Устройство для получения цилиндрических заготовок Советский патент 1986 года по МПК B21H1/18 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к поперечной прокатке цилиндрических заготовок, и может найти применение, например, в подшипниковой промышленности для получения заготовок под прокатку роликов.

Цель изобретения - улучшение качества изготавливаемых заготовок и увеличение срока службы инструмента. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - устройство в момент подачи прутка в валки; на фиг. 3 - то же, в момент отделения изделия от прутка на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 5 - схема распределения напряжения в зоне реза; на фиг. 6 - валок с указанием смещения реборд.

Предлагаемое устройство содержит два конических валка 1 и 2, оси которых параллельны, и две направляющи проводки 3 и 4. Валки 1 и 2 включают гладкие конические калибрующие профили 5-7, между которыми выполнены формующие 8 и отрезные 9 реборды. Развертки формующих 8 и отрезных 9 реборд представляют равномерно возрастающий по ширине клиновой профиль Формующие 8 и отрезные 9 реборды выполнены на валках 1 и 2 с эксцентриситетом, обеспечивающим плавное возрастание указанных реборд по высоте над бочками валков. Смещение реборд равно половине глубины формуемых кольцевых канавок, величину смещения 4 можно определить по зависимости

&

- Р

Dp - Dp

D, диаметр реборды, D(, - диаметр валка в месте расположения соответствующей реборды.

Глубина внедрения реборд зависит от рода материала и диаметра разрезаемого прутка 10. На одном из валков со стороны, противоположной смещению реборд (в зоне загрузки), вдоль всей длины бочки валка выполнена лыска для обеспечения свободного осевого перемещения прутка в момент подачи. Разрезаемый пруток 10, сформованная на нем заготовка 11 и отделенная заготовка 12 находятся

между валками 1 и 2 и направляющими проводками 3 и 4.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении механизм подачи подает разрезаемый пруток 10 в вапки 1 и 2 (механизм подачи не показан). При этом пруток оказывается между гладкими коническими профи- лями 5 и 6 и формующими ребордами 8 вапков 1 и 2. При вращении валков 1 и 2 формующие реббрды 8 постепенно -внедряются в тело прутка 10, образуя на его поверхности кольцевую канавку, являющуюся концентратором напряжений, Постепенное внедрение формующих реборд 8 в тело прутка 10 обусловлено тем, что они расположены эксцентрично осям своих валков, а их развертка представляет клиновой профиль, возрастающий от нуля до максимума как по ширине, так и по высоте. Гладкие конические профили 5 и 6 постоянно калибруют исходньш диаметр разрезаемого прутка 10 и формуемой заготовки 11, исключая образование наплывов металла. Формование заготовки 11 осуществляется за один оборот вапков 1 и 2. Механизм подачи продвигает пруток 10 в валки на длину отделяемой заготовки. Сформованная заготовка 11 попадает между профилями 7 валков 1 и 2, а отрезные реборды 9 оказываются на середине сформован- ной кольцевой канавки. Отрезные реборды 9 конструктивно выполнены аналогично формующим ребордам 8, но имеют большее смещение и ширину, вследствие чего вызывают в зоне коль- цевой канавки степень деформации, обеспечивающую отделение заготовки 12 от прутка. Таким образом, при вращении валков 1 и 2 отрезные реборды 9 внедряются в тело прутка в зоне имеющегося концентратора

напряжений в виде кольцевой канавки. Внедрение отрезных реборд 9 вызьгоает образование разрушающей трещины и приводит к полному отделению заго- товки 12 от прутка за один оборот валков 1 и 2. Одновременно с отделением заготовки 12 формующие реборды 8 осуществляют формовку очередной заготовки 11. На протяжении всего цикла гладкие конические калибрующие профили 5-7 обеспечивают калибровку исходного диаметра разрезаемого прутка 10, формуемой заготовки 11;

3

и отделяемой заготовки 12, исключая образование наплывов металла. При этом пруток 10 удерживается между валками 1 и 2 с помощью направлякнци проводок 3 и 4. Совершив полный оборот, валки вновь оказьгоаются в положении, изображенном на фиг. 2. Механизм подачи продвигает пруток 10 в валки 1 и 2 на длину заготовки, и цикл повторяется.

П р и м е р. Для подтверждения возможности получения с помощью прелагаемого устройства заготовок с хорошим качеством боковой и торцовой поверхностей из прутков изготовлено Опытное устройство, состоящее из двух валков и двух направляющих проводок , Предлагаемое устройство установлено в клети прокатного стана.

Режимы работы устройства. Частот вращения валков м 0,07J 0,13 0,266; 0,43; 0,55 об/с. Максимальное усилие прокатки Рмаке - 500 кН.

Разделение прутков производят бе предварительного нагрева материала. В качестве охлаждающей жидкост и смазки в зону деформации подают индустриальное масло И-12А ГОСТ 20799-75. Валки изготовлены из стали Х12Ф1 и имеют твердость рабочей поверхности HRCg 58-61. Направляющие проводки изготовлены из стали 45, HRC 45-48. В качестве материала для получения заготовок используется прутковая сталь ШХ15 и ШХ15СГ ГОСТ 801-78 диаметром 30 мм в состоянии поставки. Твердость материала НВ 197-217. Получают заготовки с отношением L/d 1, где L - длина отделяемой заготовки; d - диаметр разрезаемого прутка.

Примеры конкретного выполнения валков.

Пример 1.D 200 мм; 430 мм; мм; ff- f. 60°; В 4,3 мм, А 6,05 мм; л, ,5 мм; д 3,5 мм.

Пример 2. D 200 мм; D, 600 мм; Н 200 мм; ot 90° , В 5 мм; А 7 мм; д 2,5 мм, U, 3,5 мм.

Пример 3. D 160 мм; Dj 852 мм; Н 200 мм; 120°; f 120°; в 4,3 мм; А 6,06 мм, й 2,5 мм; л 3,5 мм.

D - диаметр меньшего основания конуса; D - диаметр большего основания конуса; Н - длина бочки вал15

20

43871Л

ка; (X - угол конуса; Р - угол рабочего профиля формующих и отрезных реборд; В - максимальная ширина формующих реборд; А - максимальная ши- 5 рина отрезньк реборд; i - смещение формующих реборд; смещение отрезных реборд. I

Параметры полученных заготовок

„ в зависимости от варианта изготовленной оснастки приведены в таблице.

Из таблицы видно, что заготовки, полученные в валках с рабочими угпа- ми ( 90° и 90, имеют наиболее оптимальные параметры. Благодаря выполнению обоих валков коническими с углом конуса при вершине, равным 90, и углом рабочего профиля реборд, также равным .90 , достигается улучшение качества торцовой поверхности получаемьрс изд елий, т.е. изделия имеют плоские торцы без вырьшов,параллельные между собой. Это обусловлено тем, что главные касательные j, напряжения, обеспечивающие сдвиговую деформацию, согласно изобретению направлены перпендикулярно оси разрезаемого прутка (фиг. 5). Поскольку бочки валков выполнены коническими с углом конуса при вершине 90°, а оси валков параллельны, то разрезаемый пруток расположен под углом 45 к осям валков. Таким образом, нормальная составляющая усилия, действующая со стороны формующих и отрез- 35 ных реборд (угол рабочего профиля которых равен 90°), направлена под углом 45° к оси разрезаемого прутка, тогда как сдвиговая составляющая направлена перпендикулярно к оси раз- резаемого прутка. Это обусловлено тем, что главные касательные напряжения направлены под, углом 45 к главным нормальным напряжениям.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно получать заготовки с высоким качеством торцовой поверхности. Пруток и отделяемая заготовка находятся в постоянном контакте с гладкими коническими поверх- 50 ностями обоих валков, т.е. бочки валков постоянно калибруют боковую поверхность прутка и отделяемой заготовки, исключая образование наплывов металла на них. Возможность пос- 5 тоянного контакта прутка с валками обеспечивается за счет выполнения формующих и отрея;;ых реборд эксцентрично осям своих валков.Таким образом.

30

45

5

имеется возможность свести до минимума зазор между валками и прутком в зоне резки. Выполнение формующих реборд с клиновым профилем, равномерно возрастающих от нуля до максимума как по высоте, так и по ширине, обеспечивает постепенное внедрение реборд в пруток, не вызьгаая затирания торцов у формуемых и отделяемых заготовок. Кроме того,предлагаемая конструкция улучшает условия работы самих реборд, что положительно влияет на их стойкость.

Применение реборд на обоих валках позволяет осуществить формование на прутке кольцевых канавок одновременно с двух диаметрально противоположных сторон. При этом нагрузка

Показатель

30 30 30

30 30 30

2.. .3 Нет 2...4

0,15 0,05 0,2

Нет Нет Нет

Нет Нет Нет

Нет Нет Нет

0,10 0,10 0,10

43871 6

равномерно распределяется между ре- бордаг-га,, так как каждая из них накатывает по половине канавки. Таким образом, выполнение клиновых реборд 5 на обоих валках увеличивает их стойкость, и, как следствие, работоспособность всего устройства. Предусмотренная на одном из валков по всей длине его бочки лыска обеспечивает

10 свободное перемещение прутка в момент подачи при максимально сведенных валках.

Предлагаемое устройство позволяет получить заготовки с хорошим качестt5 BOM как торцовой, так и боковой поверхностей, а его валки характеризуются повышенной стойкостью по сравнению с известными.

1

Варианты изготовления оснастки

/

7

сриз.Э

Зона jazpi/sHu

%1гЛ

фие, 6

Составитель Л.Самохвалова Редактор С,Лисина Техред В.КадарКорректор И.Эрдейи

Заказ 3745/,12 Тираж 655. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская нАб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,. Ужгород, ул. Проектная, 4