СТАН РАСКАТНЫЙ

Полезная модель относится к оборудованию для обработки металлов давлением, а именно, к станам раскатным, предназначенным для высокоточной ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных бесшовных эллиптических и цилиндрических оболочек изделий, работающих под давлением, например, баллонов высокого давления
Известен раскатный стан, содержащий смонтированную на станине в стойках неразъемную матрицу-бандаж, неподвижный в радиальном направлении валок, механизм перемещения матрицы-бандажа в радиальном направлении, подшипниковую и поворотную опоры для размещения в них валка, механизм перемещения матрицы-бандажа в радиальном направлении, выполненный в виде кинематически связанных между собой кривошипа, регулируемой по длине штанги, траверсы и кулисы, установленной с возможностью качания. (см. Опубликованная заявка №95110551, кл. В21Н 1/06, 1997 г.)
В результате анализа конструкции данного стана необходимо отметить, что она предназначена для раскатки деталей типа «кольцо», и без доработок не может быть использована для получения цилиндрических и/или эллиптических оболочек. Настройка стана весьма сложна и трудоемка, кроме того, данный стан не обеспечивает высокую точность формообразования изделий.
Известен стан раскатный, содержащий неразъемную, выполненную с возможностью вращения матрицу-бандаж, которая крепится на двух стойках к вертикально установленной с возможностью качания кулисе, состоящей из двух частей и связанный с ней механизм перемещения матрицы-бандажа в радиальном направлении, состоящий из приводного вала с кривошипом, соединенного с траверсой при помощи регулируемой по длине штанги, которая, в свою очередь, связана с частями кулисы, соединенными между собой шпильками.
В рабочей части стана между двумя стойками находится внутренний неподвижный в радиальном направлении и оснащенный приводом вращения валок, на который устанавливается заготовка. Валок крепится на стационарной подшипниковой опоре и поворотной опоре.
Внутренний валок приводится во вращение двигателем через дифференциал. Матрица-бандаж приводится во вращение двигателем через дифференциал, вертикально установленный редуктор и карданный вал.
Для обеспечения получения изделий правильной формы и контроля за процессом раскатки предназначен контрольно-направляющий ролик, установленный на опоре, находящейся на станине.
При включении в работу стана начинает поворачиваться кривошип, который опускает посредством регулируемой по длине штанги траверсу и части кулисы, вместе с которыми опускается матрица-бандаж. Регулируемая по длине штанга дает возможность регулирования зазора между матрицей-бандажом и валком, что позволяет добиться получения более точных заготовок. С матрицей-бандажом через дифференциал одновременно вращается внутренний валок для предварительной и окончательной раскатки.
Для установки и снятия заготовки используется поворотная опора, которая включается двигателем через червячный редуктор.
Контрольно-направляющий ролик предотвращает смещение заготовки от вертикальной оси и тем самым обеспечивает получение изделий правильной формы. По окончании процесса раскатки ролик отклоняется и сигнализирует через датчик об окончании процесса. (см патент РФ №2144446, кл В21Н 1/06, 2000 г.).
В результате анализа конструкции данного стана необходимо отметить, что он, в отличии от стана, приведенного выше, позволяет обеспечить получение изделий довольно высокой точности, однако он сложен конструктивно, позволяет получать изделия весьма ограниченной номенклатуры.
Известна установка для ротационной вытяжки, содержащая основание, на котором установлены шпиндельная и задняя бабки. В шпиндельной бабке установлен шпиндель со сменной оправкой для установки подлежащей обработке заготовки, которая в процессе обработки поддерживается прижимом, установленным в задней бабке.
На направляющих основания, с двух сторон относительно оси шпинделя установлены с возможностью продольного перемещения каретки, оснащенные стойками, на которых под углом к оси шпинделя установлены поперечные каретки, на каретках смонтированы поворотные державки, несущие обрабатывающий инструмент (давильные ролики). В зависимости от формы обрабатываемой детали устанавливается необходимый угол наклона (поворота) оси давильных роликов к оси шпинделя. Привод поворота поперечных кареток выполнен в виде винтовой передачи. Управление работой установки осуществляется системой управления
Формообразование заготовки, установленной на шпиндельной оправке и поджатой прижимом, осуществляется давильными роликами, которые подаются поперечными каретками к оси оправки и продольными каретками, которые перемещаются вдоль оси шпинделя.
(см. патент РФ на полезную модель №34099. кл. B21D 22/18, 2003 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции данной установки необходимо отметить, что она, как и заявленная, обеспечивает обработку заготовки в автоматическом режиме, причем обработка ведется одновременно несколькими инструментами, расположенными с разных сторон относительно оси шпинделя, что позволяет компенсировать усилия давления инструментов, заготовка надежно фиксируется на оправке шпинделя и дополнительно поджимается. Однако выполнение станины цельной усложняет изготовление стана. После окончания обработки возникают сложности снятия изделия с оправки, а размещение давильных инструментов на стойках снижает жесткость кинематической цепи стана, что может привести к возникновению вибраций, приводящих к снижению точности и чистоты обработанной поверхности изделия.
Технической задачей полезной модели является повышение качества изготовления изделий, а также удобства работы на стане.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в стане раскатном, содержащем станину с направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, оснащенным приводом вращения и оправкой для установки заготовки, заднюю бабку, установленную на направляющих станины с возможностью перемещения и несущую пиноль с прижимом обрабатываемой заготовки, а также каретки, установленные с двух сторон относительно оси шпинделя и несущие суппорты с обрабатывающими инструментами, причем суппорты смонтированы на каретках с возможностью возвратно-поступательного перемещения, новым является то, что стан оснащен двумя тумбами, пристыкованными к боковым поверхностям станины, тумбы оснащены продольными направляющими, на которых с возможностью перемещения установлены каретки, при этом стан снабжен устройством снятия обработанного изделия с оправки, выполненным в виде толкателя, размещенного в полости шпинделя и связанного со штоком гидроцилиндра, закрепленного на шпиндельной бабке, при этом задняя бабка оснащена механизмом ее фиксации на направляющих станины, шпиндельная бабка оснащена ребрами жесткости, расположенными горизонтально на наружной поверхности корпуса бабки, а приводы перемещения кареток и суппортов содержат роликовые винтовые пары.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен стан раскатный, общий вид.
Стан раскатный содержит станину 1, на которой закреплена шпиндельная бабка 2. В шпиндельной бабке 2 смонтирован шпиндель 3 со сменной оправкой (не показана) для установки подлежащей обработке заготовки (не показана), Корпус шпиндельной бабки выполнен в виде толстостенной коробчатой детали, усиленной ребрами жесткости (не показаны), расположенными на его наружной поверхности, что позволяет повысить жесткость шпиндельной бабки и, как следствие, точность обработки изделий.
Шпиндель 3 оснащен регулируемым по частоте вращения реверсивным приводом вращения (не показан) от частотно регулируемого асинхронного двигателя.
Шпиндель выполнен полым, а в его отверстии размещен с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения съемник 4 детали, соединенный со штоком гидроцилиндра 5, закрепленного на заднем торце шпиндельной бабки 2. Съемник, шток, гидроцилиндр, составляют устройство для съема детали.
На станине 1 имеются продольные направляющие, на которых с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения посредством привода (не показан) установлена задняя бабка 6. В пиноли задней бабки 6 установлен торцевой прижим (не показан). Пиноль оснащена механизмом ее выдвижения из задней бабки. Данный механизм может быть выполнен известным образом, например, в виде винтовой пары, гидравлического штока и пр. Для обеспечения надежной фиксации задней бабки на направляющих станины 1 и обеспечения гарантированного поджима заготовки, размещенной на оправке, задняя бабка оснащена механизмом ее фиксации (не показан). Механизм фиксации может быть выполнен различным образом, например, в виде установленного на задней бабке гидроцилиндра, шток которого при выдвижении контактирует со станиной и клинит бабку на направляющих. Данный механизм может быть выполнен в виде установленных на станине фиксаторов, вводимых в пазы задней бабки и удерживающих ее в заданном положении при обработке заготовки.
С двух боковых сторон к станине 1 пристыкованы тумбы 7 и 8, на которых выполнены продольные направляющие качения, закрытые защитными кожухами 9 и 10. На направляющих с возможностью перемещения установлены каретки 11 и 12. Каретки оснащены приводом их осевого (продольного) перемещения. Привод перемещения каждой каретки выполнен в виде электродвигателя 13, связанного с винтом (не показан), причем винт ввинчен в гайку (не показана), закрепленную в каретке. В качестве электродвигателя наиболее целесообразно использовать частотно-управляемый асинхронный электродвигатель.
На каретках 11 и 12 имеются поперечные направляющие 14, на которых с возможностью перемещения посредством приводов установлены поперечные суппорты 15 и 16. Поперечные направляющие расположены перпендикулярно оси шпинделя, что обеспечивает максимальные жесткость конструкции и точность перемещения суппортов. Привод перемещения поперечных суппортов аналогичен выполнению приводов перемещения кареток. В качестве элементов этих приводов целесообразно использовать роликовые винтовые пары. На поперечных суппортах установлены обрабатывающие инструменты 17 и 18 (давильные ролики). Обрабатывающие инструменты оснащены механизмами их поворота (не показаны) на заданный угол относительно оси шпинделя 3.
Данные механизмы выполнены известным образом, например, в виде радиусных направляющих, на которых установлена оправка ролика. По данным направляющим оправки роликов разворачиваются на заданный угол и фиксируются в заданном положении.
Управление работой стана осуществляется с пульта управления 19.
Работа стана осуществляется в автоматическом режиме посредством системы программного управления.
Естественно, что для обеспечения работы стана, он оснащен маслонасосной станцией, станцией подачи охлаждающей жидкости, системой электропитания и пр.
Работа стана раскатного осуществляется следующим образом.
На шпиндель 3 монтируется сменная оправка, на которую устанавливают подлежащую обработке заготовку. Включают перемещение задней бабки 6 и ее пиноли и прижимом, установленным на пиноли, поджимают заготовку. Фиксируют заднюю бабку.
Настраивают давильные ролики 17 и 18 на заданный угол разворота относительно оси шпинделя.
С пульта управления 19 задают режимы обработки для системы программного управления.
Включают вращение шпинделя 3.
Цикл получения изделия осуществляют в автоматическом режиме.
Формообразование заготовки осуществляется согласованным продольным перемещением кареток (11 и 12) и поперечным перемещением по ним суппортов (15 и 16).
По окончании обработки расфиксируют заднюю бабку, отводят от обработанной заготовки прижим и давильные ролики, отключают перемещение суппортов и кареток, отключают вращение шпинделя. Включают гидроцилиндр 5, и съемник 4 снимает изделие с оправки шпинделя.
Цикл обработки завершен.
Конструкция стана отличается высокой жесткостью, обеспечивает обработку широкой гаммы заготовок цилиндрической и/или эллипсообразной формы в автоматическом режиме по заданной программе, технологична в изготовлении и удобна в эксплуатации.