книги из ГПНТБ / Поперечно-клиновая прокатка

катке по схеме валок — валок), точность получаемых деталей снижается.

Чаще всего в процессе эксплуатации применяется ре­ гулировка расстояния между инструментами так назы­ ваемой закрытой высоты. При помощи данной регулиров­ ки устанавливается номинальный диаметр получаемой детали. Она предусмотрена во всех видах оборудования.

Рис 35. Устройство для высокоточной клиновой прокатки

Наиболее сложно ее осуществить при схеме валок — сег­ мент, так как точная регулировка должна предусматри­ вать изменение диаметра валка или радиуса сегмента.

Для повышения точности очень перспективно исполь­ зовать плоскую схему прокатки с одним подвижным ин­ струментом. Если на неподвижной плите последние ка­ либрующие секции (1) установить с возможностью изме­ нения закрытой высоты (рис. 35), а высоту регулировать в зависимости от температуры нагрева заготовки, то точ­ ность получаемых деталей может быть значительно повы­ шена. Температуру нагрева можно определять косвенно: измерением, например, распорного усилия в первоначаль­ ной стадии прокатки.

Устойчивое протекание процесса прокатки без про­ скальзывания во многом зависит от относительного поло­ жения заготовки и клиньев в первоначальный момент прокатки; инструмент должен одновременно и на одина­ ковую глубину внедриться в заготовку. Глубина внедре­ ния при прокатке по схеме валок — валок устанавливает­ ся холостыми частями инструмента перед клиньями, а при плоской — регулировкой положения желоба, на

НО

который помещается заготовка перед прокаткой. Одно­ временность захвата обоими клиньями при прокатке по схеме валок — валок осуществляется за счет относи­ тельного поворота одного из валков "вокруг его оси; при прокатке по плоской схеме и схеме валок — сегмент это условие выполняется самопроизвольно. Отсутствие на­ правляющих линеек в двух последних схемах прокатки, которое является в общем положительным качеством, может привести в начальный момент прокатки к смеще­ нию продольной оси заготовки от перпендикулярного положения к продольной оси клиньев, особенно в случае, когда последние внедряются в заготовку только в одном месте. Для устранения указанного недостатка по обе сто­ роны рабочего инструмента следует располагать техноло­ гические клинья ограниченной длины, которые, внедряясь в заготовку одновременно с рабочим клином и прокаты­ вая ее с незначительной степенью обжатия, точно выста­ вят продольную ось заготовки.

Положение заготовки вдоль ее оси относительно ин­ струмента перед прокаткой устанавливается за счет по­ дачи заготовки до жесткого упора. Исключение составля­ ет случай прокатки в винтовых калибрах, или прокатка по схеме валок — валок, когда часть профиля выполняет­ ся в виде винтовых калибров [61]. Прокатка при этом осуществляется от прутка, прокатанная деталь обрезает­ ся, и за счет винтовой части клина пруток перемещается на необходимую длину, после чего цикл прокатки вновь повторяется.

После процесса прокатки деталь особенно с поверх­ ностями, перпендикулярными оси, может застревать на одном из клиньев. Для гарантированного ее удаления, а также для автоматизации этого процесса применяются специальные устройства [62]. При прокатке по схемам валок — сегмент и плоской позади каждого клина уста­ навливают стоечные съемники 2, 3 (рис. 35). При схеме валок — валок их роль обычно выполняют направляю­ щие линейки, а для автоматического удаления деталей позади одного из клиньев на валке делают продольный паз [63].

При конструировании инструмента, с одной стороны, желательно стремится к уменьшению размеров секции, так как это позволяет качественнее произвести их термо­ обработку. С другой стороны, уменьшение размеров сек-

111

цнй приводит к ухудшению теплопередачи от заготовки к массивным узлам стана, что приводит к повышению рабо­ чей температуры инструмента и снижению его стойкости.

Оптимальными являются секции с поперечным сечением порядка 40X40 мм.

Показанные на рис. 3 фрагменты инструмента, за ис­ ключением участка выхода [64], не всегда обязательны. Заходная часть инструмента изготавливается при про­ катке со степенью обжатия более 1,3; при прокатке с меньшей степенью обжатия для уменьшения общей дли­ ны инструмента и задержки преждевременного выкрошивания его острых кромок заходную часть не делают, а начальные участки клиньев притупляют. Калибрующий мостик изготавливается в случае, когда длина прокаты­ ваемой части превышает 1—1,5 ее диаметра.

Угол заострения клина в зависимости от технологиче­ ских требований часто приходится делать переменным по длине. При прокатке ступеней на заготовке с незначи­ тельными обжатиями он больше, при прокатке с больши­ ми обжатиями меньше [65]. Если требуется полностью прокатывать заготовку, не обрезая торцовые отходы, следует учитывать, что при выходе очага деформации на торец заготовки максимально достигаемая степень обжа­ тия по условию устойчивого протекания процесса без проскальзывания резко уменьшается. Поэтому угол за­ острения у окончания клина необходимо делать в 1,5—2 раза меньше исходного.

Угол наклона боковой грани, если он больше 30°, так­ же приходится делать переменным^ (рис. 36, а). Такая конфигурация инструмента, как показывает производст­ венный опыт, улучшает чистоту поверхности изделия. Острые кромки на инструменте нежелательны — они уменьшают стойкость инструмента. Если позволяет кон­ струкция изделия, радиусы закругления необходимо де­

лать более 1 мм или изготавливать на детали технологи­ ческие утонения.

Как известно, наружными поверхностями клиньев вследствие удлинения заготовки в процессе прокатки нельзя получать поверхности, строго перпендикулярные ее продольной оси. Этот недостаток устраняется, если одновременно^ прокаткой указанных поверхностей мето­ дом «обратной» прокатки получать на торцовых участках некоторые фрагменты изделия, например фаски. Созда-

112

заготовки, чем гарантируется окончательное отделение отходов.

Имеются схемы прокатки [67], когда отрезные клинья устанавливаются на одном приводном элементе, а дру­ гой элемент выполнен гладким. Если требуется разделить заготовку на две и получить перпендикулярные торцы, следует воспользоваться рекомендацией [68].

Позади отрезных клиньев часто размещают калиб­ рующие плоскости для правки детали или элементы для накатки мелких профилей, в том числе и резьб. Осущест­ влять правку ступеней детали с различными диаметрами рекомендуется последовательно. Если эту операцию про­ изводить одновременно, возможно искривление продоль­ ной оси из-за отличия радиусов качения в различных ступенях.

Клиновой прокаткой можно получать на отдельных, ограниченных участках детали сложные криволинейные поверхности или в частном случае плоскости. На рис. 36, б показана схема образования двух плоских лысок в монтажном конце зуба легкой бороны. В процессе прокатки двумя клиновыми инструментами с диаметра -Озаг на диаметр d заготовка дополнительно деформирует­ ся кулачками, профиль которых выполняется таким об­ разом, что в результате сложного движения заготовки

(вращения вокруг оси и поступательного движения) на ней образуются плоские лыски.

Точность изготовления деталей клиновой прокаткой, кроме колебания температуры нагрева, зависит и от теплового состояния оборудования для прокатки, отдель­ ные узлы которого нагреваются до 80 °С; инструмент в процессе работы нагревается до 200 °С. Поэтому обычно до момента, когда тепловое состояние стана стабилизиру­ ется (1—2 час от начала работы), производят несколько промежуточных регулировок. Этого можно избежать, если предварительно подогревать инструмент, а в процес­ се прокатки охлаждать, что не только повысит точность изделий, но и стойкость инструмента.

В качестве материала для клинового инструмента наиболее часто используются штамповые стали типа '5ХНВ, 5ХГМ, ЗХ2В8. По литературным сведениям [69, 70], твердость, на которую закаливается инструмент, изменя­ ется от HRC 35 до HRC 62. Имелись попытки осуществить поверхностную закалку инструмента, но, как выяснилось,

114

дополнительные термообработки, связанные с ремонтом инструмента, в этом случае приводят к появлению тре­ щин. Поэтому, как правило, используется объемная за­ калка, а ремонт инструмента (его переточка или перешлифовка) проводят без термообработок.

В ГДР, ЧССР и Англии (где производятся станы по лицензии ЧССР) для изготовления клинового инструмен­ та также применяют хромистые штамповые стали. Отли­ чие заключается в использовании азотирования для по­ верхностного упрочнения инструмента. Перед ремонтом упрочнение снимается специальной химико-термической обработкой [71].

Стойкость инструмента во всех приведенных случаях приблизительно одна и та же — 3000—5000 деталей до ремонта. Более высокая стойкость инструмента получена на вольфрамовых сталях Р18, Р12, Р6М5 или их замени­ телях ДИ-22, ДИ-23. Эксплуатация подобного инструмен­ та показала стойкость до первого ремонта в среднем не менее 100 000 деталей, точность которых при этом под­ держивалась ±0,1 мм по диаметру. При более низких требованиях к изделию стойкость до первого ремонта по­ вышается до 300 000 деталей. Инструмент допускает, как правило, пять ремонтов, после чего появляются глубокие трещины, и дальнейшая эксплуатация его становится невозможной. Термообработка инструмента из вольфра­ мовых сталей заключается в объемной закалке до твердо­ сти HRC 55—60. Более высокая твердость приводит к выкрошиванию инструмента, более низкая — к его пласти­ ческой деформации.

Боковая рабочая поверхность инструмента изготавли­ вается с чистотой поверхности не ниже 3-го класса, а ка­ либрующие поверхности — 7.—8-го классов. Повышение чистоты поверхности нецелесообразно, так как при горя­ чей прокатке это не приводит к улучшению поверхности изделия.

8*

Направляющие линейки, применяемые для удержа­ ния заготовки в зоне прокатки, устанавливаются в необ­ ходимое по высоте положение с помощью винтов.

Нагретая заготовка, двигаясь в осевом направлении, захватывается валками и начинает вращаться. Так как оси валков расположены под углом к оси заготовки, то последняя, кроме вращательного, получает еще и посту­ пательное движение относительно валков. При своем винтовом движении заготовка встречается с деформиру-

117

изменяет свою форму до требуемой.

По этому же принципу устроены станы для прокатки мельничных шаров и заготовок шаров подшипников, раз­ работанные ВНИИМЕТМАШ [72—75]. Техническая характеристика шаропрокатных станов и стана прокатки кузнечных заготовок представлена в табл. 6.

Прокатные клети станов снабжены механизмами, позволяющими устанавливать требуемый угол наклона осей валков, сближать и разводить валки, а также регу­ лировать их положение в осевом направлении.

Скорость вращения валков шаропрокатных станов регулируется. На стане 25-50 изменение скорости враще­ ния осуществляется ступенчато посредством переключе­ ния зубчатых муфт, расположенных между редуктором и шестеренной клетью. На всех других станах установлены в качестве привода двигатели постоянного тока, позволя­ ющие плавно регулировать скорость вращения валков.

Нагрев прутков при производстве заготовок шаров подшипников проводится в проходных индукционных

118

печах, а при производстве мельничных шаров — в пла­ менных проходных печах или в печах с шагающим подом.

Приемный желоб станов расположен между шарнир­ ными шпинделями. Мельничные шары при выходе из валков по желобу скатываются в охладительное устрой­ ство, представляющее собой барабан с отсеками, распо­ ложенными на внутренней поверхности обечайки. Бара­ бан частично погружен в бассейн с циркулирующей

Рис. 38. Стан поперечно-клиновой прокатки UL-35 (ЧССР)

водой. Горячие прокатанные шары скатываются в отсеки барабанов и при его вращении закаливаются, а затем сбрасываются на наклонную решетку.

Заготовки шаров подшипников по выходе из валков транспортируются от стана в бункеры и равномерно охлаждаются на воздухе. Описанные шаропрокатные станы уже длительное время успешно эксплуатируются на многих машиностроительных и металлургических за­ водах как у нас в стране, так и за рубежом.

Станы, работающие по второй схеме и предназначен­ ные для поперечно-клиновой прокатки валковым инстру­ ментом, впервые были разработаны в начале шестиде­ сятых годов в ЧССР, а затем и в других странах [76— 78], Кинематическая схема стана поперечно-клиновой прокатки конструкции ЧССР с индукционным нагревате­ лем и бункером для прутковых заготовок -представлена на рис. 38. Стан работает следующим образом. Заготов­ ка 1 из бункера 2 закатывается на роликовый транспор­

119