Устройство для резки, преимущественно цилиндрических заготовок и труб

 

Изобретение может быть использовано в линиях непрерывных трубосварочных и профилегибочных агрегатов. Устройство включает станину с приводным шпинделем и вращающийся корпус. С последними кинематически связаны кривошипы, на которых смонтированы режущие инструменты. В приводном шпинделе расположены по крайней мере две консольные вал-шестерни, находящиеся в зацеплении с зубчатым венцом, закрепленным на внутренней поверхности станины. На консолях вал-шестерен установлены кривошипы. Кинематическая связь кривошипов с приводным шпинделем и вращающимся корпусом выполнена в виде жестко закрепленных в последнем штырей с прямоугольными ползунами, установленными с возможностью перемещения в пазах, выполненных в кривошипах. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность устройства, повысить качество резки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к устройствам для резки, преимущественно цилиндрических заготовок и труб, на мерные длины, и может быть использовано в линиях высокопроизводительных непрерывных трубосварочных и профилегибочных агрегатов для резки движущегося проката.

Известно устройство для резки труб (см. а.с. СССР 1134310 кл. В 23 В 21/08). Это устройство содержит корпус, на внутренней поверхности которого выполнен зубчатый венец, планшайбу, связанную приводным валом, оси, закрепленные в планшайбе параллельно приводному валу, шестерни, установленные на осях с возможностью взаимодействия с зубчатым венцом, держатели, установленные на осях с возможностью поворота на несущие шпиндели с режущими дисковыми ножами, пальцы, диаметрально закрепленные на втулке, связанный с планшайбой диск со ступицей, в которой выполнены наклонные к ее образующей пазы под пальцы втулки, дополнительные пальцы, закрепленные на планшайбе параллельно приводному валу, и ролики, установленные на шпинделях, при этом на диске выполнены прямолинейные пазы под пальцы планшайбы и криволинейные пазы под ролики шпинделей.

Недостатком данного устройства является низкий уровень надежности конструкции из-за наличия пространственных пазов на ступице и радиусных пазов на дисках планшайбы с точечными контактами соответственно с пальцем и роликами. Пазы в механизме радиальной подачи, кроме того, ограничивают величину хода режущего инструмента, а также величину передаваемого усилия. Наличие в планшайбе, только одной подшипниковой опоры резко увеличивает величину как радиальных, так и торцовых биений всех вращающихся элементов, что отрицательно сказывается на их надежности.

Другим недостатком данного устройства является недостаточное качество реза в части точности и чистоты.

Кроме того, в устройстве на вращающихся валиках можно закрепить только режущие диски и дисковые фрезы, что сужает технологические возможности в части использования другого режущего инструмента.

Из известных устройствах для резки цилиндрических заготовок и труб наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в а.с. СССР 509355, кл. В 23 В 19/00.

Это устройство содержит станину с приводным шпинделем, вращающийся корпус, режущие инструменты, смонтированные на кривошипах, кинематически связанных с приводным шпинделем и вращающимся корпусом, которые соединены между собой цепью зубчатых передач, включающей дифференциал и планетарную зубчатую передачу.

Недостаток известного устройства для резки цилиндрических заготовок и труб заключается в том, что оно имеет сложную конструкцию обусловленную наличием планетарной передачи и дифференциала, что снижает его надежность.

Другим недостатком этого устройства являются ограниченные технологические возможности как в частя разрезаемого сортамента, так как обеспечивается разрезание только круглого проката, так и качества реза, поскольку получается развальцованный конец.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства, позволяющего повысить надежность и долговечность, расширить сортамент разрезаемых изделий, улучшить качество отрезаемых торцев и обеспечить возможность снятия фасок.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для резки, преимущественная цилиндрических заготовок и труб, включающее станину с приводным шпинделем, вращающийся корпус, режущие инструменты, смонтированные на кривошипах, кинематически связанных с приводным шпинделем и вращающимся корпусом, согласно изобретению снабжено расположенными в приводном шпинделе, по крайней мере, двумя консольными вал-шестернями, а на внутренней поверхности станины закреплен зубчатый венец, находящийся в зацепление с вал-шестернями, при этом кривошипы установлены на консолях вал-шестерен и кинематическая связь кривошипов с приводным шпинделем и вращающимся корпусом выполнена в виде жестко закрепленных во вращающемся корпусе штырей с прямоугольными ползунами, установленными с возможностью перемещения в пазах, выполненных в кривошипах. Приводы вращения шпинделя и корпуса выполнены в виде электродвигателей постоянного тока с маховиками с групповой индивидуальной одного из них системами регулирования скорости вращения. Кривошипы выполнены в виде повышающих одноступенчатых цилиндрических редукторов, на быстроходных валах которых смонтированы дисковые фрезы, а тихоходные валы выполнены полыми, совмещенными о осями поворота кривошипов. Кроме того, кривошипы выполнены в виде одноплечих рычагов, смонтированных на консолях вал-шестерен посредством втулок и подшипников качения, а на свободных концах рычагов на подшипниках качения размещены дисковые ножи. Также кривошипы выполнены в виде одноплечих рычагов, установленных на консолях вал-шестерен посредством втулок и подшипников качения, а на свободных концах рычагов закреплены отрезные и фасочные резцы. На свободном конце каждого кривошипа за дисковой фрезой смонтирован держатель для крепления отрезного или фасочного резцов.

Такое конструктивное выполнение устройства для резки цилиндрических заготовок и труб позволит повысить надежность и долговечность, улучшить качество отрезаемых торцев как по форме, так и по чистоте отрезаемых поверхностей, а также позволит снять фаски на наружных диаметрах. Кроме того, предлагаемая конструкция устройства имеет широкие технологические возможности в части расширения как сортамента разрезаемых изделий (цилиндрические заготовки, цилиндрические и профильные трубы, компактные открытые и закрытые гнутые профили), так и использования различного режущего инструмента (дисковые металлические ножи, дисковые фрезы, абразивные круги, отрезные и фасочные резцы). При этом режущий инструмент может использоваться как в одном виде, так и в сочетании с другими видами.

Это достигается использованием во всех вращающихся элементах двухопорных подшипниковых узлов, так как уменьшаются торцевые и радиальные биения, уменьшаются воспринимаемые усилия, повышается качество реза и стойкость инструмента за счет использования более простых зубчатых зацеплений, так как повышается надежность и долговечность и уменьшается стоимость изготовления и эксплуатации, а также за счет модульного принципа в компановке узлов резания и боле простой кинематической связи кривошипа с приводным шпинделем и вращающимся корпусом.

Для пояснения изобретения ниже приводится пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где на фиг.1 изображено устройство для резки, преимущественно цилиндрических заготовок и труб; на фиг.2 - то же, вид по стрелке А на фиг.1; на фиг. 3 - то же, вариант выполнения кривошипа при резке изделий дисковыми ножами; на фиг.4 - то же, вид по стрелке А на фиг.1 при резке изделий отрезными резцами; на фиг. 5 - то же, вид по стрелке А на фиг.1 при резке труб дисковыми фрезами со снятием фасок на наружном диаметре.

Устройство для резки, преимущественно цилиндрических заготовок и труб, содержит станину 1, в которой на подшипниках качения 2 смонтирован приводной шпиндель 3, размешенный внутри шпинделя 3 на подшипниках качения 4 вращающийся корпус 5 с зубчатым колесом 6 и режущие инструменты 7, закрепленные на кривошипах 8, кинематически связанных с приводным шпинделем 3 и вращающимся корпусом 5.

На шпинделе 3 закреплено зубчатое колесо 9, с которым взаимодействует вал-шестерня 10, установленная на подшипниках качения 11. Вращение вал-шестерня 10 осуществляется через маховик 12 и муфту 13 от электродвигателя постоянного тока 14 с системой регулирования скорости вращения 15. Шпиндель 3 снабжен, по крайней мере, двумя консольными вал-шестернями 16, установленными на подшипниках качения 17.

На внутренней поверхности станины 1 закреплен зубчатый венец 18, который взаимодействует с двумя вал-шестернями 16.

Кривошипы 8 установлены на консолях вал-шестерен 16, а кинематическая связь кривошипов 8 с приводным шпинделем 3 и вращающимся корпусом 5 выполнена в виде жестко закрепленных во вращающемся корпусе 5 штырей 19 с прямоугольными ползунами 20, установленными с возможностью перемещения в пазах 21, выполненных в кривошипах 8. Зубчатое колесо 6, закрепленное на вращающемся корпусе 5, взаимодействует с вал-шестерней 22, установленной на подшипниках качения 23. Вращение вал-шестерни 22 осуществляется через маховик 24 и муфту 25 от электродвигателя постоянного тока 26 с системой регулирования скорости вращения 27, которая выполнена групповой для электродвигателей 14 и 26 и индивидуальной для одного из них.

Кривошипы 8 закреплены на свободных концах вал-шестерен 16 с помощью соединения 28 для передачи крутящего момента и гаек 29 и выполнены в виде повышающих одноступенчатых цилиндрических редукторов 30, на консолях быстроходных валов 31 которых крепятся дисковые фрезы 7 (фиг.1).

Кроме того, в устройстве для резки цилиндрических заготовок и труб кривошипа 8 могут быть выполнены в виде одноплечих рычагов 32, смонтированных на консолях вал-шестерен 16 с помощью втулок 33 и подшипников качения 34 (фиг. 3).

На свободных концах рычагов 32 на подшипниках качения 35 установлены оси 36 с дисковыми ножами 37.

При порезке труб на мерные длины в трубоэлектросварочных агрегатах с использованием аргонодуговой сварки на свободных концах рычагов 32 закреплены отрезные 38 и фасочные резцы 39.

При порезке труб на мерные длины в высокопроизводительных трубосварочных агрегатах с использованием высокочастотной сварки продольных швов на свободных концах кривошипов 8 в непосредственной близости за дисковыми фрезами 7 смонтированы держатели 40 для крепления фасочных 39 или отрезных 38 резцов.

В процессе резки труба удерживается зажимами 41.

Работа устройства при его использовании в высокопроизводительном трубосварочном агрегате (V_сварки=30÷120 м/мин).

В исходном положении электродвигатели 14 и 26 вращаются со строго одинаковой частотой вращения, что обеспечивается системами регулирования 15 и 27 (процессорами). При этом шпиндель 3 и вращающийся корпус 5, имея одну и ту же частоту вращения, неподвижны относительно друг друга. Кривошипы 8 отведены от разрезаемой трубы 42. После зажима поданной трубы начинается процесс резания.

Дисковые фрезы 7 вращаются, поскольку при вращении шпинделя 3 вместе с ним вращается вал-шестерни 16, обкатываясь по зубчатому венцу 18. После того как труба 42 зажата, система 27 управления электродвигателем 26 производит изменение частоты вращения этого электродвигателя. При этом происходит некоторый поворот корпуса 5 относительно шпинделя 3. Штыри 19 через ползуны 20 поворачивают кривошипы 8 на некоторый угол вокруг осей вал-шестерен 16. Благодаря этому дисковые фрезы 7, вращаясь, постепенно врезаются в тело трубы 42 и при совместном вращении вместе со шпинделем 3 вокруг его оси и оси трубы прорезают весь ее периметр. Величина радиальной подачи фрезы 7 на трубу 42 определяется системой управления 27 по заданной программе. По окончании реза к наружному диаметру трубы 42 в плоскости реза радиально перемешаются фасочные резцы 39.

После окончания реза и снятия фасок система управления 27 меняет знак изменения частоты вращения электродвигателя 26. Происходит поворот корпуса 5 относительно шпинделя 3 в обратную сторону и штыри 19 через ползуны 20 поворачивают кривошипы 8 в исходное положение, частота вращения электродвигателей 14, 26 выравнивается, труба 41 разжимается. При порезке непрерывно движущихся труб в трубоэлектросварочном агрегате устройство устанавливается на платформе с возможностью продольного перемещения от привода (не показано).

При использовании устройства в трубосварочном агрегате аргонодуговой сварки (V_сварки=0,5-10 м/мин) кривошипы 8 с дисковыми фрезами 7 и фасочными резцами 39 заменяются на кривошипы 8, выполненные в виде одноплечих рычагов 32 с отрезными 38 и фасочными 39 резцами.

Перед порезкой труб в системах управления 15, 27 электродвигателями 14, 26 заменяются программные элементы для обеспечения технологических режимов резания отрезных резцов. При этом рычаги 32 вместе с резцами 38, 39 не вращаются вокруг осей вал-шестерня 16.

При использовании устройства для резки цилиндрических заготовок оно устанавливается вместе с зажимами 41 заготовок стационарно. На консоли вал-шестерни 16 монтируются одноплечие рычаги 32 с дисковыми ножами 37 (фиг. 2).

В системах 15, 27 управления электродвигателями заменяются программные элементы для обеспечения параметров резания дисковыми ножами, которым при этом вал-шестерни крутящих моментов не передают.

Предложенное устройство для резки, преимущественно цилиндрических заготовок и труб, по сравнению с известными позволит повысить надежность и долговечность, расширить сортамент разрезаемых изделий, улучшить качество отрезаемых торцев и обеспечить возможность снятия фасок.

Формула изобретения

1. Устройство для резки, преимущественно цилиндрических заготовок и труб, включающее станину с приводным шпинделем, вращающийся корпус и режущие инструменты, смонтированные на кривошипах, кинематически связанных с приводным шпинделем и вращающимся корпусом, отличающееся тем, что оно снабжено расположенными в приводном шпинделе, по крайней мере, двумя консольными вал-шестернями, а на внутренней поверхности станины закреплен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с вал-шестернями, на консолях которых установлены кривошипы, кинематическая связь которых с приводным шпинделем и вращающимся корпусом выполнена в виде жестко закрепленных во вращающемся корпусе штырей с прямоугольными ползунами, установленными с возможностью перемещения в пазах, выполненных в кривошипах.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводы вращения шпинделя и корпуса выполнены в виде электродвигателей постоянного тока с маховиками, система регулирования скорости вращения которых выполнена групповой и индивидуальной для одного из них.

3. Устройство по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что кривошипы выполнены в виде повышающих одноступенчатых цилиндрических редукторов, на быстроходных валах которых смонтированы дисковые фрезы, а тихоходные валы выполнены полыми, и их оси совмещены с осями поворота кривошипов.

4. Устройство по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что кривошипы выполнены в виде одноплечих рычагов, смонтированных на консолях вал-шестерен посредством втулок и подшипников качения, а на свободных концах рычагов на подшипниках качения размещены дисковые ножи.

5. Устройство по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что кривошипы выполнены в виде одноплечих рычагов, смонтированных на консолях вал-шестерен посредством втулок и подшипников качения, а на свободных концах рычагов закреплены отрезные и фасовочные резцы.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на свободном конце каждого кривошипа за дисковой фрезой смонтирован держатель для крепления отрезного или фасочного резцов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5