ДИСКОВЫЕ НОЖНИЦЫ Российский патент 2004 года по МПК B23D19/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к установкам для резки металла на полосы.

Резание рулонных полос на более узкие полосы осуществляется с помощью дисковых ножниц, содержащих несколько пар ножей, установленных на двух валах с взаимным перекрытием, величина которого определяется толщиной полосового металла. Конструкции современных дисковых ножниц описаны, например, в книге А. А. Королева "Механическое оборудование прокатных и трубных цехов". М.: Металлургия, 1987, с.117-121.

Известны дисковые ножницы для резки полос (патент RU 2084315), содержащие несколько пар дисковых ножей, установленных с перекрытием, и пару ножей разного диаметра с нижним приводным ножом, причем верхний нож выполнен приводным, а ножи установлены с перекрытием.

Наиболее близким аналогом являются дисковые ножницы (а.с. 1618525), содержащие два вала, по меньшей мере две пары дисковых ножей, дистанционные вставки различной длины, торцевые гайки, тарельчатые пружины сжатия, причем меньшая дистанционная вставка выполнена из слоистого текстолита, остальные дистанционные вставки выполнены составными. Для формирования рулона с качественной смоткой необходимым условием является натяжение разрезанных полос, создаваемое моталкой.

Под действием натяжения полосы вал барабана моталки изгибается, а увеличение скорости резки усиливает эксцентричность моталки вследствие действия неуравновешенных масс, вызывая горизонтальные смещения разрезанных полос и их прослабление, возрастающее с удалением от приводной стороны моталки. Это явление характерно для рулонов большой массы. Кроме того, при роспуске полос, толщина которых менее 4 мм, боковой зазор между парой дисковых ножей устанавливают в пределах от 0 до 0,32 мм. Это приводит к недопустимому совмещению кромок разрезанных полос на барабане моталки и дальнейшему их зажиму следующими витками. Совмещение полос усугубляется их зацеплением разнонаправленными загибами кромок, а зажим способствует деформационным смятиям в прикромочной области. Со стороны верхнего ножа образуется верхний загиб, а со стороны нижнего - нижний. Существующая неравномерность поперечного профиля разрезаемой полосы вызывает загибание краев по мере выхода полос из дисковых ножниц. Кроме того, в вышеприведенных конструкциях схема комплектования дисковых ножей приводит к возникновению усилий, перегибающих разрезаемую полосу.

В случае применения разделительных дисков происходит перепад с расстояния бокового зазора (0÷0,32 мм) на толщину разделительного диска (2-3 мм), что приводит к веерности разрезанных полос, усугублению загиба и гофрированию прикромочной области. Веерность приводит к перекосам разрезаемых полос и недостаточно плотной намотке, появляющимся в результате неравномерного натяжения по мере намотки их на барабан моталки, в результате чего образуются дефекты формы рулона - "распущенный рулон" и "телескопический рулон".

В результате описанных явлений к недостаткам вышеприведенных конструкций относятся:
1) нарушение плоскостности полос в виде гофрирования в прикромочной области;
2) сцепление с последующим защемлением смежных витков рулонов на барабане моталки;
3) появление дефектов при смотке рулона - "распущенный рулон" и "телескопический рулон".

Технической задачей предполагаемого изобретения является реализация высококачественной продольной резки, исключающей нарушение плоскостности, сцепления с последующим защемлением смежных витков рулона на барабане моталки, а также исключение дефектов формы рулона.

Решение указанной задачи достигается тем, что на верхнем валу дисковых ножниц установлен по крайней мере один, а на нижнем валу по крайней мере два дисковых ножа, причем нож, расположенный на верхнем валу, установлен между двумя ножами нижнего вала с боковым зазором между ними, равным
σ = -0,0008h²+0,0729h-0,0013 (для прочных марок сталей с временным сопротивлением разрыву σ_в>400 н/мм²);
σ = -0,001h²+0,0629-0,001 (для мягких марок сталей с временным сопротивлением разрыву σ_в<400 н/мм),
а перекрытие между ножами равно
γ = -0,0169h²+0,3809h+0,0927 (для полос толщиной h <1,6 мм);
γ = 0,0263h²-0,4494h+1,3336 (для полос толщиной h >1,6 мм),
где h - толщина разрезаемой полосы, мм.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показана конструкция предлагаемых дисковых ножей, на фиг.2 - вид сечения разрезаемых полос с использованием предлагаемой конструкции дисковых ножей.

На валах 1 установлены верхние 2 и нижние 3 дисковые ножи с перекрытием γ, величина которого зависит от толщины h полосового металла 4. Величина бокового зазора с обеих сторон между верхним и нижними дисковыми ножами σ также зависит от толщины разрезаемой полосы. Между дисковыми ножами установлены дистанционные вставки 5, которые могут быть выполнены различной длины в зависимости от конечных размеров получаемых полос. Причем дистанционные вставки могут быть сборными, например, состоящими из металлических втулок и дистанционных резиновых колец. Резиновые кольца выполняют немного большего диаметра, чем металлические втулки, для избежания травмирования металла. При роспуске расстояние между смежными кромками разрезаемых полос соответствует толщине верхнего дискового ножа. Изменяя его толщину, можно варьировать расстояние между смежными кромками разрезаемых полос, не допуская совмещения кромок. Кроме того, при роспуске обе нижние кромки получают нижний загиб (см. фиг.2). Отсутствие усилий, перегибающих разрезаемую полосу, характерных для известных решений и прототипа, способствует равномерной смотке полос без загибов и перекосов с равномерным натяжением. Рекомендуемые зависимости для определения перекрытий и боковых зазоров дисковых ножей обеспечивают точность размеров и заглаженность поверхности реза.

На Магнитогорском металлургическом комбинате в листопрокатном цехе 5 проводили опытную резку полосы. Толщина нижних дисковых ножей составила 40 мм, верхнего - 20 мм.

Холоднокатаный прокат распускали на две полосы с боковой подрезкой кромок.

Пример 1.

Толщина разрезаемой полосы 1,0 мм.

Марка стали 08Ю, σ_в = 250-340 н/мм².

Боковой зазор σ и перекрытие γ между дисковыми ножами определяли по формулам
σ=-0,001h²+0,0629-0,001=-0,001•1,0²+0,0629•1,0-0,001=0,0619 мм;
γ=-0,0169h²+0,3809h+0,0927=-0,0169•1,0²+0,380•1,0+0,0927=-0,4567 мм.

Пример 2.

Толщина разрезаемой полосы 2,0 мм, марка стали 5 пс, σ_в=400-680 н/мм².

Боковой зазор σ и перекрытие γ между дисковыми ножами определяли:
σ=-0,008h²+0,0729h-0,0013=-0,0008•2,0²+0,0729•2,0-0,0013=0,1413 мм;
γ=0,0263h²-0,4494h+1,3336=0,0263•2,0²-0,4494•2,0+1,3336=0,54 мм.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к установкам для резки металла на полосы. Дисковые ножницы содержат два вала, на которых установлены дисковые ножи, дистанционные вставки различной длины, установленные на валах между дисковыми ножами. При этом на верхнем валу установлен по крайней мере один, а на нижнем валу по крайней мере два дисковых ножа, причем нож, расположенный на верхнем валу, установлен между двумя ножами нижнего вала с боковым зазором между ними и перекрытием между ножами. Приведены расчетные формулы для определения боковых зазоров и перекрытий между ножами в зависимости от толщины разрезаемой полосы. Использование изобретения позволяет исключить нарушение плоскостности, сцепления с последующим защемлением смежных витков рулона на барабане моталки, а также исключить дефекты формы рулона при продольной резке металла. 2 ил.

Дисковые ножницы для резки металла на полосы, содержащие два вала с установленными на них дисковыми ножами, дистанционные вставки различной длины, установленные на валах между дисковыми ножами, отличающиеся тем, что на верхнем валу установлен по меньшей мере один, а на нижнем валу по меньшей мере два дисковых ножа, при этом нож, расположенный на верхнем валу, установлен между двумя ножами нижнего вала с боковым зазором σ между ними и перекрытием γ, величины которых зависят от толщины разрезаемой полосы и определяются из условий:

σ=-0,001h²+0,0729h-0,0013 для прочных марок сталей с временным сопротивлением разрыву σ_в > 400 н/мм² или

σ=-0,001h²+0,0629-0,001 для мягких марок сталей с временным сопротивлением разрыву σ_в < 400 н/мм² и

γ=-0,0169h²+0,3809h+0,0927 для полос толщиной h<1,6 мм или

γ=0,0263h²-0,4494h+1,3336 для полос толщиной h>1,6 мм,

где h - толщина разрезаемой полосы, мм.