Способ получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки и устройство для осуществления этого способа

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРУТКА ПОПЕРЕЧНОКЛИНОВОЙ ПРОКАТКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(73) Патентообладатели Общество с ограниченной ответственностью ДАЙНОВА,Физикоответтехнический институт Национальной академии наук Беларуси(57) 1. пособ получения деталей из прутка поперечно-клиновой прокаткой, заключающийся в том, что пруток нагревают, производят отрезку заготовки от нагретого прутка с одновременной формовкой ее концов путем внедрения в пруток режущих ножей и деформирующих участков валков при их синхронном вращении в одном направлении вокруг своих осей и осуществляют поперечно-клиновую прокатку отрезанной заготовки для получения готовой детали, отличающийся тем, что для отрезки заготовок от прутка используют валки с режущими ножами в виде секторов, перед каждым внедрением указанных ножей для отрезки очередной заготовки от прутка его неподвижно фиксируют, при отрезке заготовки от прутка дополнительно с вращением валков с ножами вокруг осей производят их обкатку вокруг неподвижного прутка, а после отрезки заготовки пруток освобождают от фиксации и возвращают валки с ножами в исходное положение путем их вращения вокруг осей в обратном направлении. 2564 1 2. Устройство для получения деталей из прутка поперечно-клиновой прокаткой, содержащее основную рабочую клеть с формообразующими валками, механизм загрузки и нагрева прутка и расположенную между ними дополнительную рабочую клеть с размещенными в ней проводками для прутка и валками с режущими ножами и деформирующими участками, установленными на соосных валах, связанных с приводом их синхронного вращения, отличающееся тем, что устройство снабжено ротором с приводом его вращения, валы упомянутых валков смонтированы в указанном роторе в его диаметральной плоскости, а привод синхронного вращения валков выполнен реверсивным, при этом проводки выполнены в виде зажимов, связанных с силовым приводом, режущие ножи валков выполнены в виде секторов, а деформирующие участки образованы боковыми поверхностями режущих кромок секторов.(56) 1. А.Н.Целиков и др. Поперечно-клиновая прокатка в машиностроении. -М., Машиностроение, 1982.-С. 97107. 2. , А, 1465161, МПК 21 1/18, 1989 (прототип). Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается получения деталей, преимущественно типа ступенчатый вал, посредством поперечно-клиновой прокатки. Известен способ получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки, заключающийся в том, что вначале пруток разрезают на заготовки, которые затем поочередно после нагрева формуют с отрезкой концов до получения готового изделия 1. Известно также устройство для осуществления этого способа, содержащее рабочую клеть и механизм загрузки с нагревом прутковых заготовок 1. Однако у такого способа, осуществляемого с помощью данного устройства, низкий коэффициент использования металла. Из-за этого повышается содержание концевых отходов и ухудшается экономичность использования технологии поперечно-клиновой прокатки. Упомянутый недостаток устраняется при использовании способа получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки, который наиболее близок к заявляемому изобретению и заключается в том, что пруток нагревают и поочередно внедряют в него режущие кромки и деформирующие участки валков, которые синхронно вращают в одном направлении вокруг своих осей, с одновременным вращением прутка, осуществляя при этом отрезку от него заготовок, с одновременной формовкой их концов, а затем, сразу же после отделения от прутка, каждую заготовку прокатывают до получения готового изделия 2. Для осуществления более эффективного способа применяется устройство, содержащее основную рабочую клеть, механизм загрузки и нагрева прутка и расположенную между ними дополнительную рабочую клеть с размещенными в ней проводками для прутка и валками, установленными на соосных валах, связанных с приводом их синхронного вращения, и снабженными деформирующими участками и отрезными ножами 2. Однако известный способ и устройство для его осуществления обладают рядом недостатков, вызванных как особенностью осуществления процесса отрезки заготовок от прутка, так и особенностью конструкции дополнительной клети, где происходит этот процесс. Дело в том, что во время обработки заготовки в дополнительной клети пруток вращается. Поэтому, имея определенную кривизну, при вращении он описывает своими крайними точками окружность большего размера, чем фактический диаметр прутка. Например, пруток диаметром 60 мм и длиной 6 м с допускаемой кривизной 0,5 от длины прутка (что составит 30 мм) при вращении будет описывать окружность диаметром 60 30 х 2120 мм, т.е. в два раза больше фактического диаметра. Поэтому, если применять компактный нагреватель, соответствующий диаметру прутка, то прокатная установка будет работать ненадежно из-за частых повреждений концами прутка футеровки нагревателя. С учетом этого приходится делать нагреватель исходя не из фактического диаметра прутка, а из диаметра, описываемого его крайними точками при вращении, оставляя между прутком и футеровкой нагревателя достаточно большой зазор. В результате, из-за наличия такого зазора (сравнимого с диаметром прутка) для нагрева металла до требуемой температуры необходимо значительно повышать мощность нагревателя, что ведет к перерасходу электроэнергии. Это особенно экономически невыгодно при использовании широко распространенных индукционных нагревателей, работающих с использованием токов высокой частоты. Задачей, решаемой изобретенным способом и устройством, является устранение вращения прутка путем изменения принципа отрезки заготовок от прутка и формовки их концов, а также путем изменения конструкции дополнительной клети с сохранением остальных признаков для осуществления поперечно-клиновой прокатки деталей из прутка. Поставленная задача решается тем, что в способе получения деталей из прутка поперечно-клиновой прокаткой,заключающемся в том, что пруток нагревают, производят отрезку заготовки от нагретого прутка с одновременной формовкой ее концов путем внедрения в пруток режущих ножей и деформирующих участков валков при их синхронном вращении в одном направлении вокруг своих осей, и осуществляют попречно-клиновую прокатку отрезанной заготовки для получения готовой детали, имеются существенные отличия, а именно для отрезки заготовок 2 2564 1 от прутка используют валки с режущими ножами в виде секторов, перед каждым внедрением указанных ножей для отрезки очередной заготовки от прутка его неподвижно фиксируют, при отрезке заготовки от прутка дополнительно с вращением валиков с ножами вокруг осей производят их обкатку вокруг неподвижного прутка, а после отрезки заготовки пруток освобождают от фиксации и возвращают валки с ножами в исходное положение путем их вращения вокруг осей в обратном направлении. Использование валков с режущими кромками в виде секторов и неподвижная фиксация прутка устраняет отрицательное явление вращения прутка во время процесса отрезки и предварительной формовки заготовок. Поворот вращающихся валков вокруг прутка обеспечит процесс получения деталей поперечно-клиновой прокаткой. Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для получения деталей из прутка поперечно-клиновой прокаткой, содержащем основную рабочую клеть с формообразующими валками, механизм загрузки и нагрева прутка и расположенную между ними дополнительную рабочую клеть с размещенными в ней проводками для прутка и валками с режущими ножами и деформирующими участками, установленными на соосных валах, связанных с приводом их синхронного вращения, введены следующие отличительные признаки устройство снабжено ротором с приводом его вращения, валы упомянутых валков смонтированы в указанном роторе в его диаметральной плоскости, а привод синхронного вращения валков выполнен реверсивным, при этом проводки выполнены в виде зажимов, связанных с силовым приводом, режущие ножи валков выполнены в виде секторов, а деформирующие участки образованы боковыми поверхностями режущих кромок секторов. Установка валков в роторе, связанном с приводом его вращения, позволит производить начальное формование и отрезку заготовки путем обкатывания вокруг нее отрезанных ножей, предварительно внедренных в заготовку и постепенно перемещаемых навстречу друг к другу. Выполнение привода синхронного вращения валов валков реверсивным обеспечит автоматический возврат ножей в исходное положение после отрезки заготовки. Выполнение проводок для прутка в виде зажимов, связанных с силовым приводом, позволит надежно фиксировать пруток при выполнении операции отрезки неподвижно. Выполнение отрезных ножей валков в виде секторов с режущими кромками позволит обеспечить процесс формирования и отрезки заготовки по мере вращения ротора и перемещения ножей за счет возникновения сил трения и контакта режущая кромка-заготовка. Образование деформирующих участков валков боковыми поверхностями режущих кромок ножей обеспечивает начальное внедрение ножей в тело заготовки и формирование отрезных концов за счет упомянутых сил трения. Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид устройства на фиг.2 - разрез А-А по дополнительной клети. Устройство для поперечно-клиновой прокатки прутковой заготовки содержит основную рабочую клеть 1,механизм 2 загрузки и нагрева прутка 3 и расположенную между ними дополнительную рабочую клеть 4. Механизм 2 снабжен индукционным нагревателем 5. Клеть 4 состоит из корпуса 6, в котором размещен ротор 7. В роторе 7 установлены соосно валы 8 валков 9. Ротор 7 связан с приводом его вращения, например от гидромотора 10 через звездочку 11, цепь 12 и звездочку 13. Привод синхронного вращения соосных валов 8 выполнен реверсивным, например от реверсивного гидромотора 14 поворотного действия через звездочку 15, цепь 16, звездочку 17, зубчатое колесо 18 и шестерни 19 валов 8. Валки 9 снабжены отрезными ножами 20, выполненными в виде секторов с режущими кромками 21, боковые поверхности которых образуют деформирующие участки 22. В клети 4 размещены также проводки 23 для поддержания и направления прутка 3 и заготовок. Проводки 23 выполнены в виде зажимов, связанных с силовым приводом например с гидроцилиндром 24. Устройство снабжено также вспомогательными механизмами (не показаны) отделения мерного прутка определенной длины, его подачи в клеть 1 и подачи отрезанной заготовки полуфабриката туда же. Способ получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки осуществляется следующим образом. В механизме 2 осуществляется отделение единичного прутка 3 мерной длины и его подача через индукционный нагреватель 5 в проводке 23 рабочей клети 4. Проходя через нагреватель 5 пруток 3 нагревается токами высокой частоты до температуры пластической деформации. Далее, с помощью управления гидроцилиндрами 24 происходит зажим и фиксация прутка 3 в проводках 23. Причем 2564 1 ножи 20 находятся в исходном положении а, не соприкасаясь с прутком 3. Затем включается гидромотор 14, который через цепную передачу 15-16-17 начинает вращать зубчатое колесо 18. Ротор 7 при этом удерживается в неподвижном состоянии неработающим гидромотором 10 через цепную передачу 11-12-13. Зубчатое колесо 18, вращаясь, приводит в движение входящие с ним в зацепление шестерни 19 с валами 8 и валками 9, обеспечивая их синхронное вращение. Валки 9, поворачиваясь вокруг своей оси, подводят неподвижно закрепленные на них секторные ножи 20 к прутку 3. При этом передний деформирующий участок 22 режущих кромок 21 ножей 20 входит в закрепление с прутком 3 и предварительно деформирует его. В результате ножи замедляют свое движение. Возникает тормозной момент на валу гидромотора 14, и ножи, остановившись, занимают положение б. Как только это произойдет, то включается гидромотор 10, который через цепную передачу 11-12-13 приводит во вращение ротор 7. При этом секторные ножи 20 со своими режущими кромками 21 начинают обкатываться вокруг прутка 3. За счет того, что привод гидромотора 14 по-прежнему включен, то деформирующие участки 22 продолжают внедряться в тело прутка 3. Постепенно, по мере вращения ротора 7, включается в работу вся поверхность режущих кромок 21, которые отделяют необходимый полуфабрикат от прутка 3. В результате ножи 20 занимают позицию в. После отрезки этого полуфабриката гидромотор 10 выключается. Ротор 7 останавливается и удерживается в неподвижном состоянии. Затем гидромотор 14 начинает вращаться в обратном направлении. За счет передачи 15-16-17-18-19 валки 9 с ножами 20 также перемещаются в обратную сторону. При достижении ножами 20 исходной позиции а гидромотор 14 выключается. Далее, заготовка-полуфабрикат подается в основную рабочую клеть 1, где происходит ее прокатка до получения готового изделия. Одновременно гидроцилиндры 24 освобождают пруток 3 от зажимов 23, и он перемещается для очередной отрезки. После этого цикл работы установки повторяется. При внедрении заявляемого способа и установке такой конструкции экономическая эффективность будет достигнута за счет сокращения простоев, связанных с ремонтом нагревателя 5, так как пруток 3 не вращается при обработке в клети 4 и не повреждает футеровку нагревателя 5 экономии электроэнергии в результате уменьшения размеров нагревателя 5, так как нет необходимости увеличивать зазоры между индуктором и футеровкой нагревателя 5 и концами последних остатков мерного прутка 3, а также в результате отсутствия привода вращения прутка 3 экономии металла путем предварительного малоотходного формирования концов отрезанного полуфабриката в клети 4. Фиг. 2 оставитель В.М. Картузов Редактор Т.А. Лущаковская Корректор А.М. Бычко Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.