книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

лю передается от электродвигателя 10 при помощи ременной пере­ дачи и шкива (маховика) 11.

Количество матриц в комплекте штампа бывает 2, 4, 6 и реже 3. Число роликов—кратно числу матриц. Установлено, что с уменьшением количества матриц повышается чистота поверхности

обрабатываемой детали, но уменьшается интенсивность обжатия. При вращении шпинделя бойки и матрицы отбрасываются цент­ робежной силой по пазам до упоров, а при дальнейшем повороте шпинделя бойки входят в контакт с роликами и, обкатываясь от­ носительно их, принужденно отходят вместе с матрицами. Если к этому времени в раскрытое очко матрицы была подана заготов­

ка, то матрицы станут обжимать ее одновременно с противополож­ ных сторон. При сходе бойков с роликов матрицы снова раскры­ ваются, а при набегании на следующие ролики — сходятся. Так как это происходит в течение весьма короткого времени, то про­ цесс деформирования будет носить характер пульсирующего обжа­ тия. Пульсация в отношении частоты обжатия может быть опре­ делена по формуле

/=0,6^ = 0,01пА,

где f — частота обжатия;

пш— число оборотов шпинделя в минуту; zp — количество роликов;

0,6 — коэффициент уменьшения числа соударений бойков и ро­ ликов вследствие планетарного вращения сепаратора.

В табл. 62 приводятся данные по ротационно-обжимным стан­ кам фирмы «Стевенс и Булливант» (по каталогу 1957 г.). Фирма

352

Дайтон выпускает 8 размеров ротационно-обжимных машин для

обработки труб диаметром от 10 до 100 мм. Машины предназначе­

ны для обжатия в двухматричных и четырехматричных штампах.

Пульсирующее об­ жатие характеризуется рядом технологических преимуществ. Дробле­ ние деформации на большое. количество микродеформаций тре­

бует пониженных уси­ лий. Высокая интенсив­ ность обжатия вызыва­ ет выделение значи­ тельного количества теплоты, что повышает пластичность металла.

Всестороннее неравно­ мерное сжатие при од­ носторонней растягива­ ющей деформации спо­

собствует повышению пластичности и пони­ жению усилий, требуе­ мых для деформиро­

вания металла. Если шпиндель веретена при поперечно-винто­ вой прокатке может быть изготовлен только с предварительным на­

виде. Проволока из вольфрама или молибдена вследствие большой хрупкости даже в горячем виде не может подвергаться никаким

другим способам обработки, кроме ротационного обжатия.

Главным инструментом при ротационном обжатии являются матрицы, производящие непосредственно обжимку-вытяжку заго­

товки. Вспомогательным инструментом служат бойки, передающие давление на матрицу. Бойки и матрицы для обработки мотоцик­

летных спиц показаны на фиг. 193. В матрицах фрезеруется сред­ ний ручей с цилиндрической полостью, переходящей в раструб.

Угол конуса ручья обычно принимается от 11 до 20°, что обеспечи­ вает плавный переход заготовки от деформированной к недеформированной ее части. Практика показывает, что наибольший износ матриц присходит в конической части ручья, в местах соприкосно­ вения ее с острым торцом заточенной под обжатие заготовки.

Для увеличения срока службы матрицы делаются двухсторонними

с фрезерованием конуса с обеих сторон (фиг. 193), при этом по

использовании первых конусов используются вторые. Для матриц наиболее стойкой является сталь марки ЭХ12 с содержанием хро­ ма до 12—14%. Матрицы проходят следующую механическую обработку: а) шлифование граней в сыром виде; б) фрезерова­ ние ручьев; в) закалку; г) доводку размеров ручья.

Рекомендуется следующая термическая обработка матриц из стали ЭХ12: а) нагрев под закалку до температуры 950°; б) за­ калка в воде с температурой 20°; в) отпуск при температуре 200—300°. Для получения -при закалке чистой поверхности ручьев последние при нагреве защищаются порошком борной кислоты или чугунными стружками в смеси с углем. Полировка ручьев матри­

цы производится на специальном станке доводкой, осуществляе­

мой путем периодической подачи располировника в отверстие конуса матрицы, увлекающего наждачную пасту, подаваемую вра­ щающимися дисками. Заготовка для ротационного обжатия обыч­ но затачивается с конца на конус. Угол заточки конца заготовки должен быть равен углу конуса ручья матрицы, при этом условии предупреждается чрезмерный износ матриц.

На фиг. 194 приведены схемы гладкого и ступенчатого рота­ ционного обжатия. Расчет потребной для ротационного обжатия

354

заготовки производится исходя из постоянства объемов заготовки до и после обжатия. Очевидно, что в случае ступенчатого обжатия (схема б) должно иметь место условие

= ~ + T z‘v + “ ^vi+V Zv‘

За последнее время метод ротационного обжатия находит при­ менение для решения сложных производственных проблем. Одним из примеров является изготовление ротационным обжатием мед­

ных наконечников для сварочных горелок (фиг. 195). Каждый наконечник длиной 100 мм имеет на всю длину три сквозных ка­

Эти каналы не параллельны, а суживаются на конус в направле­ нии оси. При сверлении были часты поломки сверл, а точность обработки каналов была невысокой. В настоящее время на одном заводе [27] освоен метод ротационного обжатия наконечников.

Заготовкой служит цилиндрик диаметром 28,6 мм и длиной 27 мм.

Вначале в заготовке просверливаются каналы, в которые встав­ ляются оправки из рояльной проволоки и «заряженная» заготов­ ка подвергается ротационному обжатию. После четырехкратного обжатия был получен требуемый наружный диаметр с точностью

±0,25 мм. Затем наконечники обстукиваются для облегчения вы­ таскивания проволочных оправок и окончательно обрабатываются на требуемый наружный контур. Каналы после ротационного об­

жатия не только точно располагались на выходной стороне сопла,

но имели одинаковый диаметр на всем протяжении.

Метод ротационного обжатия решает задачу получения шести­ гранного и прямоугольного профилей из недорогих круглых заго­ товок без всяких отходов. Для этого требуется машина для рота­

ционного обжатия с четырьмя матрицами и специальным устрой­ ством, которое вращает закрепленную в приспособлении круглую заготовку со скоростью, равной скорости вращения шпинделя.

Метод ротационного обжатия часто применяется в производст­ ве полых цилиндрических деталей, которые раньше готовились из

прутка. Ротационным обжатием можно получить на заданном отрезке трубы различные внутренние диаметры без всяких отхо­ дов и без специального инструмента. На фиг. 196 показана типич­ ная деталь, в которой увеличена толщина стенок и внешний контур

рующего обжима внутренних поверхностей, осуществляемый на машине KRXHF в ГДР. Принципи­ альная конструкция этой машины аналогична большому роликопод­ шипнику с цилиндрическими роли­ ками, у которого наружное кольцо

вращается и вращающиеся ролики

при перекатке отжимают к центру в радиальном направлении выстулающие бойки. При этом оказалось возможным осаживать материал внутри полости, одетой на оправку.

На фиг. 197 показана исходная

пустотелая заготовки, полуфабрикат и готовая деталь с винтообразным пазом, полученным ротационным

оправки. При этом происходит растяжение по длине и упрочнение структуры металла. Полученная заготовка имеет по наружной по­ верхности овальную форму с диаметром 37 мм. Однако внутренние размеры и форма точно соответствует оправке. Затем муфта сни-

356

ГЛАВА Vll

КАЛИБРОВКА

Для получения точных размеров и высокой чистоты поверхно­

сти штампованных или прокатных заготовок последние подверга­ ют калибровке. Калибровка представляет собой процесс доводоч­ ного обжатия. От калибровки следует отличать ее частный слу­

чай— чеканку, производимую для образования выпукло-вогнутого

рельефа на поверхности деталей (заготовок) за счет изменения толщины материала и заполнения им рельефной полости штампа.

Впервые калибровка была применена на падающих (фрикци­ онных) молотах павловскими кустарями при производстве ножей, ножниц, отверток, стамесок и других мелких изделий. Предвари­ тельно очищенные от окалины штампованные поковки калиброва­

лись за 1 удар под молотом, приобретая блестящую, чистую и гладкую поверхность и точные размеры. В дальнейшем заготовка подвергалась лишь тонкой шлифовке.

В настоящее время калибровка применяется во всех крупных кузнечно-штамповочных цехах массового и крупносерийного производства. За последние годы область применения калибровки заметно расширилась. Так, на Горьковском автозаводе количест­ во наименований поковок, подвергавшихся калибровке, за 1940 —• 1950 гг. повысилось с 37 до 116. Это соответствовало повышению удельного веса в общей номенклатуре поковок цеха с 10 до 22%, а по весу с 2170 до 15 200 т!год.

В настоящее время технологические возможности калибровки

значительно расширились. Особенно следует отметить развитие калибровочных операций с применением вращающихся инструмен­ тов (ролики, шарики, накатники). Расширился типаж оборудо­ вания, на котором возможно осуществление калибровочных опе­ раций. Соответственно расширилась и область применения ка­ либровки на машиностроительных предприятиях.

Технология точной калибровки реально решает проблему чер­ ных контактных поверхностей. Калибровкой достигается следую­ щая точность и чистота поверхности:

358

МЕХАНИЗМ И СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ

Калибровка является разновидностью обработки металлов давлением без снятия стружки и поэтому механизм деформации при калибровке подчинен тем же законам пластической деформа­

Фиг. 198. Диаграмма относительного распределения сопротивления деформации калибровке:

а — сплошных дисков; б — дисков с отверстием по центру.

ции, какие действуют и при обработке давлением. Под воздейст­ вием значительных усилий пресса, превосходящих предел упру­ гости металла изделия, последнее начинает сжиматься, деформа­ ция принимает характер скольжения по плоскостям кристаллов, причем там, где деформация значительна, наблюдается известное уменьшение зернистости и повышение твердости металла вследст­

вие наклепа.

При горячей калибровке в зависимости от температуры нагрева дробление зерен при обжатии сопровождается процессом рекрис­ таллизации. Рекристаллизация металла при холодной калибровке достигается последующим отжигом, в противном случае металл сохраняет строчечную структуру с присущими ей механическими

свойствами.

Установлено, что при калибровке имеет место пирамидальное

распределение напряжений в контактных поверхностях калибруе­ мого изделия и инструмента. Сущность эффекта пирамидального распределения напряжений состоит в том, что максимальное со­ противление деформации испытывают частицы металла изделия

наиболее отдаленные от его периферии, а периферийные участки имеют минимальное сопротивление деформации, как это показа­

но на фиг. 198 для случая плоскостной калибровки диска (сплош­

359

ного и кольца). Пирамидальное распределение значений сопротив­ лений деформации объясняется наличием сил трения, достигаю­

щих максимума в центральных, т. е. наиболее стесненных участках.

Следствием пирамидального распределения сопротивления являет­ ся образование на плоскостях калибруемых торцов выпуклости

(мениска), который, например, для круглой заготовки площадью

толщине (высоте) калибруемого изделия и с увеличением усилия деформации. В случае калибровки без образования заусенца она значительно меньше. По данным НИТИ в зависимости от прило­ женного усилия калибровки величина торцовой выпуклости воз­ растает от 0,1 мм при усилии 20 т до 0,52 мм при усилии 120 т. Снижение торцовой выпуклости f при калибровке изделий приве­ дено в табл. 63.

Таблица 63

Стрела выпуклости (мениска), полученная после холодной плоскостной калибровки образцов из разных марок сталей и сечений, при двух типах смазок

360