Кольцераскатный стан для изготовления колец с выступом в центральной части на внешней поверхности

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОЛЬЦЕРАСКАТНЫЙ СТАН ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ С ВЫСТУПОМ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ НА ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Томило Вячеслав Анатольевич Левкович Виктор Владимирович Вегера Иван Иванович Михлюк Анатолий Игнатьевич Замыслов Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Кольцераскатный стан для изготовления колец с выступом в центральной части на внешней поверхности, содержащий неприводной дорн, имеющий возможность перемещения в радиальном направлении с помощью гидроцилиндра, и приводной радиальнообжимной валок с канавкой в центральной части, приводимый в движение электродвигателем, отличающийся тем, что неприводной дорн выполнен составным из подвижной и неподвижной частей, расположенных соосно, и оснащен дополнительно гидроцилиндром,обеспечивающим осевое перемещение подвижной части упомянутого дорна. 99472014.02.28 Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для изготовления колец со сложным профилем на внешней поверхности. Данные кольцевые детали могут применяться при производстве газотурбинных двигателей и в иных отраслях машиностроительной промышленности. Известны кольцераскатные станы для производства профилированных колец, имеющие в своем составе валки, рабочие поверхности которых выполнены согласно необходимому профилю изготавливаемой кольцевой заготовки 1. При использовании данных станов при прокатке колец со сложным профилем возможно незаполнение ручья валка, что ведет к браку. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является раскатный стан,содержащий неприводной дорн в виде цилиндра, имеющий возможность перемещения в радиальном направлении с помощью гидроцилиндра, и приводной радиально-обжимной валок с канавкой в центральной части, приводимый в движение электродвигателем 2. Недостатком данного стана является невозможность получения заготовок с выступом в центральной части на внешней поверхности, имеющим высоту выступания с коэффициентом кратности к толщине более единицы. Это приводит к значительным объемам механической обработки и повышению металлоемкости и трудоемкости производства. Таким образом, прототип не позволяет получать сложнопрофильные заготовки с высоким коэффициентом использования металла (КИМ). Задачей настоящей полезной модели является повышение коэффициента использования металла. Поставленная задача решается тем, что в кольцераскатном стане для изготовления колец с выступом в центральной части на внешней поверхности, содержащем неприводной дорн, имеющий возможность перемещения в радиальном направлении с помощью гидроцилиндра, и приводной радиально-обжимной валок с канавкой в центральной части, приводимый в движение электродвигателем, неприводной дорн выполнен составным из подвижной и неподвижной частей, расположенных соосно, и оснащен дополнительно гидроцилиндром, обеспечивающим осевое перемещение подвижной части упомянутого дорна. Сущность заявляемого технического решения заключается в расширении технических возможностей стана за счет принудительного пластического течения металла в соответствии с заданной формой радиально-обжимного валка. Заявляемое техническое решение предусматривает использование в качестве заготовки кольца объемом, равным объему готовой детали с учетом припусков на шероховатость,допусков на размеры и отхода кольцевой формы с треугольным сечением. При раскатке подвижная часть дорна выдвинута, таким образом дорн представляет собой цилиндрическую деталь с выемкой на внешней поверхности, которая при раскатке заполняется металлом. Также при раскатке металл частично заполняет канавку радиально-обжимного валка. Кольцевую деталь раскатывают до необходимого диаметра, при этом металл вытесняется в область, образованную поверхностями радиально-обжимного валка и составного дорна,в месте выемки образуется утолщение. Не останавливая вращения, подвижная часть дорна с помощью гидроцилиндра совершает осевое перемещение, в результате высота выемки уменьшается. При осевом движении подвижной части дорна происходит перераспределение металла, набранного на стадии раскатки с выдвинутой подвижной частью дорна. Перераспределенный металл завершает заполнение канавки радиально-обжимного валка. Заявляемое техническое решение поясняется фигурой, на которой приведена принципиальная схема кольцераскатного стана. Как видно из фигуры, стан состоит из электродвигателя 1, который передает вращение радиально-обжимному валку 2, и составного дорна, включающего подвижную часть 3 и неподвижную часть 4, с накинутой на него кольцевой заготовкой 5. Составной дорн может перемещаться в радиальном направлении 99472014.02.28 при помощи гидроцилиндра 6, а подвижная часть дорна может перемещаться в осевом направлении при помощи гидроцилиндра 7. Стан работает следующим образом. К радиально-обжимному валку 2, который приводится в движение от электродвигателя 1, подводится составной дорн с накинутой на него кольцевой заготовкой 5, причем подвижная часть 3 дорна находится в крайнем верхнем положении. Радиальное движение дорна осуществляется с помощью гидроцилиндра 6. При достижении заготовкой необходимого диаметра и наборе металла в выемке составного дорна гидроцилиндр 7 вызывает аксиальное перемещение подвижной части 3 дорна для перераспределения набранного металла и заполнения канавки радиально-обжимного валка. Испытания заявляемого технического решения осуществлялись следующим образом. В качестве базы был выбран кольцераскатный стан КПС-300, который был модернизирован методом замены дорна и установки дополнительного гидроцилиндра. В качестве заготовок использовались кольца со следующими размерами внешний диаметр - 250 мм внутренний диаметр - 165 мм высота - 42 мм. Данную кольцевую заготовку раскатывали на модернизированном кольцераскатном стане КПС-300 до внешнего диаметра 320 мм. Толщина стенки заготовки определяется расстоянием между радиально-обжимным валком и неподвижной частью дорна и составляет 15 мм, высота этой области заготовки равна 18 мм. Глубина выемки на внешней поверхности дорна составляет 5 мм, в итоге толщина кольцевой заготовки в области с набранным металлом составляет 20 мм, высота - 37 мм. При раскатке часть металла вытесняется в канавку радиально-обжимного валка высотой 15 мм. Затем подвижная часть дорна под действием гидроцилиндра опускается вниз, устанавливая высоту заготовки на уровне 54 мм, при этом происходит перераспределение металла и вытеснение его из области с набранным металлом в канавку радиально-обжимного валка, а в центральной части на внутренней поверхности образуется отход в виде кольца с треугольным сечением. Толщина кольца в области выступа в центральной части составляет 35 мм (без учета отхода) при высоте выступа 15 мм. Завершение изготовления детали производится на токарном станке. КИМ определялся по отношению объема готовой детали к объему заготовки. Вследствие высокого соответствия формы и размеров раскатанной заготовки форме и размерам детали КИМ при использовании заявляемого технического решения составляет 0,82. В случае использования прототипа КИМ равен 0,55. Таким образом, использование заявляемого технического решения позволяет повысить коэффициент использования металла при изготовлении колец с выступом в центральной части на внешней поверхности, имеющим высоту выступания больше толщины. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3