ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАДИАЛЬНОЙ КОВКИ
TOOL FOR RADIAL FORGING

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к инструменту для радиальной ковки.
Известен инструмент для радиальной ковки, используемый, в частности, для получения шестигранных профилей /Способ радиальной ковки шестигранных профилей, патент РФ №2538130, опубл. 10.01.2015 г. Бюл. №1/. Инструмент для реализации этого способа содержит две взаимно перпендикулярные пары бойков. На каждом бойке по длине его опорной поверхности размещены две рабочие поверхности, контактирующие с деформируемым металлом. Рабочие поверхности, образованные одной парой бойков, расположены вдоль оси ковки в шахматном порядке по отношению рабочим поверхностям другой пары бойков.
При применении такого инструмента перед каждым проходом во время задачи заготовки манипулятором в зону деформации из-за искривления ее конца со стороны задачи его в бойки, отклонения оси заготовки от оси ковки под действием ее силы тяжести передний конец заготовки «утыкается» в торцевые части бойков или в «проемы» между рабочими поверхностями бойков. Это препятствует свободной задаче заготовки в зону деформации и прохождению через нее, приводящее к задержке или остановке процесса ковки. Кроме того, в заготовке возникают осевые усилия, приводящие к потере ее продольной устойчивости и искривлению. Все это, в конечном итоге, уменьшает производительность процесса радиальной ковки и снижает качество получаемых профилей.
Таким образом, недостатком указанного аналога является низкое качество получаемых профилей и ограниченная производительность.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является инструмент для радиальной ковки, используемый, в частности, для получения полосовых профилей /Ковка на радиально-обжимных машинах/В.А. Тюрин, В.А. Лазоркин, И.А. Поспелов и др. - М.: Машиностроение, 1990. - с. 15, 16/.
Данный инструмент содержит две взаимно перпендикулярные пары бойков. Одна пара бойков имеет размещенные по длине ее опорной поверхности одну рабочую и две примыкающие к ней направляющие поверхности. Другая пара бойков имеет размещенные по длине ее опорной поверхности две рабочие поверхности и расположенную между ними направляющую поверхность. Рабочие и направляющие поверхности, образованные одной парой бойков, расположены вдоль оси ковки в шахматном порядке по отношению к рабочим и направляющим поверхностям другой парой бойков. Направляющие поверхности одной пары бойков выполнены шириной, не превышающей минимальный зазор между рабочими поверхностями другой пары бойков.
Аналогичное техническое решение можно использовать и для инструмента, в котором на каждом бойке двух взаимно перпендикулярных пар по длине его опорной поверхности размещены две рабочие поверхности, контактирующие с деформируемым металлом, и две направляющие поверхности. На взаимно перпендикулярных парах бойков две рабочие поверхности и две направляющие поверхности одной пары бойков расположены вдоль оси ковки в шахматном порядке по отношению к рабочим и направляющим поверхностям другой пары бойков. На каждом бойке одна направляющая поверхность расположена между рабочими поверхностями, а другая направляющая поверхность примыкает к одной из рабочих поверхностей.
При использовании такой конструкции инструмента, принятого в качестве прототипа, частично устраняются недостатки инструмента для радиальной ковки. Направляющая поверхность, примыкающая к рабочей поверхности, устраняет явление «утыкания» концов заготовки в торцевую часть рабочей поверхности бойка со стороны примыкания к ней направляющей поверхности при задаче заготовки в бойки в каждом проходе. Направляющая поверхность, расположенная между рабочими поверхностями, удерживает заготовку вдоль оси ковки и устраняет «утыкание» концов заготовки в «проем» между рабочими поверхностями бойков.
Однако при такой конструкции инструмента с одного торца рабочих поверхностей взаимно перпендикулярных пар бойков, расположенного на краю опорной поверхности бойка, отсутствуют направляющие поверхности. Поэтому в случае смещения оси заготовки от оси ковки или искривления конца заготовки, задаваемого в бойки, будет происходить «утыкание» концов заготовки в бойки со стороны отсутствия на них направляющих поверхностей. Данное явление препятствует свободной задаче заготовки в зону деформации, что приводит к задержке или остановке процесса радиальной ковки. При этом возникающие в заготовке осевые усилия являются причиной потери продольной устойчивости заготовки и ее искривления. Задержка и остановка процесса радиальной ковки уменьшает его производительность. Наличие кривизны на заготовке является критерием низкого ее качества.
Таким образом, недостатками принятого в качестве прототипа технического решения являются низкое качество получаемых заготовок и профилей и ограниченная производительность.
Задачей изобретения является повышение качества получаемых заготовок и профилей и увеличение производительности процесса радиальной ковки.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом инструменте для радиальной ковки, содержащем две взаимно перпендикулярные пары бойков, каждый из которых имеет размещенные по длине их опорной поверхности две рабочие поверхности и направляющие поверхности, причем рабочие и направляющие поверхности одной пары бойков расположены вдоль оси ковки в шахматном порядке по отношению к рабочим и направляющим поверхностям другой пары бойков, одна направляющая поверхность каждого бойка расположена между рабочими поверхностями, а другая направляющая поверхность примыкает к рабочей поверхности, согласно изобретению каждый боек снабжен дополнительной направляющей поверхностью, примыкающей к рабочей поверхности и расположенной консольно опорной поверхности бойка.
Снабжение каждого бойка дополнительной направляющей поверхностью, примыкающей к рабочей поверхности и расположенной консольно опорной поверхности бойка, в случае смещения оси задаваемой в бойки заготовки от оси ковки или применения заготовки с искривленным концом со стороны задачи ее в бойки обеспечивает условия для беспрепятственного прохода конца заготовки в зону деформации, устраняя явление его «утыкания» в торцевую поверхность бойка.
Консольное размещение дополнительной направляющей поверхности бойка по отношению к опорной поверхности данного бойка без ущерба для прочностных характеристик бойка и его устойчивости на опорной поверхности создает дополнительный элемент на бойке, выполняющий роль проводки, на которую не действует усилие ковки.
Все это позволяет устранить задержку или остановку процесса радиальной ковки, а также ликвидирует причины действия на заготовку продольных осевых усилий и ее искривление от данных осевых усилий. Следствием этого является увеличение производительности и повышение качества получаемых заготовок и профилей.
Таким образом, применение предлагаемого инструмента для радиальной ковки позволяет повысить качество получаемых заготовок и профилей и увеличить производительность процесса радиальной ковки.
Предложенный инструмент для радиальной ковки проиллюстрирован на чертежах.
На фиг. 1 показан вид на инструмент для радиальной ковки в сборе вдоль оси ковки с условно не показанным вертикальным бойком.
На фиг. 2 показан вид А на инструмент для радиальной ковки в сборе со стороны задачи или выдачи заготовки из бойков.
На фиг. 3 показан разрез Б-Б инструмента для радиальной ковки.
На фиг. 4 показан разрез В-В инструмента для радиальной ковки.
На фиг. 5 показан вид Г на инструмент для радиальной ковки в сборе вдоль оси ковки с условно не показанным горизонтальным бойком.
На фиг. 6 приведен рабочий чертеж бойка с гладкими рабочими и направляющими поверхностями.
На фиг. 7 приведен рабочий чертеж бойка с вырезными ручьями на рабочих и направляющих поверхностях.
Инструмент для радиальной ковки состоит из двух пар бойков, например одной горизонтальной 1 и другой вертикальной 2 пар бойков (фиг. 1-5), устанавливаемых на радиально-ковочных машинах (на рисунках не показано) с возможностью одновременного перемещения друг к другу и наоборот. В данном примере конкретного выполнения рассматриваются бойки с гладкими рабочими и направляющими поверхностями. В общем случае рабочие и направляющие поверхности могут быть калиброванными, например с вырезными ручьями для ковки шестигранных профилей.
ог
рг1
рг2
нг1
нг2
нг
в
нг1
рг1
рг2
нг2
рг2
ндг
ндг
рг1
ог
Каждый горизонтальный боек 1 имеет по длине его опорной поверхности L две одинаковые рабочие поверхности l и l, две направляющие поверхности l и l, ширина которых b не превышает минимальный зазор h между рабочими поверхностями вертикальной пары бойков 2. Одна направляющая поверхность l расположена между рабочими поверхностями l и l бойка. Другая направляющая поверхность l примыкает к рабочей поверхности l бойка. Каждый боек 1 горизонтальной пары имеет дополнительную направляющую поверхность длиной l и шириной b, примыкающую к рабочей поверхности l и расположенную консольно его опорной поверхности L.
ов
рв1
рв2
нв1
нв2
нв
г
нв1
pв1
рв2
нв2
рв2
ндв
ндв
рв1
ов
Каждый вертикальный боек 2 имеет по длине его опорной поверхности L две одинаковые рабочие поверхности l и l, две направляющие поверхности l и l, ширина которых b не превышает минимальный зазор h между рабочими поверхностями горизонтальной пары бойков 1. Одна направляющая поверхность l расположена между рабочими поверхностями l и l бойка. Другая направляющая поверхность l примыкает к рабочей поверхности l бойка. Каждый боек 2 вертикальной пары имеет дополнительную направляющую поверхность длиной l и шириной b, примыкающую к рабочей поверхности l и расположенную консольно его опорной поверхности l.
нг1
рв2
нв1
рг2
Расположение вдоль оси ковки рабочих, направляющих и дополнительных направляющих поверхностей взаимно перпендикулярных пар бойков в шахматном порядке обеспечивает установку бойков таким образом, что рабочие поверхности одной пары бойков входят с места расположения направляющих поверхностей другой пары бойков. Для этого длина направляющей поверхности l превышает длину рабочей поверхности l, а длина направляющей поверхности l превышает длину рабочей поверхности l.
ндг
ндв
ог
ов
ндг
ндв
Консольное размещение дополнительных направляющих поверхностей l и l бойков по отношению к соответствующим опорным поверхностям l и l бойков на одной их паре и отсутствие данной консоли на другой паре бойков из-за шахматного расположения элементов бойков во взаимно перпендикулярных парах позволяет ширину b и b дополнительных направляющих поверхностей бойков выполнять равной или превышающей ширину их рабочих поверхностей. Это улучшает условия для направления заготовки в зону деформации по всей ширине рабочей поверхности бойка.
нд
ндв
рг1
рв1
Применение такой конструкции инструмента в случае подачи в бойки искривленного переднего конца заготовки или смещения оси заготовки с оси ковки со стороны задачи его в бойки (на фиг. 1 и 5 заготовка показана тонкими линиями) позволяет заготовке с помощью дополнительных наклонных направляющих поверхностей l и l свободно перемещаться между бойками в зону ковки, исключая «утыкание» конца заготовки в торцевую часть рабочих поверхностей l, l (на фиг. 1 и 5 условные торцевые части рабочей поверхности бойков показаны пунктирной линией).
Благодаря этому ликвидируются задержки или остановки процесса ковки и устраняются условия для действия на заготовку продольных осевых усилий и ее искривления от данных осевых усилий.
Отсюда можно заключить, что применение предлагаемого инструмента для радиальной ковки увеличивает производительность процесса радиальной ковки и повышает качество получаемых заготовок и профилей.
Предложенная конструкция инструмента для радиальной ковки опробована при ковке квадратных и шестигранных профилей на радиально-ковочной машине SKK-14 австрийской фирмы GFM, установленной на одном из предприятий г. Челябинска.
Для этого разработано два типа бойков. Одни бойки с гладкой рабочей поверхностью, а другие бойки с вырезными ручьями. При ковке квадратных профилей использованы две пары бойков с гладкой рабочей поверхностью. При ковке шестигранных профилей использована одна пара бойков с гладкой рабочей поверхностью, а другая пара бойков с вырезными ручьями.
В качестве дополнительных материалов к заявке прилагаются рабочие чертежи бойков с гладкой рабочей поверхностью, (фиг 6) и с вырезными ручьями (фиг 6), разработанные с применением предложенного технического решения.
Проведенные опытные ковки подтвердили эффективность предложенной конструкции инструмента для радиальной ковки, а именно получение качественных квадратных и шестигранных профилей с высокой надежностью свободного перемещения заготовки в зону деформации бойков при практически любом положении оси заготовки по отношению к оси ковки и искривлении конца заготовки.