УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к обработке металла резанием, в частности к поверхностной обработке длинномерных изделий, и может быть использовано, например, для обдирки бунтовой катанки.
Известен кольцевой резец для скальпирования поверхностных дефектных слоев металла с круглой заготовки, позволяющий снимать слой толщиной 0,1-0,15 мм (Ерманок М.З., Ватрушин Л.С. Волочение цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1988. - с.169). Резец для скальпирования изготавливают со вставкой из твердого сплава ВК.
Недостатком известного устройства является малая глубина резания, что не позволяет удалить дефектный слой в полном объеме. С увеличением глубины резания возрастает сила резания и ухудшается качество поверхности.
1
2
3
Известно устройство для зачистки поверхности длинномерных изделий, включающее пружину сжатия, закрепленную на направляющих втулках торцевых крышек, которые установлены в жестком корпусе. На рабочих витках пружины расположены с возможностью вращения направляющие ролики, режущие диски и разделяющие их секторные шайбы. Посадочные отверстия режущих дисков выполнены воронкообразными с наименьшим диаметром, равным диаметру витка пружины, при этом образующая стенки воронки выполнена выпуклой по дуге с радиусом, равным внутреннему радиусу витка пружины. Устройство содержит передний участок L с направляющими роликами, режущий конусный L и калибрующий задний L участки с режущими дисками. Устройство позволяет удалять дефектный слой толщиной 0,5 мм с хорошим качеством обрабатываемой поверхности. (Патент РФ №1799645, М.кл. В08В 9/02, В08В 1/04, 07.03.1993)
Недостатком известного устройства являются значительные силы резания при его эксплуатации в связи с большой глубиной резания, а также закрытость режущих элементов корпусом, при котором затруднена подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в рабочую зону инструмента при эксплуатации, что приводит к снижению долговечности режущего инструмента, дополнительному разогреву пружины, изменению ее формы и нестабильности размеров обработки изделия.
Известно и принято за прототип устройство для зачистки длинномерных изделий, включающее пружину сжатия с размещенными на ее витках направляющими роликами, зачистными элементами в виде режущих дисков, установленными на витках пружины с возможностью вращения, разделительными элементами в виде стружколомающих шайб, расположенных между дисками, и направляющие втулки, установленные в концевых участках пружины сжатия. Направляющие втулки снабжены дополнительными хвостовиками для установки и закрепления в передней и задней бабках обрабатывающего стана для зачистки длинномерных изделий и кинематически связаны между собой непосредственно витками пружины (Патент РФ №2356652, М. кл. В08В 1/04, 27.05.2009).
Недостатком известного устройства является высокие силы резания при его эксплуатации в связи с большой глубиной резания и низкое качество обрабатываемой поверхности из-за отсутствия калибрующего участка.
Техническим результатом полезной модели является повышение долговечности режущего инструмента, за счет снижения силы резания при эксплуатации, и обеспечение качества обрабатываемой поверхности.
В предлагаемом устройстве для зачистки поверхности, содержащем пружину сжатия с размещенными на ее витках направляющими роликами, зачистными элементами в виде режущих дисков, установленными на витках пружины с возможностью вращения, разделительными элементами в виде стружколомающих шайб, расположенными между дисками, и направляющие втулки, установленные в концевых участках пружины сжатия, снабженные хвостовиками и кинематически связанные между собой витками пружины сжатия, хвостовики установлены на подшипниках на рабочем столе, снабженном волокой для скальпирования поверхности заготовки, установленной за задним хвостовиком соосно с направляющими втулками.
Новая конструкция устройства обеспечивает разделение процесса зачистки поверхности на два этапа: грубая зачистка поверхности режущими дисками, установленными на витках пружины, при их вращении вокруг заготовки, и тонкая зачистка поверхности, при протягивании заготовки через волоку для скальпирования, что позволяет, в сравнении с прототипом, уменьшить глубину резания режущими дисками, что обеспечит снижение силы резания и повышение долговечности режущего инструмента, и повысить качество обрабатываемой поверхности.
На фиг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.
Устройство для зачистки поверхности содержит рабочий стол 1, на котором установлена волока для скальпирования 2 поверхности заготовки, состоящая из твердосплавной вставки 3 и обоймы 4, на подшипниках смонтирован ротор, состоящий из пружины сжатия 5, в полости которой со стороны переднего конца с натягом установлена входная направляющая втулка 6 с передним хвостовиком 7, а со стороны заднего конца - выходная направляющая втулка 8 с задним хвостовиком 9, и торцевых крышек 10, соединенных между собой с помощью болтов 11 через стержни 12. Пружина закреплена на направляющих втулках 6 и 8 с помощью винтов 13 через вкладыши 14 (фиг.1 и 3). На передних рабочих витках пружины 5 со стороны входной втулки 6 размещены направляющие ролики 15 и далее зачистные элементы в виде режущих твердосплавных дисков 16, установленных с возможностью вращения вокруг своей оси, между которыми располагаются разделительные элементы в виде стружколомающих шайб 17 (фиг.2). На конце переднего хвостовика 7 установлен ременной шкив 18, получающий вращение от двигателя (не показан). За задним хвостовиком 9 установлена волока для скальпирования 2. Направляющие втулки 6 и 8 и волока для скальпирования 2 установлены соосно.
Направляющие ролики 15 для свободного вращения на витках пружины 5 имеют центральные отверстия воронкообразной формы с симметричным уширением от центра к обоим торцам по дугам, прилегающим к дуге внутренней поверхности витков пружины. Посадочные отверстия режущих дисков 16 выполнены воронкообразными с наименьшим диаметром, равным диаметру витка пружины 5, при этом образующая стенки воронки выполнена выпуклой по дуге с радиусом, равным внутреннему радиусу витка пружины.
Устройство работает следующим образом.
Подготовленный к заправке конец катанки проталкивается через отверстия элементов ротора и волоки для скальпирования, захватывается тянущим устройством с одновременным включением привода вращения ротора. При поступательном перемещении катанки и вращении ротора катанка подается через отверстие входной втулки 6 и направляющие ролики 15 в зону резания, где осуществляется грубая зачистка поверхности, а также нанесение спиральной канавки режущими твердосплавными дисками 16. Дробление стружки обеспечивается разделительными стружколомающими шайбами 17.
Благодаря направляющим роликам 15 и волоке для скальпирования 2 заготовка центрируется вдоль оси обработки, что уменьшает вибрацию. Ограничение числа режущих дисков 16 и глубины резания уменьшает нагрев витков пружины и снижает силу резания, что повышает долговечность режущего инструмента.
После грубой зачистки поверхности, где осуществляется удаление основного дефектного слоя и нанесение спиральной канавки, катанка через отверстие выходной втулки 8 попадает в волоку для скальпирования 2, тонкая зачистка в которой повышает качество обработанной поверхности. Спиральная канавка на поверхности катанки способствует образованию сыпучей стружки, а также облегчению условий работы волоки для скальпирования. Угол наклона спирали зависит от соотношения частоты вращения ротора и скорости протягивания заготовки.
Волоки для скальпирования могут изготавливаться из изношенных твердосплавных волок. Для этого стачивают выходную зону волоки до создания режущей кромки, а затем шлифуют калибрующую зону на заданный размер.
Пример.
Устройство было опробовано при удалении окалины и обезуглероженного слоя с бунтовой катанки диаметром 6,5 мм из углеродистой стали 35. На витки входной части пружины устанавливались направляющие ролики с образованием внутренней полости диаметром D=6,5 мм, затем режущие диски с образованием внутренней полости диаметром d=6,2 мм. Диаметр волоки для скальпирования составлял 6,0 мм. После сборки ротора, закрепления пружины на направляющие втулки и проталкивания подготовленного конца заготовки через отверстия этих втулок и волоки для скальпирования осуществлялось включение привода вращения ротора с частотой до 3000 об/мин и протягивание проволоки через заявляемое устройство с увеличенной, по сравнению с прототипом, скоростью 40 м/мин. При этом угол наклона спирали к оси заготовки составлял 55°. В процессе эксплуатация рабочая часть пружины и волока для скальпирования обильно поливались СОЖ.
Поверхность проволоки после зачистки была ровной, гладкой, блестящей, без рисок и царапин.
На этапе грубой зачистки происходило уменьшение сечения с 6.5 до 6,2 мм. При этом осуществлялось удаление основного дефектного слоя и образование спиральной канавки. На этапе тонкой зачистки происходило уменьшение сечения с 6.2 до 6,0 мм. При этом осуществлялась калибрование профиля с целью придания точных размеров. Спиральная канавка на поверхности заготовки способствовала образованию сыпучей стружки, а также облегчала условия работы волоки для скальпирования.
Разделение процесса зачистки поверхности катанки на этапы грубой зачистки поверхности режущими дисками, при их вращении вокруг заготовки, и тонкой зачистки поверхности, при протягивании заготовки через волоку для скальпирования, позволило, в сравнении с прототипом, уменьшить глубину резания режущими дисками, что обеспечило снижение силы резания и повышение долговечности режущего инструмента, и повысить качество обрабатываемой поверхности.