КЛИНОВАЯ ПРОКАТХА

(особенно при кручении). Скрученные в процессе прокатки волокна (40 °) [15] вносят анизотропию характеристик пластичности (относительные удлинение и сужение). Пределы текучести и временные сопротивления катаных и кованых заготовок существенно не отличаются.

4.8. КЛИНОВАЯ ПРОКАТКА

Освоение процесса поперечно-клиновой прокатки экономичных ступенчатых заготовок позволяет в несколько раз увеличить производительность труда по сравнению с ковкой и точением их на металлорежущих станках, уменьшить норму расхода металла, снизить себестоимость заготовок.

Точность изделий, изготавливаемых поперечно-клиновой прокаткой, составляет ±1 % от диаметра заготовки.

Процесс прокатки на станах полностью автоматизирован и механизирован. Прокатка происходит следующим образом: заготовку, нагретую в индукторе до температуры 11001200 ° С, подают в рабочую клеть стана, в которой размешены два валка с клиновой калибровкой, и которые в свою очередь захватывают вершинами клиновых калибров заготовку, смещая металл в направлении прокатки. За каждый оборот валка происходит прокатка профиля и отделение изделия от прутка.

В табл. 4.23 дана краткая техническая характеристика трех типоразмеров станов прутковой прокатки конструкции ВНИИМЕТМАШ.

Выбор схемы прокатки и методика расчета калибровки валков. При поперечно-клиновой прокатке можно применять прутковую и штучную заготовку. С целью экономии металла предпочтительна прутковая прокатка. При использовании прутковой схемы процесс прокатки можно осуществлять прерывисто, с остановкой валков через каждый их оборот для обеспечения подачи очередной порции металла в зону деформации с помощью вспомогательного механизма либо без остановки валков, коща металл подают в валки с помощью винтовых реборд, монтируемых на рабочей поверхности валка. Использование той или иной схемы отражается на конструкции рабочих валков стана.

При выборе схемы прокатки необходимо учитывать номенклатуру деталей, требуемую производительность, габаритные размеры детали и т.д. Например, применение прутковой схемы прокатки без остановки валков можно рекомендовать для деталей диаметром до 35 мм и длиной 60 - 150 мм, а с остановкой валков - для деталей диаметром 45 - 50 мм и длиной 400 - 500 мм. В случае производства изделий большей длины, а также некоторых

заготовок под последующую пггамповку, как правило, имеющих по концам диаметр, равный диаметру исходной заготовки, рекомендуется штучная прокатка.

Разработка инструме1гга для поперечно-клиновой прокатки каждой конкретной детали сводится к расчету необходимой для этого рабочей поверхности валка последовательно для всех указанных вьшю зон. В табл. 4.24 приведены данные по расходу металла при прокатке на станах поперечно-клиновой прокатки (ПКП).

Зону загрузки-вьпрузки для большинства случаев выбирают конструктивно и она занимает сектор 25 - 30 °. В случае безостановочной прутковой прокатки с использованием реборды зона загрузки-выгрузки может быть значительно большей и ее длину подсчитывают по формуле /3 - -- ( р - угол подачи

реборды; Iji - подача исходной заготовки за один оборот валков).

В процессе эксплуагации установлено, что 10 + 15 Зона калибровки может

быть совмещена с участком отрезки концевых отходов, но должна быть больше половины длины окружности шейки, формуемой в последнюю очередь.

Длина отрезных ножей (следовательно, и длина зоны калибровки) может быть вычислена по формуле

где А:, =0,2 + 0,28 - коэффициент интенсивности врезания ножа, определяемый по результатам эксплуатации; - диаметр заготовки в зоне калибровки.

В случае прокатки спаренных деталей на валках необходима установка разрезного ножа, так как при разрезке происходит вытяжка заготовки. Поэтому резка не может быть совмещена с калибровкой; разрезные ножи располагают последовательно с Отрезными ножами. Длина разрезных ножей равна IL.-

Зона собственно клиновой калибровки является основным участком рабочего валка. При проектировании этого участка необходимо учесть различные факторы и выбрать основные параметры калибровки - угол заострения клина а и угол наклона боковой грани клина р, должен быть произведен анализ степеней обжатия 4 по всем ступеням прокатываемой заготовки и выбрана схема построения процесса конкретной детали.

4.23. Технические характеристики станов i

lepe

-клиновой прокатки

* Коэффициент использования металла от прутка и прокатанной заготовки.

4.24. Расход металла при прокатке различных заготовок на станах ПКП (штучная прокатка)

Разработка чертежа прокатываемой заготовки. Поперечно-клиновая прокатка при массовом производстве гарантирует точность по диаметральным размерам ±1,0 % от диаметра исходной заготовки.

Разбивку полей допуска следует согласовывать с последующей обработкой и учитывать при проектировании рабочего инструмента.

Как правило, заготовки, изготовленные поперечно-клиновой прокаткой, подвергают чистовой обработке, при этом припуск на диаметр составляет 2 - 4 мм (в зависимости от диаметра заготовки) и 2 мм на торец каждой ступени.

Разработав с учетом вышеизложенного чертеж прокатанной заготовки, необходимо составить чертеж горячей заготовки , который определит профиль калибрующего участка валка. При этом необходимо учитывать не только линейное расширение, но и некоторое подрезание торцевых поверхностей проката из-за отсутствия идеального равновесия осевых сил в процессе прокатки, вследствие чего линейные размеры отдельных ступеней следует увеличить на 2,0 - 2,5 %.

Торцовые поверхности в местах перехода от одного диаметра к другому должны бьпъ выполнены с учетом конусности 2 - 3 ° к вертикали и округлением радиусом до 5 мм.

Методика расчета калибровки валков.

Практически процесс поперечно-юшновой прокатки одним клином идет стабильно при степени обжатия 4=1,5 -ь 1,6.

При 4 > 1,6 следует применять прокатку несколькими последовательно расположенными клиньями с равномерной разбивкой степени обжатия между ними. Практически установлено, что объем металла, обжатый предыдущими клиньями для последующей прокатки, необходимо увеличивать на 3,5 - 4 % и учитывать это в дальнейшем при расчете исходной заготовки.

В случае прокатки симметричных или спаренных деталей левая и правая части клинового калибра абсолютно одинаковы, они различаются лишь направлением подъема винтовой линии.

В случае прокатки несимметричных изделий левая и правая части клинового калибра не одинаковы.

Часть калибра, имеющая большую протяженность, определяет размеры рабочих валков.

При горячей прокатке сплошных изделий можно рекомендовать углы заострения клина 6 - 10 °. При этом следует выбирать меньшие углы при прокатке участков с большими степенями обжатий.

Угол наклона боковой грани клина также существенно влияет на улучшение качества проката. Оптимальным следует считать угол наклона боковой грани Р=45 °, а вершина его в целях улучшения качества поверхности изделия должна иметь соответствующий переход от поверхности, расположенной под углом 45 °, к наружной поверхности валка.

При < 1,3 достаточно в месте перехода иметь скругление радиусом 3-7 мм, при 4 > 1,3 в месте перехода от боковой грани клина к наружной поверхности валка следует под углом 7 - 10 ° к этой поверхности нанести фаску шириной, близкой к половине абсолютного обжатия.

Для обеспечения стабильного протекания процесса и улучшения качества заготовки необходимо вьшолнить ряд вспомогательных операций: например, радиальную затыловку начала клина, насечку на боковых гранях клиньев, обнижение на рабочей поверхности валков и др.

С учетом вышеизложенного необходимый диаметр рабочих валков в случае использования схемы прокатки с остановкой валка после каждого оборота можно подсчитать по формуле

2>в=(1,0751,1)---+(40+60 мм).

а в случае прокатки с подачей заготовки витой ребордой

/>в=

+(40+60 мм).

где 1,075 - 1,1 - коэффициент, учитывающий протяженность зоны загрузки-выгрузки; 40 -60 мм требуются для обеспечения необходимых припусков на переточку валков при их восстановлении.

4.9. ПОПЕРЕЧНАЯ ПРОКАТКА

4.9.1. Горячая прокатка зубчатых колес.

Поперечная прокатка является наиболее эффективным процессом формообразования зубьев крупномодульных зубчатых колес без снятия стружки. При этом способе прокатки нагретую цилиндрическую заготовку помещают между двумя вращающимися зубчатыми валками. Заготовке сообщают принудительное вращение со скоростью, соответствующей передаточному отношению между валками и прокатываемым зубчатым колесом, а затем осуществляют рабочую подачу валков в направлении к оси заготовки. При сближении валков их зубья внедряются в заготовку и образуют на ее наружной поверхности зубья. Оформившиеся на заготовке зубья, обкатываясь в зацеплении с зубьями валков, приобретают форму профиля, близкого к эвольвент-ному.

Инструмент для горячей прокатки зубчатых колес из штампованных заготовок. На рис. 4.56 изображен инструмент для прокатки зубчатых колес. Он содержит цилиндрическую втулку 7, на которой установлены обкатной валок 2 с нижней 3 и верхней 4 ребордами, зубчатый валок 5 и верхняя реборда 6 зубчатого валка. Комплект валков стягивается гайкой 7 и нажимными винтами 8. Штампованную заготовку 9 устанавливают на нижний стакан 10, который контактирует с заготовкой по нижнему торцу полотна. Перед нагревом и во время прокатки заготовку зажимают верхним стаканом 11. Нагрев заготовки в стане осуществляются секторным индуктором.

Для каждого зубчатого колеса проектируют индивидуальный инструмент и индуктор.

Для осуществления вращения заготовки во время нагрева, обкатки и для правильного деления заготовки на нужное число зубьев при прокатке в кинематической цепи стана от валка к заготовке установлена сменная пара зубчатых колес с передаточным отношением, равным передаточному отношению между зубчатыми валками и прокатываемым колесом.

С обоих торцов зубчатого валка установлены ограничительные реборды, служащие для предотвращения течения металла в осевом направлении и представляющие собой диски, плотно прилегающие к валкам.