Многоцелевые ковочные вальцы

Вальцовка заготовок из металла широко применяется как самостоятельная, законченная технологическая операция, так и в сочетании с обработкой прессами и молотами. В связи с этим конструкции вальцев совершенствуются в направлении повышения жесткости, создания многоцелевых вальцев, применении радиальных и угловых регулировок инструмента для точной его наладки. Вальцовка значительно сокращает расход металла (в среднем до 20%), проста в эксплуатации и требует значительно меньших усилий по сравнению со штамповкой. Следует отметить, что вальцовка - это частный случай прокатки, при этом если рабочие валки закрыты, то происходит штамповка одной или нескольких заготовок, в зависимости от диаметра валков и рабочих размеров поковки. Такой штамповкой получают в основном заготовки для деталей с вытянутой осью, таких как гаечные ключи, шатуны, звенья цепей и многие другие. Для этого процесса существуют специальные вальцы, например модели 9КП. Однако, совмещенных вальцев - заготовительных и для штамповки не существует, так как требования к жесткости станины существенно разнятся. По этому применение различных по жесткости корпусов клетей, работающих от одного привода, значительно расширяет технологические возможности процесса вальцовки. Несмотря на некоторые преимущества, процесс вальцовки имеет и существенные недостатки. При вальцовке поковка формируется одновременно в верхнем и нижнем штампе, и при определенной вытяжке происходит опережение металла, то есть вытесненный валками лишний металл движется со скоростью большей, чем линейная скорость валков на поверхности их разъема. По этому в случае асимметричности поковки относительно разъема валков, верхняя или нижняя ее часть будет стараться искривить готовую поковку. Для устранения этого эффекта применяют различные проводки или, если это возможно, осуществляют смещение начала вальцовки одного валка относительно другого. Для этого необходима возможность разворота одного валка относительно другого и свободный доступ к валкам. В настоящее время применение вальцев расширяется в связи с появлением спроса в развивающемся малом бизнесе, а существующие современные конструкции

предназначены для массового и серийного производства. Они металлоемки, сложны в изготовлении, имеют ограниченные технологические возможности, сложны в наладке и эксплуатации, имеют высокую стоимость. Анализ отечественных и зарубежных аналогов конструкций вальцев приводит к выводу об их ограниченных возможностях, например, получить на них периодический прокат, а затем оттянуть концы или пережать в секторах, не представляется возможным. Для получения изделий, например, квадратного или шестигранного сечения необходимо иметь заготовки с соответствующим сечением, а, имея вальцы с клетями различного назначения, эти изделия можно изготовить из обычного, широко распространенного прута круглого сечения. В существующих двухопорных ковочных вальцах, в связи с расположением привода на консоли одной из опор, инструмент размещается между опорами. Поскольку расстояние между опорами велико, для обеспечения жесткости и, вместе с ней точности поковки, требуются значительные рабочие сечения опор и диаметры рабочих валов. Регулировка межцентрового расстояния между опорами за счет дополнительной промежуточной шестерни позволяет осуществить регулировку в пределах допуска межцентрового расстояния зубчатых колес, что в среднем не превышает 5-10 мм, да и то только верхних или нижних валков. Угловая регулировка имеется не у всех конструкций, а у имеющихся не превышает 10°. Перенос устройств для регулировки межцентрового расстояния и угловой, из конструкции машины непосредственно на инструмент, а также размещение привода внутри корпусов клети позволяет получить следующие преимущества:

1. Регулировать межцентровое расстояние верхним и нижним валком каждого ручья;

2. Смещать угол начала вальцовки между верхними и нижними валками в случае асимметричной поковки относительно разъема;

3. Обеспечить наибольшую жесткость корпуса клети, в связи с малыми расстояниями между опорами валков;

4. Разгрузить станину от распорных усилий в процессе вальцовки, тем самым, снизив ее металлоемкость и упростив конструкцию и процесс изготовления;

5. Обеспечить простоту наладки переналадки оборудования при переходе с одного изделия на другое или переточки инструмента при износе;

6. Обеспечить свободный доступ к инструменту, в связи с двухсторонней и односторонней консольностью его размещения;

7. Возможность получать периодический прокат и не штамповать непосредственно поковки;

8. Значительно расширить технологические возможности вальцовки полуфабрикатов и изделий;

9. Снизить затраты на производство, а вместе с ними и себестоимость.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении декоративных решеток ворот, калиток и им подобных изделий, а также самостоятельных полуфабрикатов в совокупности с прессами и молотами в процессе единичного или серийного производства.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Вальцы имеют две самостоятельные клети соответственно с вертикальным и горизонтальным расположением рабочих валков, работающих от одного привода. При этом привод спроектирован так, что клети могут работать как независимо друг от друга, так и вместе.

Привод клети с вертикальным расположением валков выполнен в середине корпуса клети, а рабочие валы консольно, при этом межцентровое расстояние приводных шестерен не меняется. Для изменения межцентрового расстояния при наладке или переточке рабочих валков на их консолях размещены эксцентриковые втулки, свободно вращающиеся относительно друг друга, а необходимый крутящий момент передается полумуфтой, входящей в крестовую шпонку рабочих валов и второй полумуфтой, являющейся опорой рабочих валков. Регулировка по углу при

этом осуществляется поворотом валков с заданным межцентровым расстоянием и вокруг рабочего вала, после чего полумуфта, расположенная на рабочем валу прижимается к полумуфте, опирающейся на эксцентриковые втулки посредством гайки и шпильки, смонтированных на рабочем валу.

Привод клети с горизонтальным расположением валков осуществляется через коническую пару, а рабочие валки регулируются так же, как и в клети с вертикальным расположение валков.

Таким образом, вальцы с наличием клетей с вертикальным и горизонтальным расположением рабочих валков позволят значительно расширить технологические возможности инструмента, а конструкция регулировки межцентрового расстояния и угловая настройка позволяют быстро настроить инструмент при переходе на новое изделие или при его переточке после износа.

Двустороннее и одностороннее исполнение консолей рабочих валов позволяет осуществить простой доступ к рабочим валкам при их смене и наладке, а неизменное межцентровое расстояние обеспечивает необходимую жесткость корпуса клети, а вместе с ней и требуемую точность получаемых изделий.

Использование отдельных клетей разгружает станину вальцев, уменьшая ее вес и упрощая сложность изготовления.

Существующие конструкции ковочных вальцев в основном предназначены для серийного и массового производства как заготовительные для последующей штамповки на прессах и молотах.

Основным показателем таких вальцев является отношение рабочей длины валков к диаметру сектора. Так, например, отечественные вальцы типа С150...С162 имеют средний показатель от 0,7 до 0,85. Вальцы английской фирмы «Уилкис и Митчелл» имеют средний показатель 1; вальцы фирмы «Нейшенел» (США) - от 0,85 до 0,9, а вальцы фирмы «Кизерлинг» (ФРГ) - от 0,69 до 0,89. То есть максимальная длина полученной поковки (очага деформации) может быть не более половины длины окружности внешнего диаметра валков.

Для использования всей окружности рабочих валков при получении отдельных изделий или периодического проката (например, при штамповке звеньев цепи и им подобных изделий) применяются вальцы модели УКП.

Поскольку вальцовка является частным случаем прокатки, то формирование поковки происходит одновременно в нижнем и верхнем валках.

При симметричной поковке усилие распределяется равномерно на нижний и верхний валок и поковка не искривляется при выходе из них.

Для несимметричных поковок, чтобы не допустить их искривление, применяются различные проводки или осуществляется регулировка по углу одного валка относительно другого, что на современных существующих конструкциях достигнуть очень сложно.

Регулировка межосевого расстояния рабочих валков (радиальная регулировка) у существующих моделей вальцев осуществляется в основном за счет эксцентриковых втулок, смонтированных в буксах опорных подшипников или подвижной верхней траверсы, при этом приводная шестерня меняет межцентровое расстояние, что позволяет регулировать его на величину не более половины поля допуска соответствующего модуля.

Кроме того, радиальная регулировка влияет на все ручьи, что усложняет их наладку.

Угловая регулировка также обеспечивает поворот всех ручьев и только в некоторых конструкциях она осуществляется прокладками между сектором валка и буксой.

Конструкции радиальной регулировки сложны по исполнению и включают в себя буксы с эксцентриковыми втулками, поворот которых осуществляется за счет зубчатых пар, приводимых во вращение червячной парой от конической передачи, выведенной на маховик, который поворачивается вручную одновременно на двух опорах.

Угловая регулировка, обеспечивающая начальное совмещение заходных ручьев рабочих валков, осуществляется путем относительного поворота рабочего вала и приводной шестерни за счет кольцевого паза в переходной втулке на величину длины паза одновременно для всех ручьев.

Расположение рабочих ручьев и системы их регулировки непосредственно в станине усложняет ее изготовление, увеличивает металлоемкость, ограничивает доступ к рабочим валкам при их регулировке, исключает радиальную и угловую регулировку непосредственно каждого рабочего сектора по отдельности и размещение

горизонтальной клети для осуществления штамповых операций и получения периодического проката.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемой конструкции ковочных вальцев, кинематическая схема которых приведена на Фиг.1.

Вальцы состоят из следующих составных узлов.

Сварная станина 1, на которой смонтированы вертикальная клеть 2, горизонтальная клеть 3, привод клетей 4, муфта включения 5 и система управления 6.

Система управления 6 на Фиг.1 условно не показана.

Вальцы работают следующим образом.

От электродвигателя 7 через клиноременную передачу 8 осуществляется вращение зубчатого колеса 9, сидящего неподвижно на распредвале 10. Колесо 9 приводит во вращение шестерню 11, свободно вращающуюся на рабочем валу 12 в подшипниках 13. К шестерне 11 неподвижно прикреплена кулачковая полумуфта 14. На рабочем валу 12 смонтирована полумуфта 15, при включении которой копиром 16 посредством соленоида 17 приводится во вращение рабочий вал 12.

На другом конце рабочего вала 12 свободно вращается шестерня-полумуфта 18 и двусторонняя полумуфта 19, которая может передавать вращение шестерне-полумуфте 18 или конической вал-шестерне 20, а так же обеим полумуфтам одновременно.

Шестерня-полумуфта 18 зацепляется с шестерней 21, а последняя в свою очередь с шестерней 22, которые неподвижно соединены с рабочими валами 23 и 24, на консолях которых монтируется рабочий инструмент.

Коническая вал-шестерня 20 через коническое колесо 26, неподвижно сидящее на промежуточном валу 27 с цилиндрическим колесом 28, приводят во вращение шестерни 28 и 30, неподвижно сидящие на валах 31 и 32. На консолях валов 31 и 32 монтируются рабочие валки 33.

Вертикальная клеть 2 (Фиг.2) представляет собой сварной корпус 34, внутри которого смонтированы приводные шестерни 21, 22 и 18, неподвижно сидящие на рабочих валах 23 и 24, опирающиеся на подшипники 35. На консолях валов свободно насажены эксцентриковые втулки 36 и 37. Торец эксцентриковой втулки 37 выполнен как кулачковая полумуфта. Вторая полумуфта 38 имеет центральный крестообразный паз, а концы валов 23 и 24 - соответствующие крестообразные шпонки.

После установки необходимого межцентрового расстояния эксцентриковыми втулками и нужного угла полумуфта 38 совмещается с эксцентриковой полумуфтой 37. Они закрепляются гайкой 39 посредством шпильки 40, смонтированной в торцах валов 23 и 24.

Таким образом, крутящий момент, передаваемый шестерней-полумуфтой 18, шестернями 22 и 21 через шпонку 41 и кулачковые полумуфты 37 и 38, передается на рабочие валки 25, осуществляя пластическую деформацию заготовок.

При смене, износе или наладке рабочих валков межосевое расстояние регулируется относительным положением эксцентриковых втулок 37 и 38.

Для регулировки рабочих валков по углу необходимо открутить гайку 39, вывести из зацепления полумуфту 38, повернуть рабочий валок вместе с эксцентриковой втулкой и эксцентриковой полумуфтой на необходимый угол, совместить полумуфту 37, вращая вал вместе с приводными шестернями и затянуть гайкой 40.

Корпус вертикальной клети 34 воспринимает все распорные усилия при вальцовке, а в связи с его небольшими габаритами и расположением привода внутри его легко достигается необходимая при этом жесткость.

Клеть монтируется на столе станины с помощью винтов и штифтов.

Горизонтальная клеть 3 показана на Фиг.3 и представляет собой сварной корпус 42, в котором смонтированы на подшипниках качения 43 промвал 27 с консольной конической шестерней 26 и цилиндрической шестерней 28, неподвижно сидящей на промвалу 27 между опорами качения. Шестерня 28 приводит во вращение шестерни 29 и 30, неподвижно сидящие на рабочих валах 31 и 32, опирающихся на опоры качения 44, а на консолях рабочих валов через эксцентриковую втулку 45 и эксцентриковую полумуфту 46 смонтированы рабочие валки 47. На концах консольных валов 31 и 32 выбраны пазы, представляющие собой крестообразную шпонку 48 (см. Фиг.4), на которую одевается кулачковая полумуфта 49. Рабочие валки 47 крепятся на эксцентриковой полумуфте 46, и тогда при повороте эксцентриковых втулок относительно друг - друга можно менять межцентровое расстояние каждого рабочего валка по отдельности.

Таким образом, крутящий момент, передаваемый шестернями на рабочие валы посредством крестовой шпонки, полумуфты с выполненным внутренним крестовым

пазом, шпильки 50 и гайки 51, сжимает обе полумуфты и вращает рабочие валки с заданным крутящим моментом.

Распорное усилие, возникающее в процессе вальцовки, воспринимает корпус клети 42, разгружая станину. Корпус крепится к столу станины с помощью винтов и штифтов.

Конструкция предлагаемых вальцев по сравнению с уже существующими моделями позволяет:

1. Размещать большее количество рабочих ручьев;

2. За счет большей жесткости рабочих клетей получать более точные размеры поковок и полуфабрикатов;

3. Значительно быстрее заменять и налаживать рабочие валки в связи с их консольным расположением и возможностью менять межцентровое расстояние и начальный угол каждого валка;

4. Применять инструмент не только для серийного, но и для мелкосерийного и единичного производства;

5. Осуществлять различные операции с одного нагрева;

6. Получать периодический прокат и готовые изделия;

7. Снизить металлоемкость вальцев;

8. Снизить себестоимость изделия за счет снижения времени на изготовление.

Такая конструкция вальцев позволяет работать как отдельно на вертикальных и горизонтальных клетях, так и на обоих одновременно. Конструкция муфты, приводимая в движение от соленоида, позволяет работать как на одиночных, так и на непрерывных ходах.

Включение муфты осуществляется педалью или кнопкой с пульта управления.

Система управления предусматривает режимы реверса, толчковый ход и непрерывный ход.

Силовая линия работает от напряжения 380 вольт, 50 Герц, напряжение цепи управления - 110 Вольт, Освещения - 24 Вольт, сигнализации - 5 Вольт.

Схема обеспечена системой блокировки.

Многоцелевые ковочные вальцы для производства полуфабрикатов под последующую ковку и штамповку периодического проката и готовых изделий, содержащие клеть с вертикальным расположением рабочих валков, привод которых размещен внутри корпуса, а валки консольно с двух сторон, и горизонтальную клеть, также с консольным размещением рабочих валков, работающих от одного привода, который имеет возможность включать их как отдельно, так и вместе, отличающиеся тем, что на концах рабочих валков выполнены крестообразные шпонки, передающие крутящий момент рабочим валкам посредством полумуфты, входящей в зацеп с другой полумуфтой, являющеся эксцентриковой втулкой, которая позволяет менять межцентровое расстояние посредством сопряженной эксцентриковой втулки, сидящей на рабочем валу, а при повороте их совместно на рабочем валу устанавливать необходимый угол относительно друг-друга, сохраняя заданное межцентровое расстояние, при этом межцентровое расстояние приводных шестерен остается постоянным и неизменным.