СПОСОБ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ ОЖИВАЛЬНЫХ И КОНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF ROTARY DRAWING OF OGIVAL AND CONICAL ARTICLES

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к ротационной вытяжке (РВ) оживальных и конических изделий, а именно к качеству получения внутренней и внешней поверхности и к точности получения заданной толщины стенки по профилю.
Известен способ ротационного выдавливания цилиндрических изделий роликом со специальным конструктивным решением геометрии деформирующего ролика с поддерживающей площадкой для получения устойчивого процесса по классической схеме закона синуса и предотвращения интенсивного процесса наплыва металла перед деформирующим роликом и (или) гофрирования фланца за счет геометрии площадки (Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание., М.: Машиностроение, 1971, с.104-105).
Этот способ используется только для конических и цилиндрических деталей из-за жесткого соответствия геометрии площадки углу α и его невозможно использовать для получения деталей оживальной формы вследствие непрерывного изменения угла α как определяющей характеристики оживала.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ ротационной вытяжки конических изделий, включающий ротационную вытяжку заготовки на оправке давильно-раскатными роликами, установленными со смещением относительно вертикальной плоскости. В процессе ротационной вытяжки передние давильно-раскатные ролики деформируют заготовку с обжатием меньше заданного, а задние деформируют заготовку с обжатием больше заданного (Патент РФ №2007242, 15.02.1994).
Недостатками способа, описанного в патенте, являются отсутствие расчета смещения роликов относительно вертикальной плоскости, что приводит к браку в партиях, и невозможность применения для раскатки оживальных изделий, т.к. патент предполагает неприлегание к оправке при раскатке первой парой роликов, а следовательно, невозможность контролировать профиль заготовки перед окончательной обработкой двумя (или третьим) роликом.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является получение оживальных и конических изделий с сохранением качества внутренней поверхности, получением внешней поверхности высокого качества с высокой точностью заданной толщины стенки изделия и с заданным отклонением от профиля с максимальной экономической эффективностью и с помощью типового давильно-раскатного ролика.
1
2
Технический результат достигается за счет того, что ротационную вытяжку оживальных и конических изделий производят типовыми давильно-раскатными роликами, причем первый деформирующий ролик одновременно играет роль поддерживающей площадки, как в специальном ролике; для того чтобы пятна контакта роликов с R и R составили непрерывный очаг деформации, оптимальное смещение A центров радиусной части профиля роликов относительно вертикальной плоскости рассчитывается по формуле
где A - смещение роликов относительно вертикальной плоскости, мм;
2
R - радиус второго калибрующего ролика, работающего в режиме расчетного обжатия для получения заданной толщины детали, мм;
1
1
S - толщина полуфабриката после обработки роликом с R, мм;
2
S - толщина заданной детали, мм;
α - максимальный угол наклона между осью детали и образующей профиля изделия, град.
1
Величина S может быть выбрана как половина всей деформации от исходного полуфабриката для раскатки до требуемой толщины. Величины радиальных смещений центров роликов рассчитываются исходя из требуемых зазоров между оправкой и роликом для РВ по закону синусов с настройкой роликов по программе ЧПУ:
0
z=S-k;
1
где z - величина зазора между оправкой и роликом с R, мм;
0
S - толщина исходной заготовки, мм;
k - упругие деформации оборудования, постоянные для одного и того же типа металла заготовки и станка, мм.
Изобретение применимо для получения ротационной вытяжки изделий как оживальной, так и конической формы в процессах, где при классической схеме РВ наплыв металла разрушает деталь или неустойчивость процесса раскатки приводит к разнотолщинности получаемой детали за пределами допусков, особенно это актуально для РВ тонкостенных изделий.
1
2
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображено взаимное расположение давильно-раскатных роликов (радиусных частей R и R профилей роликов) и часть оправки длиной H, рассматриваемая в случае оживальных изделий как часть конуса вследствие небольшого изменения угла α на малых участках профиля.
2
2
max
max
Увеличение R относительно S в процессах РВ изделия уменьшает погрешность расчетов. Основной непрерывный очаг деформации не рекомендуется уменьшать, беря в расчет α<α, где α - максимальный угол образующей оправки. В случае резкого изменения угла α для оживального изделия рекомендуется ввести промежуточный переход РВ. Оптимальное смещение центров радиусов для РВ изделий относительно вертикальной плоскости определяется по формуле (1). Величина Н является непрерывным очагом деформации, состоящим из двух пятен контакта, расположенных последовательно.
Способ осуществляют следующим образом.
0
2
1
2
1
2
1
1
1
2
2
На оправку (не показано), где α (позиция 7) является максимальным углом наклона между осью изделия и образующей профиля изделия, устанавливают заготовку 1 толщиной S, соответствующей РВ по закону «синуса» для требуемого изделия с толщиной стенки S (позиция 6), которую зажимают пинолью задней бабки. Ролики 2 и 3 (R и R) устанавливают в начальные позиции, являющиеся начальными точками программ ЧПУ для R и R соответственно и с рассчитанными рабочими зазорами (радиальными смещениями); для каждого ролика зазор выбирают как при классической схеме РВ. S (позиция 5) является толщиной получаемого полуфабриката после обработки роликом с R. Затем по программам ЧПУ, определяющим независимое движение суппортов, соответствующих роликам с R и R, в каждый момент времени на соответствующей части оправки H (позиция 4) производят ротационную вытяжку изделия. Рабочую часть изделия раскатывают роликами с рассчитанным по предлагаемой формуле (1) смещением A относительно вертикальной плоскости и получают деталь требуемой толщины S (позиция 6). Обратного течения металла не наблюдается.
Пример.
1
2
На горизонтально-раскатном двухсуппортном стане APED-1200 со стойкой ЧПУ Sinumeric 840-D производилась РВ оживальных и конических изделий давильно-раскатными роликами с R=9 мм и R=9 мм.
0
2
Ротационной вытяжкой изготавливают конические детали из заготовки S=1,2 мм до S=0,6±0,05 мм, угол готового изделия α=17,37°.
1
1
0
2
0
Определяют S=0,85 мм из расчета S=S-(S-S)/2-0,05 (процесс РВ выбран с пережимом), тогда
Ротационной вытяжкой изготавливают оживальные детали из заготовки
0
2
1
1
0
2
0
S=5,4 мм до S=2,8±0,1 мм, угол готового изделия α=26°÷9,6°. Определяют S=4,l мм из расчета S=S-(S-S)/2, тогда смещение А рассчитывают по формуле
1
Процесс РВ проходит устойчиво, без наплывов на ролик R или гофрирования фланца. Детали отвечают высоким требованиям точности к профилю и толщине стенки, с чистотой внутренней поверхности до 10 класса и чистотой наружной поверхности до 8 класса.