов трубы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шабрение осуществляют в зависимости от скорости перемещения трубы, а резание резцом осуществляют со скоростью, не зависимой от скорости перемещения трубы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резание осуществляют попеременно попутно и встречно направлению движения трубы, а направление вектора усилия резания расположено в плоскости, проходящей через ось трубы и сварной шов трубы.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резание осуществляют с поперечной осцилляцией относительно направления движения трубы, а вектор усилия резания пересекает плоскость, проходящую через ось трубы и сварной шов трубы.

5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что направление приводного усилия приводного резца расположено параллельно оси трубы и лежит в плоскости, проходящей через ось трубы и сварной шов трубы.

6. Устройство для зачистки изнутри труб с продольным сварным швом, содержащее шабровочный инструмент, установленный с возможностью расположения в трубе, сваренной посредством продольного шва, за точкой сварки и фиксирующийся на несущей раме и направляющей штанге с базирующим кронштейном, установленным с возможностью закрепления вне еще не сваренной трубы перед точкой сварки, причем в верхней части несущей рамы перед точкой шабрения и после нее в направлении движения трубы установлены с возможностью вращения и выступающие за край рамы копировальные ролики, отличающееся тем, что несущая рама выполнена в виде съемного коробообразного профиля с направляющими устройствами, предназначенными для установки с возможностью перемещения введенного в устройство резцового блока, при этом в несущей раме и резцовом блоке выполнены окна и выемки для отвода стружки.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что резцовый блок установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси трубы.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что на конце направляющей штанги, заднем относительно направления движения трубы, выполнен продольный паз с боковыми щеками, предназначенный для базирования несущей рамы, причем несущая рама установлена с возможностью поворота в боковых осях, расположенных в выемках, выполненных в боковых щеках продольного паза направляющих штанги.

9. Устройство по пп. 7 и 8, отличающееся тем, что направляющее устройство выполнено в виде продольного окна параллельно оси трубы в нижней части несущей рамы, ограниченного нижней и двумя средними перемычками, при этом резцовый блок выполнен в виде резцедержателя, соответствующего внутреннему контуру направляющего устройства, причем на резцедержателе в месте, расположенном у окна и между выемками резцедержателя, выполнен поперечный паз, предназначенный для базирования нижнего резца, а в месте расположения средних перемычек несущей рамы по направлению движения трубы перед выемкой и за ней выполнены два поперечных паза для базирования двух верхних резцов.

10. Устройство по пп. 7 - 9, отличающееся тем, что несущая рама снабжена базирующими и фиксирующими элементами, предназначенными для базирования шабровочного резца, выступающего за верхний край несущей рамы, при этом в несущей раме выполнена выемка, предназначенная для обеспечения регулировки шабровочного резца.

11. Устройство по пп. 7 - 10, отличающееся тем, что на резцовом блоке на конце, противоположном направляющей штанге, выполнен крепежный элемент, предназначенный для базирования поводка, а за несущей рамой в направлении движения трубы на конце направляющей штанги выполнен базирующий чашеобразный элемент со ступенчатым сквозным отверстием и продольным пазом, жестко связанный с направляющей штангой и предназначенный для базирования расположенного с одной стороны линейного привода с подающей штангой с резьбой, выступающей через сквозное отверстие, выполненное в чашеобразном элементе, причем подающая штанга связана с резцовым блоком посредством фланца и поводка, установленного в продольном пазу.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что линейный привод выполнен в виде гидравлического цилиндра.

13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что линейный привод выполнен в виде пневматического цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2