ИНСТРУМЕНТ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ НОЖНИЦ Российский патент 1995 года по МПК B23D35/00 B23D23/00 

Изобретение относится к производству фасонных профилей корытообразного сечения, а именно к конструкциям ножей ножниц холодной резки с верхним резом, предназначенных для порезки профилей преимущественно швеллерного типа, и может быть использовано в ножницах холодной резки сортового проката на участках отделки сортовых прокатных станов.

Известен инструмент параллельных ножниц, выполненный в виде двух ножей с передними углами γ равными нулю, и углом резания δ верхнего подвижного ножа, равным 90^о [1]
Недостатком известного инструмента является снижение качества реза из-за смятия фланцев профиля при порезке.

В качестве прототипа принят инструмент параллельных ножниц для резки фасонных профилей корытообразного сечения, выполненный в виде двух ножей с режущей кромкой нижнего неподвижного ножа, идентичной соответствующему контуру поперечного сечения разрезаемого профиля [2]
Недостатком известного инструмента является снижение качества реза из-за образования наплывов на фланцах профиля. Указанные наплывы образуются во время третьей стадии процесса резания скалывания (отрыва) оставшейся неразрезной части сечения, происходящей после первых двух стадий: вмятия ножей в металл и собственно резания (сдвига металла по плоскости резания).

Цель изобретения повышение качества реза.

Задача изобретения состоит в предотвращении образования наплывов на фланцах профиля на стадии скалывания неразрезанной части сечения профиля путем компенсации факторов, вызывающих эти наплывы.

Поставленная цель достигается тем, что в инструменте параллельных ножниц для резки фасонных профилей корытообразного сечения, выполненном в виде двух ножей с передними углами γ равными нулю, режущей кромкой нижнего неподвижного ножа, идентичной соответствующему контуру поперечного сечения разрезаемого профиля, и углом резания δ верхнего подвижного ножа, равным 90^о, нижний неподвижный нож выполнен с отношением заднего угла α к углу резания δ равным α/δ 0,06 0,20.

На фиг.1 представлена форма наплыва, образующегося при разрезании швеллерного профиля известным инструментом ножниц; на фиг.2 профиль нижнего неподвижного ножа (вид спереди) для порезки швеллерного проката; на фиг.3 взаимное расположение верхнего и нижнего ножей (вид сбоку), где α_в 0 и α_н 5 15^о задние углы; δ_в 90^о и δ _н75-85^о углы резания; γ_в=γ_н 0 передние углы, соответственно, верхние и нижние.

Инструмент параллельных ножниц с верхним резом для резки фасонных профилей корытообразного сечения выполнен в виде верхнего подвижного 1 и нижнего неподвижного 2 ножей, режущие кромки которых параллельны плоскости М-М, перпендикулярной плоскости реза N-N, т.е. с передними углами, равными нулю γ_в= γ_н 0. Режущая кромка нижнего неподвижного ножа 2 идентична контуру поперечного сечения разрезаемого профиля 3. Угол реза δ_в верхнего подвижного ножа 1 выполнен равным 90^о, в этом случае задний угол α_в верхнего ножа равен нулю, а его боковая кромка совпадает с плоскостью реза N-N.

Угол резания δ _н нижнего неподвижного ножа 2 выполнен равным 75.85^о, при этом его задний угол α_н между его боковой кромкой и плоскостью реза N-N составляет 5.15^о. Принимая во внимание то, что γ _н= 0, а α_н+γ_н+ δ_н 90^о, отношение заднего угла α_н к углу резания δ_н в этом случае составляет α_н/δ_н 0,06. 0,20.

Процесс резания металла на параллельных ножницах условно можно разделить на три этапа: вмятие ножей в металл; собственно резание, скалывание оставшейся неразрезанной части сечения.

На стадии резания металл профиля упрочняется по мере проникновения ножей в его сечение. Упрочнение металла при разрезке стенки фасонного профиля не сказывается сколь-нибудь значительно на качестве резки. При резке же фланцев профиля по мере его упрочнения металла создаются условия для отклонения боковой грани верхнего ножа 1 от плоскости реза N-N.

Указанное отклонение в случае выполнения задних углов равными нулю α_в=α_н 0 приведет к образованию на торцовой поверхности фланцев профиля наплывов, снижающих качество реза, в частности, и готового проката в целом.

Выполнение нижнего ножа с отношением α_н/δ_н 0,06.0,20, т.е. при α_н+δ_н 90^о с задним углом α_н равным 5.15^о и углом резания δ_н равным 75.85^о, компенсирует факторы, снижающие качество реза: упрочнение металла в зоне плоскости реза и вызванное этим отклонение боковой кромки верхнего ножа от этой плоскости, а также некоторое отклонение разрезаемого профиля от плоскости М-М, перпендикулярной плоскости реза, на стадии вмятия ножей в металл.

Выполнение нижнего ножа с отношением α_н/δ_н < 0,06, т.е. при α_н< 5^о, а δ_н > 85^о не позволит полностью компенсировать указанные факторы, и качество реза будет неудовлетворительным из-за образования упомянутых наплывов. Выполнение же нижнего ножа с отношением α_н/δ_н > 0,20, т.е. при α_н > 15^о, а δ_н < 75^о, с одной стороны, снизит стойкость нижнего ножа из-за опасности скола его режущей кромки в зоне, близкой к плоскости реза N-N, с другой стороны, также ухудшает качество реза из-за непредсказуемости направления скола оставшейся неразрезанной части сечения фланцев у их вершин.

Заявленный инструмент опробован на участке отделки проката, оборудованного параллельными ножницами с верхним резом, непрерывного мелкосортно-проволочного стана 320-150, в процессе проведения экспериментальных исследований, направленных на повышение качества реза. Исследования выполнялись с соблюдением критериев подобия при порезке швеллера N 6, 5 горячекатаного и термически упрочненного из углеродистой стали, позволяющим охватить заявляемыми диапазонами углов нижнего ножа "легкую" часть сортамента фасонных профилей корытообразного сечения, в частности, швеллеров N 5-10 с различными характеристиками механических свойств (горячекатаных и термоупрочненных).

Анализ результатов исследований показал, что при порезке мелких горячекатаных профилей нижний нож следует выполнять с отношением α_н/δ_н ближе к нижней границе заявляемого диапазона, т.е. с α_н/δ_н ближе к 0,06; при порезке более крупных профилей, в том числе, термически упрочненных отношение α_н/δ_н стремится к верхней границе заявляемого диапазона, т.е. α_н/δ_н ->> 0,20.

Так, выполнение нижнего ножа с α_н < 5^о, а δ_н > 85^о или с отношением α_н/δ_н < 0,06 при порезке горячекатаного швеллера N 5 не позволит компенсировать упрочнение металла в зоне плоскости реза и приведет к образованию наплывов на торцовой поверхности фланцев профиля, ухудшающих товарный вид готового проката.

Выполнение нижнего ножа с отношением α_н/δ_н > 0,20, т.е. с α_н > 15^о, а δ_н < 75^о при порезке термически упрочненного швеллера N 10 приведет к быстрому выходу из строя нижнего ножа по причине скола его режущей кромки в зоне плоскости реза N-N, а при порезке горячекатаных швеллеров может ухудшить качество реза из-за отклонения направления скола на третьей стадии процесса резания от плоскости реза в ту или другую сторону.

Выполнение нижнего ножа с отношением α_н/δ_н 0,06 (углы α_н 5^о, а δ_н 85^о) целесообразно при порезке мелких горячекатанных профилей, а с отношением α_н/δ_н 0,20, т.е. с углами α_н= 15^о, а δ_н=75^о при порезке крупных термически упрочненных фасонных профилей корытообразного сечения мелкосортной части сортамента этих профилей.

Эксперименты показали, что оптимум отношения углов α_н/δ_н при порезке горячекатаного швеллера N 6,5 составляет 0,097, т.е. α_н= 8^o; δ_н 82^о.

Таким образом, реализация предлагаемого технического решения за счет выполнения нижнего ножа с отношением углов α_н/δ_н 0,06 0,20 позволяет повысить качество реза, обеспечивая плоскую поверхность торца проката фасонного профиля корытообразного сечения за счет компенсации ряда факторов, вызывающих образование наплывов на торцах фланцев при разрезке.

Реализация предложения в условиях стана 320/150 БМЗ позволит уменьшить количество вторых сортов и брака при производстве швеллеров на 5-8%

Использование: производство фасонных профилей корытообразного сечения, конструкции ножей ножниц холодной резки с верхним резом, преимущественно профилей швеллерного типа. Сущность изобретения: инструмент параллельных ножниц с верхним резом для резки фасонных профилей корытообразного сечения содержит подвижный верхний 1 и неподвижный нижний 2 ножи, их режущие кромки которых параллельны плоскости, перпендикулярной плоскости реза, а передние углы равны нулю. Режущая кромка нижнего ножа 2 идентична контуру поперечного сечения разрезаемого профиля 3. Угол резания подвижного верхнего ножа 1 выполнен равным 90°. Отношение заднего угла нижнего ножа 2 к его углу резания составляет 0,06 0,20. 3 ил.

ИНСТРУМЕНТ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ НОЖНИЦ для резки фасонных профилей корытообразного сечения, содержащий верхний подвижный и нижний ножи, при этом режущая кромка нижнего ножа идентична контуру поперечного сечения разрезаемого профиля, отличающийся тем, что, с целью повышения качества, нижний нож выполнен с отношением заднего угла к углу резания, равным 0,06 0,20, и установлен неподвижно, верхний подвижный нож выполнен с углом резания 90^o, при этом оба ножа выполнены с передними углами, равными нулю.