Устройство для прокатки заготовок, имеющих форму тел вращения

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения. Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства. Устройство содержит прокатные валки с криволинейной образующей, установленные наклонно к оси заготовки в опорах, размещенных в станине, вращающуюся обойму с промежуточными опорами, контактирующими с прокатными валками, и укрепленный на станине торцовый кулак, взаимодействующий с промежуточными опорами. В соответствии с изобретением станина выполнена составной из корпуса или соединенных корпусов и установленных в них с возможностью вращения и кинематически жестко связанных между собой по крайней мере двух планшайб. Последние с размещенными в них опорами валков и соединенным торцовым кулаком установлены с возможностью вращения в одном направлении относительно оси заготовки. Устройство позволяет осуществлять прокатку с достаточно высокой производительностью заготовок, имеющих форму тел вращения, практически любых диаметров и длин и обеспечивает получение точных размеров и гладкой полированной поверхности. 2 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св. СССР №468683.

В основном изобретении по авт. св. СССР № 468663, кл. В 21 Н 1/22 описано устройство для прокатки заготовок, имеющих форму тел вращения, используемое при производстве точных заготовок, имеющих форму тел вращения /винтовых фасонных профилей, калиброванного проката и труб/. Это устройство содержит прокатные валки с криволинейной образующей, установленные наклонно к оси заготовки в опорах, размещенных в станине, вращающуюся обойму с промежуточными опорами, контактирующими с прокатными валками, а также укрепленный на станине торцовый кулак, взаимодействующий с промежуточными опорами [1].

Указанное устройство позволяет осуществлять прокатку с вращением заготовки относительно своей оси в процессе прокатки с частотой, превышающей частоту вращения обоймы с промежуточными опорами в 2,5-6 раз.

Недостатками этого устройства являются невозможность прокатки заготовки без одновременного вращения ее относительно своей оси, недостаточная прочность валков вследствие размещения опор последних в станине, выполненной как единое целое, и расположения во внутренней ограниченной полости обоймы с промежуточными опорами и ограниченная частота вращения обоймы, следовательно, и скорость прокатки из-за высокой частоты вращения заготовки.

Указанные недостатки не позволяют прокатывать длинномерные заготовки диаметром свыше 20-30 мм и использовать устройство в технологических линиях, например в линии прокатных станов для одновременной калибровки и правки заготовок в потоке.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для прокатки заготовок, имеющих форму тел вращения, по авт. св. СССР №468683 станина выполнена составной из корпуса или соединенных корпусов и установленных в них с возможностью вращения и кинематически жестко связанных между собой по крайней мере двух планшайб, причем последние с размещенными в них опорами валков и соединенным торцовым кулаком установлены с возможностью вращения в одном направлении относительно оси заготовки.

Установление соответствующих частот вращения обоймы с промежуточными опорами и планшайб с прокатными валками обеспечивает прокатку заготовки с малой частотой вращения или без одновременного вращения ее относительно своей оси. Это позволяет прокатывать длинномерные заготовки и заготовки неограниченной длины из бунта с последующей резкой на мерные длины.

При прокатке без вращения заготовок соотношение частот вращения обоймы и планшайб запишется в виде

где wоб - частота вращения обоймы;

wпл - частота вращения планшайб;

d3 - диаметр прокатываемой заготовки;

d - теоретический диаметр заготовки в сечении координатной плоскостью z'=0 /фиг.1/;

a - теоретический радиус валка в сечении плоскостью, проходящей через начало координат O' перпендикулярно к оси валка, причем начало координат совмещено с точкой оси заготовки, находящейся на кратчайшем расстоянии от оси валков.

Величины d и а можно вычислять по формулам, приведенным в работе [2].

В этом случае предельная частота вращения обоймы и планшайб ограничивается прочностью устройства, что позволяет увеличить скорость прокатки и использовать устройство в технологических линиях для обработки заготовок в потоке.

Размещение опор валков в составной станине и вне полости обоймы позволяет увеличить размеры валков, что повышает прочность последних и обеспечивает прокатку заготовок практически любого диаметра.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, на фиг.2 - кинематическая схема этого устройства.

Устройство содержит прокатные валки 1, установленные в опорах 2, размещенных в планшайбах 3 и 4 и зафиксированных крестовинами 5 и 6. Оси валков 1 расположены наклонно к оси заготовки по прямолинейным образующим однополостного гиперболоида. Планшайбы 3 и 4 укреплены на ступице зубчатых колес 7, установленных с возможностью вращения в корпусе 8 на подшипниках качения 9, причем планшайба 4 укреплена при помощи переходного кольца 10. 11 и 12 - крышки подшипниковых узлов, предназначенные для осевой фиксации подшипников 9 и восприятия осевых нагрузок.

Обойма 13, выполненная в виде зубчатого колеса, установлена в ступицах зубчатых колес 7 на подшипниках скольжения 14 и расположена в полости корпуса 8, ограниченной c торцов планшайбами 3 и 4. В обойме 13 размещены промежуточные опоры 15 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси заготовки в цилиндрических направляющих 16 и 17. Цилиндрические направляющие 17 закреплены в обойме 13 и фигурной крышке обоймы 18. В этих направляющих расположены пружины сжатия /на чертеже не показаны/, взаимодействующие посредством тяг 19 с промежуточными опорами 15.

Контактирующая с прокатными валками поверхность S промежуточных опор 15 образована перемещением вдоль винтовой линии, лежащей на цилиндре, плоской кривой, заданной в координатах z'-x' /фиг.1/ уравнением

где α2 и αB - углы наклона оси валка к оси заготовки в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно.

При расположении оси валка к оси заготовки в горизонтальной и вертикальной плоскостях существует плоскость, проходящая через ось абсцисс /ось o'z'/ параллельно оси валка. Угол между проекцией оси валка на эту плоскость и осью абсцисс равен углу α.

Шаг винтовой линии, лежащей на цилиндре, определяется по формуле

где L - шаг винтовой линии.

Калибрующая зона устройства, образованная вращением валков вокруг оси заготовки, расположена по оси абсцисс в интервале от - lk до 2lk, а конечная контактная точка поверхности S промежуточных опор 15 - от координатной плоскости z'=0 на расстоянии от -Ln до 2lk+Δln, где lk - длина калибрующей зоны, Ln -перемещение промежуточных опор при вращении обоймы. Δln - перемещение промежуточных опор при настройке устройства на минимальный диаметр заготовки.

На промежуточных опорах 15 установлены ролики 20 и 21, взаимодействующие с торцовыми кулаком 22 и копиром 23, укрепленными в кольцеобразной коробке 24, причем торцовый копир 23 укреплен при помощи крышки коробки 25. Кольцеобразная коробка 24 размещена в полости планшайбы 4 и соединена с последней при помощи призматических скользящих шпонок /на чертеже не показаны/ и резьбового соединения, осуществленного непосредственным свинчиванием коробки 24, зубчатого колеса 26 и зубчатого колеса 7 с переходным кольцом 10. На внешней и внутренней поверхностях ступицы зубчатого колеса 26 нарезаны резьбы правого и левого направлений.

Планшайбы 3 и 4 кинематически связаны между собой посредством зубчатых колес 7, на ступице которых они укреплены, и шестерен 27, насаженных на один вал 28. Обойма 13 кинематически связана с планшайбами 3 и 4 посредством шестерни 29, насаженной также на вал 28. Зубчатые передачи размещены в полости корпуса 8 /фиг.2/ и обеспечены смазкой из масляной ванны.

В отличии от работы устройства по основному изобретению [1] в предлагаемом устройстве обойма 13 с промежуточными опорами 15 на подшипниках 14 и планшайбы 3 и 4 с валками 1 и торцовыми кулаком 22 и копиром 23 на подшипниках 9 вращаются в одном направлении, причем частота вращения обоймы установлена больше частоты вращения планшайб и определяется из соотношения (1).

Вращательное движение обойме 13 передается от вала 28 посредством шестерни 29, а планшайбам 3 и 4 - посредством шестерен 27 и зубчатых колес 7. Геометрические параметры зубчатых зацеплений колес 7 с шестернями 27 одинаковые, что обеспечивает одинаковую частоту вращения планшайб 3 и 4. Жесткая кинематическая связь между планшайбами 3 и 4 позволяет взаимно синхронизировать вращение планшайб относительно оси заготовки и тем самым с достаточной точностью поддерживать заданное угловое смещение опор валков.

Торцовый копир 23 воспринимает динамическую осевую нагрузку и ограничивает в заданном диапазоне перемещение роликов 21.

В процессе прокатки заготовка при dз=dзр не вращается относительно своей оси, при dз>dзр вращается с малой частотой в направлении вращения обоймы и планшайб, а при dз<dзр - в противоположном направлении, где dзр - расчетный диаметр заготовки.

Вращение обоймы может осуществляться с помощью отдельного привода, что позволит устанавливать частоты вращения обоймы и планшайб в зависимости от диаметра прокатываемой заготовки.

Настройка устройства на требуемый диаметр заготовки осуществляется вращением зубчатого колеса 26, при этом кольцеобразная коробка 24 с торцовым кулаком 22 и промежуточные опоры 15 перемещаются вдоль оси заготовки, а опоры 2 с валками 1, которые пожимаются к поверхности промежуточных опор пружинами /на чертеже не показаны/, - в радиальном направлении.

Возможны следующие варианты выполнения устройства.

Вариант 1. Станина выполнена составной из трех соосно соединенных корпусов и установленных в крайних из них планшайб, а торцовый кулак и обойма с промежуточными опорами размещены в среднем корпусе, при этом торцовый кулак соединен с планшайбой. Такое конструктивное решение позволяет уменьшить диаметр опор планшайб, что важно при высокой частоте вращения последних.

Вариант 2. Опоры валков размещены в планшайбах с возможностью перемещения вдоль оси заготовки, а торцовый кулак соединен с планшайбой, например, с помощью болтов. Это упрощает конструкцию узла соединения торцового кулака.

Работоспособность и высокая жесткость устройства по авт. св. СССР №468683 подтверждены промышленными испытаниями на предприятиях ОАО "Ижмаш" и ОАО "КамАЗ".

Предлагаемое устройство позволяет прокатывать с достаточно высокой производительностью /расчетная скорость прокатки до 1,5 м/с/ заготовки, имеющие форму тел вращения, практически любых диаметров и длин и обеспечивает получение точных размеров и гладкой полированной поверхности.

Список литературы

1. Авторское свидетельство СССР №468683, М. кл.3 В 21 Н 1/22 от 04.06.1973.

2. Абдульманов Ф. З. Расчет оптимальных геометрических параметров основных деталей устройств для прокатки заготовок, имеющих форму тел вращения. - Москва: Центральным научно-исследовательским институтом информации и технико-экономических исследований рукопись депонирована в справочно-информационном фонде в 1984 г., №223.

Устройство для прокатки заготовок, имеющих форму тел вращения, содержащее прокатные валки с криволинейной образующей, установленные наклонно к оси заготовки в опорах, размещенных в станине, вращающуюся обойму с промежуточными опорами, контактирующими с прокатными валками, а также укрепленный на станине торцовый кулак, взаимодействующий с промежуточными опорами, отличающееся тем, что станина выполнена составной из корпуса или соединенных корпусов и установленных в них с возможностью вращения и кинематически жестко связанных между собой по крайней мере двух планшайб, причем последние с размещенными в них опорами валков и присоединенным торцевым кулаком установлены с возможностью вращения в одном направлении относительно оси заготовки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением в холодном состоянии и может быть использовано в машиностроении для профильного раскатывания деталей с осесимметричным поперечным сечением.

Изобретение относится к обработке металлов давлением в холодном состоянии и может быть использовано для профильного раскатывания деталей с осесимметричным поперечным сечением, например шлицев, зубьев, многогранников, цилиндров, конусов, фасонных поверхностей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением ,в частности, к производству осессимметричных деталей торцовой раскаткой. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей типа шпилек, валов, осей, торсионов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве заготовок, имеющих форму тел вращения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологическим операциям механической обработки деталей типа конических и фасонных роликов, колец высокоточных подшипников

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления втулок

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения металлических втулок

Изобретение относится к устройствам для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей тел вращения сложного профиля. Устройство содержит клиновой ролик с выпуклой образующей рабочего профиля и переменной кривизной в его осевом сечении и рычажный силовой пружинный механизм прижима ролика к детали. Клиновой ролик выполнен с рабочим профилем, обеспечивающим постоянство среднего угла φ вдавливания ролика в обрабатываемую поверхность тела вращения сложного профиля, причем φ=5°. В результате повышается производительность обработки и качество обработанной поверхности. 9 ил.

Изобретение относится к ролику накатного инструмента. Ролик расположен в корпусе на болте между головкой болта и крышкой с возможностью свободного вращения. Корпус имеет выемку для накатного инструмента, зажим для головки болта и зажим для крышки. Зажим для головки болта выполнен в виде поверхности разъема усеченного конуса и имеет хомут, расположенный концентрично к оси вращения рабочего ролика. Зажим для крышки выполнен в виде поверхности разъема кругового цилиндра. В результате обеспечивается возможность быстрой смены ролика. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для упрочнения металлических трубных изделий. Устройство содержит оправку и роликовую матрицу. Роликовая матрица установлена с возможностью вращения и линейного возвратно-поступательного перемещения относительно оси оправки. Роликовая матрица содержит по меньшей мере два ролика, установленных с возможностью вращения вокруг своих осей. Один из роликов выполнен с участком большего диаметра, расположенным посередине рабочего участка ролика, а ширина рабочего участка ролика по меньшей мере в пять раз превышает ширину его участка большего диаметра. Оправка выполнена в виде калибра длиной не меньшей, чем длина рабочей части ролика, и установлена с возможностью синхронного осевого перемещения совместно с осевым перемещением роликовой матрицы. В результате расширяется номенклатура получаемых трубных изделий. 1 ил., 1 пр.

Устройство относится к упрочнению металлических втулок. Устройство содержит оправку и роликовую матрицу, установленную с возможностью вращения и относительного осевого возвратно-поступательного перемещения вдоль оси оправки. Роликовая матрица содержит по меньшей мере два ролика, установленных с возможностью вращения вокруг своей оси и имеющих участок большего диаметра. Ролики выполнены с по меньшей мере двумя участками большего диаметра, расположенными на расстоянии друг от друга, превышающем две ширины участка большего диаметра. В результате повышается производительность упрочняющей обработки. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к упрочнению металлических втулок. Осуществляют фиксацию торцов полой заготовки. Вращают полую заготовку. Нагревают внутреннюю поверхность полой заготовки до температуры, не достигающей температуры рекристаллизации материала заготовки. Осуществляют обкатку ее наружной поверхности путем возвратно-поступательного осевого перемещения роликовой матрицы. Используют роликовую матрицу, состоящую из одного или более роликов, один из которых имеет участок большего диаметра. В результате обеспечивается увеличение глубины упрочненной зоны заготовки. 1 ил., 1 пр.
Наверх