УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1995 года по МПК B21C3/12 

Изобретение относится к трубоволочильному производству и может быть использовано при изготовлении труб с пониженной кривизной.

Известны волокодержатели, позволяющие изменять положение оси волоки для уменьшения кривизны протягиваемых труб. Например, известная конструкция [1] содержит рамку с волокой, размещенную с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси волоки, внутри другой рамки, которая, в свою очередь, имеет возможность поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной обеим названным осям. Оба поворота выполняются независимо друг от друга через червячные приводы, благодаря чему ось волоки может быть выведена в любое положение и в этом положении зафиксирована.

Недостатком данной конструкции является ее сложность ввиду наличия подшипниковых узлов и червячных передач.

Известны волокодержатели, позволяющие поворачивать ось волоки благодаря наличию в своей конструкции шаровых поверхностей. Среди них можно выделить самоцентрирующиеся волокодержатели, в которых ось волоки должна сама находить нужное положение [2] Отличительной особенностью последнего является замена трения скольжения в шаровых поверхностях трением качения.

Недостатком данной конструкции, а также других самоцентрирующихся волокодержателей является pазнокалиберная, не поддающаяся систематизации кривизна у протягиваемых труб. Это опосредовано свидетельствует об отсутствии установки волоки в нужное положение. Из-за этого самоцентрирующиеся волокодержатели распространения в практике не получили.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для установки волочильного инструмента [3] содержащее доску со сферической внутренней поверхностью и размещенную в ней обойму, имеющую наружную контактную сферическую поверхность и несущую волоку. Обойма устанавливается в нужное положение упорными винтами.

Недостатком данной конструкции является невозможность точной регулировки пространственного положения оси волоки из-за отсутствия элементов, четко выполняющих функции базы. Это объясняется тем, что при повороте обоймы каждое новое ее угловое положение требует пространственно новых точек в контакте с упорными винтами, т.е. точка контакта не только перемещается по обеим соприкасающимся поверхностям, но и меняет свое положение в пространстве. В результате нагрузка на винт может оказаться направленной не вдоль его оси, что ведет к заклиниванию. Другим недостатком является низкая надежность фиксации обоймы с волокой в волочильной доске. Это объясняется уже упомянутыми точечными контактами в паре обойма-регулировочный винт (он же фиксирующий). Точечный контакт в каждой паре неизбежен по причине того, что одна из поверхностей пары (обойма) при регулировке изменяет свое пространственное положение путем вращения относительно неподвижного центра, а другая (винт) относительно этого центра перемещается поступательно (вращение поверхности винта не меняет ее пространственного положения). Точечные контакты в креплении приводят к смятию поверхностей, появлению зазоров и, следовательно, к потере фиксации. Следует учесть, что обойма в момент выхода трубы из волоки испытывает "пиковую разгрузку", во время которой освобождается потенциальная энергия, накопленная ею при нагружении усилием волочения. Следовательно, при наличии зазоров контактные поверхности подвергаются ударным воздействиям, вызывающим их ускоренный износ.

Целью изобретения является повышение точности настройки и надежности фиксации обоймы с волокой в волочильной доске.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в устройстве для установки волочильного инструмента, включающем доску со сферической внутренней поверхностью и размещенную в ней обойму, имеющую наружную контактную сферическую поверхность и несущую волоку, согласно изобретению в доске и обойме выполнены через 90^о радиальные пазы, в которых закреплены выступающие пальцы, оси которых проходят через общий центр шаровых поверхностей, причем под выступающую часть пальца, закрепленного в доске, выполнен сквозной свободный паз в обойме, а под выступающую часть пальца, закрепленного в обойме, выполнен сквозной свободный паз в доске. Кроме того, устройство снабжено сферическими накладками, охватывающими выступающие части пальцев и прикрепленными с возможностью перемещения пальцами соответственно к внутренней поверхности обоймы или к наружной поверхности доски, выполненными шаровыми с общим центром, и накидной гайкой, навинченной на резьбовую часть обоймы соосно волоке и имеющей частично внутреннюю шаровую поверхность под контактную поверхность доски.

Благодаря пальцам и пазам любой поворот обоймы в доске делится на две составляющие повороты относительно взаимно перпендикулярных осей. Каждая из составляющих может быть осуществлена со сколь угодно высокой точностью, так как сферические поверхности могут быть притерты друг к другу. С неменьшей точностью можно контролировать любую составляющую, если снабдить устройство соответствующими шкалами и механизмами перемещения.

Благодаря сферическим накладкам фиксируются пальцы в пазах. Причем каждая фиксирует охватываемый ею палец от перемещения вдоль паза, но не от поворота. Поворот относительно оси пальца, охватываемого одной из сферических накладок, фиксирует вторая сферическая накладка. Следовательно, при снятии фиксации одной из накладок разрешается поворот вокруг оси пальца, зафиксированного в своем пазу второй сферической накладкой. Фиксация обеих сферических накладок запрещает поворот обоймы относительно волочильной доски. Однако этой фиксации недостаточно. Поскольку внутренняя шаровая поверхность волочильной доски является полусферой (для удобства сборки), то требуется фиксация и в осевом направлении. Эта фиксация является основной и осуществляется накидной гайкой, обеспечивающей постоянное поджатие обоймы к внутренней полусфере доски. После фиксации пальцев сферическими накладками накидную гайку затягивают.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство; на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 приведена схема настройки.

В волочильной доске 1 (фиг.1) размещена обойма 2 со сменной волокой 3. Обойма стопорится накидной гайкой 4. В корпус обоймы запрессован палец 5, а в волочильную доску палец 6, оси которых проходят через центр О сферической внутренней поверхности 7 доски и наружной контактной сферической поверхности 8 обоймы. В волочильной доске для пальца 5 выфрезерован сквозной паз 9, ориентированный в плоскости, содержащей ось пальца и ось 10 волочения. В обойме сделан сквозной паз 11 для пальца 6, но аналогичная плоскость его ориентировки перпендикулярна предыдущей. Запрессованные пальцы выступают из сферических поверхностей 7 и 8 и проходят через сквозные пазы 9 и 11. Выступающие из пазов части пальцев охвачены сферическими накладками 12 и 13, которые вместе с охватываемыми пальцами могут смещаться относительно наружной шаровой поверхности 14 доски и внутренней шаровой поверхности 15 обоймы и фиксироваться на этих поверхностях винтами 16 и 17. Буквой Р на фиг.3 обозначена плоскость искривления трубы 18 в направлении 19. Пазы 20 (фиг.1) служат для установки волочильной доски в люнет.

Конструкция работает следующим образом.

Путем пробного волочения определяют плоскость Р (угол θ) и направление 19 искривления трубы 18 (фиг.3). Очевидно, что ось 10 волочения и ось волоки 3 содержатся в плоскости Р. Если задать ось волоки единичным вектором, исходящим из точки О в направлении волочения, то его конец отклонен в плоскости Р от оси 10 волочения в противоположную направлению 19 сторону (точка В). Добавляя к единичному вектору B вектора (в плоскости Р), получают вектор , совпадающий по направлению с осью волочения. Если мысленно представить ось, проходящую через точку О, перпендикулярно плоскости Р, то поворот вокруг нее (волоки с обоймой) на угол α (в направлении часовой стрелки на фиг.3) приводит волоку в нужное положение. Чем больше кривизна трубы 18 в плоскости Р, тем, очевидно, больше угол α, на который нужно повернуть волоку. Как показывает опыт, между ними имеется прямая пропорциональная зависимость, Зная ее, по величине кривизны определяют угол α. Тогда
sin α; sinα cosθ; B sinα sinθ;
γ arctg arctg arctg (tgα cosθ);
β arctg arctg arctg (tgα sinθ).

На фиг. 3 видно, что поворот вектора ОВ в плоскости Р на угол α равносилен повороту обоймы 2 с волокой 3 вокруг оси пальца 6 в направлении часовой стрелки на угол β (при виде слева на ось пальца на фиг.3), сложенному с поворотом вокруг оси пальца 5 в направлении стрелки на угол γ (при виде сверху на палец на фиг.3). После отпускания гайки 4 ослабляют винты 17 и поворачивают (например, пользуясь как рычагом стержнем, вставленным в канал волоки) обойму так, чтобы ось пальца 5 на фиг.1 перемещалась по пазу 9 вправо. Контроль величины угла ведут по шкале (не показана). По достижении нужной величины (угол β) затягивают винты 17. После ослабления винтов 16 осуществляют поворот обоймы вокруг оси пальца 5. За счет паза 11, в котором находится неподвижный палец 6, ее необходимо повернуть на нужный угол по часовой стрелке на фиг.1. По завершении второго поворота затягивают болты 16 и гайку 4. Конструкция готова к работе.

Угол β и γ можно вставлять и в обратной последовательности: сначала γ затем β. Для особо тонкой подстройки конструкция может быть снабжена механизмами поворотов, например червячными парами или нажимными винтами. В последнем случае точечные контакты не столь опасны, так как основная фиксация осуществляется накидной гайкой.

Конструкция накидной гайки 4 может быть отличной от изображенной на фиг. 1 и 2. Например, сопрягаться по резьбе она может с доской, а с обоймой 2 по наружной сфере.

Использование: при изготовлении труб с пониженной кривизной. В доске со сферической внутренней поверхностью и размещенной в ней обойме, имеющей наружную контактную сферическую поверхность и несущей волоку, выполнены через 90° радиальные пазы, в которых закреплены выступающие пальцы, оси которых проходят через общий центр шаровых поверхностей. Под выступающую часть пальца, закрепленного в доске, выполнен сквозной свободный паз в обойме, а под выступающую часть пальца, закрепленного в обойме, выполнен сквозной свободный паз в доске. Выступающие части пальцев охвачены сферическими накладками, прикрепленными с возможностью перемещения пальцами соответственно к внутренней поверхности обоймы или к наружной поверхности доски, выполненными шаровыми с общим центром. На резьбовую часть обоймы навинчена накидная гайка соосно волоке, имеющая частично внутреннюю шаровую поверхность под контактную наружную поверхность доски. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, включающее доску со сферической внутренней поверхностью и размещенную в ней обойму, имеющую наружную контактную сферическую поверхность и несущую волоку, отличающееся тем, что в доске и обойме выполнены через 90^o радиальные пазы, в которых закреплены выступающие пальцы, оси которых проходят через общий центр шаровых поверхностей, причем под выступающую часть пальца, закрепленного в доске, выполнен сквозной свободный паз в обойме, а под выступающую часть пальца, закрепленного в обойме, выполнен сквозной свободный паз в доске. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено сферическими накладками, охватывающими выступающие части пальцев и прикрепленными с возможностью перемещения пальцами соответственно к внутренней поверхности обоймы или к наружной поверхности доски, выполненными шаровыми с общим центром, и накидной гайкой, навинченной на резьбовую часть обоймы соосно с волокой и имеющей частично внутреннюю шаровую поверхность под контактную наружную поверхность доски.