УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК И ТРУБ Российский патент 2003 года по МПК B23D21/00 B23D25/04 

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.

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.

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.