СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКОЙ Российский патент 1997 года по МПК B21D22/14 B21D22/16 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а более конкретно к способам ротационной вытяжки предварительно нагретой заготовки из труднодеформируемых металлов и сплавов для получения деталей сложной конфигурации типа полусфер, конусов или сочетания этих поверхностей вращения.

Известен способ ротационного выдавливания конических деталей из плоских заготовок, в котором выдавливание осуществляют при движении ролика во взаимно перпендикулярных направлениях: одно вдоль оси оправки, другое - перпендикулярно оси оправки [1]
Недостатком указанного способа является сложность обеспечения необходимой жесткости конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ ротационной вытяжки полых деталей с фланцем, включающий ротационную вытяжку оболочки и формообразование фланца детали циклическим перемещением давильного инструмента по траектории, направленной под углом к оси обработки, при этом в процессе движения по траектории изменяется угол наклона инструмента [2]
Недостатком указанного выше способа являются ограниченные технологические возможности, например, в части ротационной вытяжки толстостенных заготовок из труднодеформируемых сплавов, т.к. проведение деформирования со значительным слоем перемещаемого металла и одновременной реализации сложного перемещения раскатного ролика требует обеспечения высокой жесткости конструкции.

В основу настоящего изобретения поставлена задача расширения технологических возможностей способа в части ротационной вытяжки толстостенных заготовок из труднодеформируемых сплавов путем организации деформирования с менее жесткими требованиями к кинематической и силовой схемам устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения деталей сложной формы, включающем установку заготовки на вращающуюся оправку, относительное осевое перемещение инструмента, деформирование при движении инструмента с изменением угла наклона его относительно оси оправки, согласно изобретению деформированию подвергают предварительно нагретую заготовку, относительное осевое перемещение инструмента осуществляют при движении оправки вдоль оси по направлению к инструменту, а угол между осью вращения инструмента и осью оправки уменьшают относительно его первоначального положения.

Возможность решения поставленной задачи обусловлена тем, что сложное движение одного органа заменено на сумму простых движений нескольких органов, организовать и контролировать каждое из которых энергетически выгоднее и конструктивно проще, кроме того движения суммируются так, что необходимые усилия могут быть достигнуты при меньших энергетических затратах.

На фиг.1 приведена схема реализации способа начальное положение раскатки; на фиг.2 конечное положение.

Способ реализуется следующим образом. Заготовка 1 устанавливается на оправку 2. Включается привод вращения оправки (не показан). Раскатные головки с раскатными роликами 3, которые непосредственно производят обработку заготовки, устанавливаются в исходное положение для начала деформирования. При этом угол между осью вращения ролика и осью вращения оправки α₁, α₂ - минимальное значение угла для деформирования данной детали.

Включается привод вертикального перемещения оправки. В момент касания заготовкой раскатных роликов начинается процесс формирования детали заготовки. В процессе движения оправки вдоль оси вверх ролики внедряются в заготовку на необходимую глубину.

Затем включается привод поворота раскатных головок, при этом раскатные ролики 3, закрепленные на раскатных головках, могут проворачиваться относительно своей оси. Это вращение осуществляется за счет сил трения, возникающих при внедрении роликов в заготовку. Изменение угла поворота раскатных головок и величины перемещения оправки с установленной на ней заготовкой осуществляют согласованно в зависимости от формы поверхности, которую необходимо получить при деформировании, при этом каждому положению оправки соответствует строго определенное угловое положение раскатных головок. В процессе деформирования часть металла заготовки перемещается раскатным роликом по оправке. Угол наклона раскатных головок к оси оправки только уменьшается до α₂ (см. фиг. 2), обеспечивая однонаправленное движение оправки и ролика. Относительное движение инструмента и заготовки позволило упростить силовую схему, что в свою очередь повысило жесткостные характеристики устройства и тем самым повысило надежность деформирования для большей номенклатуры обрабатываемых материалов и расширило технологические возможности способа.

В институте данный способ разработан для ротационной вытяжки полусферических деталей из дисковой заготовки размерами: Д=660 мм, Н=110 мм, из стали 15ХМ (Гост 4543-71) для получения детали с размерами: Д=670 мм, Н=402 мм.

Заготовка, предварительно нагретая до 950-1000^oC, устанавливается на оправку. Раскатная головка устанавливается в исходное положение под углом 60^oC к продольной оси шпинделя. В процессе деформирования раскатной ролик внедряется в заготовку на глубину ≈ 46 мм. Деформирование осуществляется при перемещении оправки на величину 650 мм со скоростью 2.20 мм/мин и соответствующим поворотом оси ролика от 60 до 27^o.

Вытяжка и формирование профиля детали обеспечивается перемещением металла роликом относительно оправки. В результате вытяжки толщина полученной детали составила 38 60 мм.

После деформирования объем механообработки сведен до минимума (снятие припусков, выполнение канавок, проточек, резьбовых отверстий и т.д.)е

Использование: при ротационной вытяжке предварительно нагретых заготовок из труднодеформируемых металлов и сплавов. Сущность изобретения: способ включает установку заготовки на вращающуюся оправку, относительное осевое перемещение инструмента, раскатку при движении инструмента с изменением угла наклона его относительно оси оправки. Деформированию подвергают предварительно нагретую заготовку, относительное осевое перемещение инструмента осуществляют при движении оправки вдоль оси, а угол между осью вращения инструмента и осью оправки уменьшают в процессе деформирования. 2 ил.

Способ получения деталей сложной формы ротационной вытяжкой, при котором заготовку устанавливают на вращающуюся оправку, деформируют инструментом, установленным с возможностью изменения угла наклона относительно оси оправки в процессе деформирования, отличающийся тем, что перед деформированием заготовку нагревают до пластического состояния, в процессе деформирования заготовку перемещают на вращающейся оправке вдоль оси по направлению к инструменту, а угол наклона оси вращения инструмента к оси вращения оправки уменьшают относительно его первоначального положения.