книги из ГПНТБ / Капорович В.Г. Обкатка в производстве металлоизделий

здесь и далее ц, — коэффициент трения скольжения между кулачками и заготовкой (стальные кулачки —• стальная сухая заготовка), ц.і = 0,2, а при попадании на заготовку брызг смазки ц.і=0,1; ц2 — коэффициент тре­ ния на наклонных плоскостях кулачка и втулки; ц3 —• коэффициент трения на плоскости кулачка, перпендику­ лярной к оси вращения.

Из треугольника сил, действующих на конусную втул­

где /к •— длина кулачка.

Для устойчивости заготовки изгибающее напряжение

дается к зажимному патрону от гидроцилиндра, смонти­ рованного в шпинделе машины.

Если пренебречь потерями на трение в уплотнениях

140

где d4 и аш — диаметры цилиндра и штока;

q — давление рабочей жидкости в цилиндре. Узел поворотного суппорта нагружен технологически­ ми усилиями Т и N, а также крутящим моментом М„.с (см. рис. 6 и 53), которые воспринимаются держателем формователя (скоба, работающая на изгиб), подшипни­ ковыми опорами и валом-шестерней. Момент М„.с урав­

0,392Д,.о<7

где Dh.o — диаметр начальной окружности вал-шестерни.

Выбор электродвигателя и определение момента инер­

ции маховых масс шпинделя. Усовершенствование об­

катки трубчатых заготовок позволило все операции, свя­ занные с этим, проводить без выключения двигателя и шпинделя, что наряду с повышением производительности улучшило условия работы двигателя.

В период рабочего цикла обкатки энергия расходует­ ся на пластическую деформацию металла Э ш п (измене­ ние крутящего момента на шпинделе показано на рис. 8), на трение в исполнительных механизмах Э т р , на упру­ гую деформацию силовых узлов машины:

Расход энергии на шпинделе определяется планимет­ рированием диаграммы крутящего момента Мшп (кри­ вая 2 на рис, 8) на участке рабочего хода:

дем потребную мощность асинхронного двигателя с фаз­ ным ротором

141

изменяется в пределах к0= 1,24-1,6.

На основании экспериментальных данных для обкат­ ных машин описанного типа можно принять т]„=0,05; 11*.* = 0,18.

Маховые массы шпинделя должны обеспечить сгла­ живание пиковых нагрузок. Работа маховых масс опре­ деляется разностью

получим выражение для определения момента инерции маховых масс, обеспечивающего сглаживание пульси­ рующих нагрузок на двигатель

ВНИИМЕТМАШ разработал новую конструкцию обкат­ ной машины (рис. 54) [31].

Она состоит из электропривода 1, приводного шпин­ деля 2 с редуктором, поддерживающего устройства 3, передвижного лотка 4, суппорта 5, гидропривода 6, на котором закреплен регулируемый упор 7. Суппорт 5 с

142

Рис. 54. Обкатная машина конструкции ВНИИМЕТМАШ

гидроприводом 6 выполнены одним узлом и с помощью механизма 'передвижения 8 могут перемещаться по на­ правляющим станины 9. Суппорт 5 выполняет роль лю­ нета и представляет собой пятикулачковый самоцентри­ рующий патрон с гидроприводом, смонтированный в под­ шипниковой опоре. Приводной шпиндель 2 также имеет пятикулачковый патрон с гидроприводом. Гидропривод 6 служит для поворота формующего инструмента в вер­ тикальной плоскости.

Работа обкатной машины состоит в следующем. Заго­ товку укладывают на поддерживающее устройство и ло­ ток 4, затем включается механизм передвижения 8, за­ готовка проходит через суппорт 5 до упора 7 и заталки­ вается в приводной шпиндель 2. При этом лоток 4 может передвигаться суппортом 5 вдоль направляющих стани­ ны. После этого включается привод зажимных патронов шпинделя 2 и суппорта 5, включаются электропривод 1 вращения шпинделя и гидропривод 6 поворота инстру­ мента. Происходит обкатка. Обкатанная заготовка вы­ дается при обратном порядке работы механизмов.

Такая конструкция обкатной машины обеспечивает зажим двух концов изделия, что позволяет обкатывать большой длины и массы заготовки.

28. МАШИНЫ ДЛЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ ОБКАТКИ ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК

Исследованиями открыты широкие технологические возможности обкатки трубчатых заготовок путем тан­ генциальной подачи специально калиброванного инстру-

143

мента. Созданы машины, предназначенные для получе­ ния на трубчатых заготовках различной формы пере­ жимов, днищ, горловин, которые позволяют совмещать операции обкатки, с операциями механической обработ­ ки, сварки, калибровки.

Обкатная машина для тангенциальной обкатки труб­ чатых заготовок (рис. 55) состоит из приводного шпин-

Рис. 55. Машина для тангенциальной обкатки трубчатых заготовок

деля / с самоцентрирующим патроном 3, станины 2, суп­ порта 5 с гидроприводом, двух упорных винтов 6, блока инструмента 7.

Для обкатки заготовка 4 с нагретым концом задает­

ется гидропривод подачи суппорта 5 с блоком инстру­ ментов 7, благодаря чему осуществляется обкатка и дру­ гие операции, совмещаемые с обкаткой. Винты 6 служат упорами, ограничивающими ход суппорта «вперед—на­ зад». Их регулировка дает возможность заканчивать процесс обкатки на заданном участке инструмента, что позволяет по мере его выработки переходить на «све­ жие» участки, а также обкатывать различные типы изде­ лий на разных участках одного инструмента.

144

Для совмещения пластической деформации конца трубы с отрезкой обкатанной части путем снятия струж­ ки, например для получения колпачков со сферическими днищами непосредственно из трубы, гидропривод управ­ ляется гидрокопирами, задающими скоростную програм­ му перемещения суппорта, которая имеет четыре харак­ терных участка: / — соответствует заданной скорости перемещения суппорта при обкатке; 2 — подводу резца к трубе; 3 •— врезанию и отрезке заготовки; 4 — возвра­ ту инструмента в исходное положение.

Существуют аналогичные обкатные машины и с ме­ ханическим приводом. Тогда скорость перемещения суп­ порта задается программным барабаном, на котором фрезеруется паз для копирного ролика, перемещающего суппорт. Такая обкатная машина изготовлена СКМЗ для Ждановского металлургического завода им. Ильича.

Схема сил, действующих на заготовку при тангенци­ альной обкатке, не отличается от схемы сил, приложен­

145

и

откуда

(155)

Конструкция шпиндельного узла описанной обкатной машины аналогична шпиндельному узлу обкатной ма­ шины, показанной на рис. 29, элементы его силового рас­ чета, а также расчет мощности привода и маховых масс шпинделя приведены в § 27.

29. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ СВАРКИ СТЫКУЕМЫХ КРОМОК ЗАГОТОВКИ ПРИ ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ ОБКАТКЕ ТРУБ

Механизм образования стыка при тангенциальной об­ катке герметичных днищ аналогичен рассмотренному в § 7. Механизация процесса обдувки торцовой кромки за­ готовки в процессе ее деформирования достигается с по­ мощью разработанного в КИИ приспособления 3 (рис. 56). Оно состоит из коллектора 5 с трубками 4, корпуса распределителя 7, в который вмонтирован скользящий

Рис. 56. Приспособление для герметичной сварки днищ в процессе их тангенциальной обкатки

146

пневмоконтакт 8, поджимаемый к контактной плоскости коллектора 5 пружиной 6. В отверстия вдоль продольной оси коллектора вставлены и вокруг отверстий пропаяны концы трубок 4, образующих плотный однорядный слой, выходящий на поверхность инструмента 2.

Приспособление работает следующим образом. При обкатке трубчатой заготовке 7 сообщается вращательное движение, инструменту 2 и коллектору 5 с трубками 4, закрепленному на суппорте обкатной машины, сообща­ ется поперечное по отношению к осп заготовки переме­ щение. В процессе скольжения коллектора 5 относитель­ но неподвижного корпуса распределителя 7 через штуцер пневмоконтакта 8 кислород, необходимый для обдувки кромок, поступает в одну — две трубки 4, 'которые в рас­ сматриваемый момент находятся против кромки, контак­ тирующей с инструментом заготовки.

В следующий момент, когда зона контакта инстру­ мента с деформируемым металлом переместится, переме­ щается и коллектор 5, и тогда боковые кромки заготовки обдуваются через другие трубки, которые к рассматри­ ваемому моменту находятся против деформируемых кро­ мок. Обдувка кислородом торцовых кромок деформируе­ мых трубчатых заготовок, нагретых до температуры 1100—1200°С, приводит к сжиганию неровной и загряз­ ненной части заготовки, а также к дополнительному ра­ зогреву кромок, смыкаемых в процессе деформации. Для экономии расхода кислорода его шодводят к штуцеру пневмоконтакта 8 через отсеченый клапан, срабатываю­ щий от конечных выключателей, которые установлены на пути перемещения суппорта.

30.СОВМЕЩЕНИЕ ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ ОБКАТКИ

СОБРАБОТКОЙ РЕЗАНИЕМ

Для получения из труб изделий типа колпаков целе­ сообразно совмещать операции обкатки с отрезкой обка­ танной части от трубы. Для этого на поперечном суппор­ те за формующим инструментом устанавливают резце­ держатель с резцом [14]. Отрезка со снятием стружки начинается сразу же после окончания деформации ме­ талла. В зависимости от длины детали, отрезаемой от трубы, отрезной резец может работать в зоне холод­ ной части трубы или подогретой от 200—300 до 1000— 1100°С. Это должно учитываться при назначении режима

147

резания и при выборе материала резца. В проведенных экспериментах при совмещении обкатки герметичных днищ на трубах размерами 60X6 мм с отрезкой готово­ го колпачка высотой 50 мм температура заготовки в зо­ не резания колебалась в пределах 700—850°С, приме­ нялся резец с напайкой твердого оплава Т5К.10. Других особенностей технология резания металла при ее совме­ щении с обкаткой не имеет.

31. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМ СТАНКАМ

Для изготовления осесимметричных изделий из труб­ чатых заготовок по способу тангенциальной обкатки мо­ гут быть легко приспособлены металлорежущие станки соответствующей мощности, имеющие вращающийся шпиндель и поперечный суппорт.

Легче других для тангенциальной обкатки и для сов­ мещения с ней ряда технологических операций могут быть использованы токарные станки. При этом формую­ щий инструмент и отрезной резец с резцедержателем устанавливают на поперечном суппорте станка так, что­ бы резание начиналось сразу же по окончании обкатки.

Чтобы предотвратить пробуксовку заготовки в кулач­ ках патрона и ее смятие, на кулачках закрепляются на­ делки, увеличивающие контактную площадь. Лучше все­ го станок оборудовать цанговым зажимным патроном с пневмоприводом; усилие зажима проверяется по методи­ ке, изложенной в § 27.

Форма обкатного инструмента принимается в зависи­ мости от формы заданного изделия, калибруют его по методике, изложенной в гл. IV.

32. МАШИНЫ ДЛЯ ОБКАТКИ КОНЦОВ КОТЕЛЬНЫХ ТРУБ

Для редуцирования концов длинных или криволиней­ ных труб, а также концов труб, изготовляемых неболь­ шими партиями, но имеющих разные диаметры, целесо-

148

образно применять обкатные машины, работающие по схеме 4 табл. 1 '.

Такая машина сконструирована и изготовлена лабо­ раторией обработки металлов давлением Краматорского индустриального института (КИИ). Работа машины за­ ключается в следующем. Предварительно нагретый ко­ нец трубы под обкатку с помощью загрузочно-разгрузоч- ного устройства подается по оси машины до ограничи­ вающего упора на инструменте и в этом положении на­ дежно закрепляется пневмотисками. Далее выключается привод шпинделя и одновременно сообщается движение формующему инструменту, который, перемещаясь плане­ тарию вокруг нагретого конца неподвижной трубы, де­ формирует его. При этом ось вращения инструмента и продольная ось трубы остаются параллельными. После остановки шпинделя и разжима пневмотисков труба уда­ ляется и цикл повторяется.

Приближенный расчет технологических усилий обкат­ ки может быть выполнен по методике, изложенной в § 4. При этом в формулах (53) — (55) вместо X следует принимать (см. рис. 47)

Я, = ß ü — 90°.

Надежность работы описанной и других машин, ра­ ботающих по принципу «неподвижная заготовка — вра­ щающийся инструмент», во многом определяется конст­ рукцией зажимных устройств и возможностью регули­ ровки усилия зажима, которое должно обеспечить на заготовке тормозной момент, в полтора раза превышаю­ щий максимальный крутящий момент, который опреде­ ляют по формуле (53), т. е.

При этом усилие зажима не должно превышать изгибную прочность заготовки [уравнение (140)].

Для зажима толстостенных заготовок, можно рекомен­ довать пневмотиски с призматическими или сменными радиусными губками, с гладкими (без насечки) рабочи­ ми поверхностями.

1 Д и д е н к о В. В., К а п о р о в и ч В. Г. и др. Авторское сви­ детельство № 257421. Бюллетень «Открытия, изобретения, промыш­ ленные образцы и товарные знаки», 1969, № 63.

149