СТАН ДЛЯ РАСКАТКИ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам обработки металлов давлением и может быть использована для изготовления оболочек неосесимметричного и осесимметричного типа, например обтекателей носка воздухозаборника летательных аппаратов.
Известен стан для раскатки деталей, содержащий станину, установленные на ней каретки продольного перемещения раскатных головок, раскатные головки с установленными в них раскатными роликами, исполнительные механизмы вращения и перемещения раскатных головок, средства нагрева зоны деформации, средства фиксации и вращения заготовки, контрольно-измерительную аппаратуру, включающую блок управления.
(Патент РФ №159169, МПК В21Н 1/00, 2015 г.)
Согласно этому техническому решению обрабатываемая часть раскатываемой детали размещена в печи, а раскатные головки с установленными в них раскатными роликами, исполнительные механизмы вращения и перемещения раскатных головок, а также средства нагрева раскатных зоны деформации - вне печи. Размеры детали определяют датчиком профиля, а температуру в зоне раскатки термометрами. Конструкция предложенного стана позволяет изготавливать детали из жаропрочных сплавов различных типоразмеров, включая полые валы, диски и ступицы.
Недостаток этого устройства в отсутствии возможности раскатки деталей из листового материала.
Техническим результатом предложения является создание универсального стана для раскатки деталей различных типоразмеров из трудно деформируемых листовых материалов без переналадки механической части стана и установленной на нем контрольно-измерительной аппаратуры.
Указанный результат достигается тем, что стан для раскатки деталей, содержащий станину, установленные на ней каретки продольного перемещения раскатных головок, раскатные головки с установленными в них раскатными роликами, исполнительные механизмы вращения и перемещения раскатных головок, средства нагрева зоны деформации, средства фиксации и вращения заготовки, контрольно-измерительную аппаратуру, включающую блок управления, оснащен механизмом установки матрицы для формовки заготовки, включающем средства ее фиксации и вращения, установленными на одной оси со средствами фиксации и вращения заготовки механизмы отклонения раскатных головок для обеспечения перемещения при раскатке вдоль вертикальной образующей раскатываемой заготовки, и механизмы отклонения раскатных роликов вдоль поперечной образующей раскатываемой заготовки, а блок управления оснащен программируемым устройством, имеющим электрическую связь с контрольно-измерительной аппаратурой и обратную связь с исполнительными механизмами продольного и поперечного перемещений кареток, отклонения раскатных головок, вращения и перемещения раскатных роликов в зависимости от формы изделия, а также со средствами нагрева зоны деформации.
Возможность изготовления как осесимметричных, так и неосесимметричных оболочек из жаропрочных листовых трудно деформируемых материалов обеспечивается за счет использование формовочных матриц и индивидуальных для каждого вида изделий компьютерных программ для управления процессом раскатки. При этом используется единый механизм фиксации и вращения заготовок и матриц и единая контрольно-измерительная система управления процессом раскатки.
На фиг. 1 представлены основные узлы стана.
На фиг. 2 - схема размещения контрольно-измерительной аппаратуры.
Стан для раскатки деталей содержит станину 1, (фиг. 1), жестко связанные со станиной столы 2 и 3, установленные на них каретки 4 и 5 для их продольного перемещения по направляющим 6 и 7, раскатные головки 8 и 9 с установленными в них раскатными роликами 10 и 11, приводимыми во вращение двигателями 12 и 13, исполнительные механизмы вращения и перемещения раскатных головок в виде ходовых винтов 14 и 15, которые приводятся во вращение двигателями 16 и 17, средства нагрева зоны деформации в виде лазерных установок, включающих лазеры 18 и 19, оптические системы 20 и 21 и поворотные зеркала 22 и 23, средства фиксации и вращения заготовки А в виде фиксирующего заготовку с помощью гидроцилиндра 24 упора 25, вращение которого осуществляется двигателем 26 через редуктор 27, механизм установки матрицы М для формовки заготовки, включающий средство фиксации матрицы в виде шпинделя 28 и двигателя 29 для вращения шпинделя через редуктор 30, установленными на одной оси со средства фиксации и вращения заготовки механизмы 31 и 32 отклонения раскатных головок для обеспечения перемещения при раскатке вдоль вертикальной образующей раскатываемой заготовки и механизмы 33 и 34 отклонения раскатных роликов вдоль поперечной образующей раскатываемой заготовки, контрольно-измерительную аппаратуру, включающую тепловизионную камеру 35 (фиг. 2), оптические системы 36, 37, 38 и 39, опорное абсолютно черное тело 40, цифровую камеру с ПЗС-фотоприемником (прибор с зарядовой связью) 41, узкоспектральный светодиод 42 и блок управления (на чертеже не показан), который оснащен программируемым устройством.
Устройство работает следующим образом.
Раскатные головки 8 и 9 монтируют на каретках продольного перемещения 4 и 5, которые, в свою очередь, монтируют на столах 2 и 3, жестко связанных со станиной 1. В раскатных головках устанавливают раскатные ролики 10 и 11. С помощью шпинделя 28 крепят матрицу М, предназначенную для формовки заготовки А. Для раскатки, как осесимметричного, так и неосесимметричного изделия штампуют из листа осесимметричную заготовку, диаметр которой не менее максимального размера поперечного сечения изделия на каждом уровне от вершины. Эту заготовку с помощью гидроцилиндра 24 прижимают упором 25 к матрице. Торцевая поверхность упора имеет форму вершины поверхности заготовки для обеспечения требуемой ее фиксации. Средства фиксации заготовки и матрицы устанавливают на одной оси. Заготовку раскатывают по форме матрицы с помощью соответствующей программы, установленной в программируемом устройстве блока управления. С помощью двигателей 26 и 29 матрицу и заготовку приводят во вращение. Частоты их вращения синхронизируются с помощью кинематически соединенных с этими двигателями редукторов 27 и 30 соответственно. Затем включаются двигатели 16 и 17, приводящие во вращение ходовые винты 14 и 15 для перемещения кареток по направляющим 6 и 7, а вместе с ними раскатных головок с раскатными роликами в сторону заготовки до соприкосновения роликов с телом заготовки. С помощью механизмов 31 и 32 отклонения раскатных головок и механизмов 33 и 34 отклонения раскатных роликов обеспечивают первоначальный прижим роликов к поверхности заготовки и возможность их перемещения при раскатке вдоль вертикальной и поперечной образующих раскатываемой заготовки в соответствии с установленной программой. Подогрев зоны деформации и раскатных роликов осуществляют с помощью перемещающихся синхронно с перемещением кареток лазерных установок, состоящих из оптических систем 20 и 21, поворотных зеркал 22 и 23. и силовых лазеров 18 и 19. Температура в зоне раскатки контролируется тепловизионнной камерой 35 на микроболометрической матрице с оптической системой 36. Поле зрения тепловизионной камеры перекрывают зону раскатки и рабочую поверхность раскатного ролика. Нормировка распределения температуры производится путем изображения опорного абсолютно черного тела 40 известной температуры, которое проецируется в плоскость изображения оптической системой 37. Температура зоны деформации оценивается с точностью не ниже ±1°С. Скорость раскатки определяется скоростью перемещения ролика вдоль продольной образующей раскатываемого изделия и частотой вращения шпинделя. Скорость перемещения ролика вдоль продольной образующей определяется с помощью ПЗС камеры 41 с оптической системой 38. Для обеспечения качественного изображения ролика создается подсветка узкоспектральным светодиодом 42 и оптической системой 39. Точное измерение расстояния от вершины изделия позволяет обеспечивать точную раскатку в поперечном направлении в соответствии с произвольной кривой, отличающейся от окружности. При регистрации заданной температуры раскатки на поверхности вала ролики приводятся во вращение с заданной частотой двигателями 12 и 13. Управление исполнительными механизмами осуществляется с помощью блока управления, оснащенного программным блоком (на фиг. 1 не показан). Продольное перемещение раскатных роликов и вращение заготовки четко синхронизированы. Включение вращения шпинделя, раскатных роликов, прижима, перемещение кареток с раскатными роликами осуществляется синхронно по командам из блока управления станом. Раскатка начинается с вершины изделия и заканчивается по достижении роликами основания матрицы. Вертикальное положение рабочей поверхности ролика относительно поверхности заготовки в процессе раскатки не меняется. Величина усилия раскатки сохраняется постоянной. Сигналы от датчиков, контрольной и тепловизионной камер подаются в программируемое устройство блока управления и путем обратной связь с исполнительными механизмами и средствами нагрева зоны деформации заготовки служат для контроля за режимом и геометрией раскатки путем коррекции работы исполнительных механизмов вращения и перемещения раскатных роликов в соответствии с установленной программой. После завершения раскатки каретки с раскатными головками возвращаются в исходное положение.
Использование данного устройства позволяет обеспечить изготовление как осесимметричных, так и неосесимметричных оболочек из жаропрочных листовых материалов.