Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ ОЖИВАЛЬНЫХ И КОНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

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.

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 R₁ и R₂ 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;

R₂ - радиус второго калибрующего ролика, работающего в режиме расчетного обжатия для получения заданной толщины детали, мм;

S₁ - толщина полуфабриката после обработки роликом с R₁, мм;

S₂ - толщина заданной детали, мм;

α - максимальный угол наклона между осью детали и образующей профиля изделия, град.

Величина S₁ 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:

z=S₀-k;

где z - величина зазора между оправкой и роликом с R₁, мм;

S₀ - 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.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображено взаимное расположение давильно-раскатных роликов (радиусных частей R₁ и R₂ профилей роликов) и часть оправки длиной H, рассматриваемая в случае оживальных изделий как часть конуса вследствие небольшого изменения угла α на малых участках профиля.

Увеличение R₂ относительно S₂ в процессах РВ изделия уменьшает погрешность расчетов. Основной непрерывный очаг деформации не рекомендуется уменьшать, беря в расчет α<α_max, где α_max - 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.

На оправку (не показано), где α (позиция 7) является максимальным углом наклона между осью изделия и образующей профиля изделия, устанавливают заготовку 1 толщиной S₀, соответствующей РВ по закону «синуса» для требуемого изделия с толщиной стенки S₂ (позиция 6), которую зажимают пинолью задней бабки. Ролики 2 и 3 (R₁ и R₂) устанавливают в начальные позиции, являющиеся начальными точками программ ЧПУ для R₁ и R₂ соответственно и с рассчитанными рабочими зазорами (радиальными смещениями); для каждого ролика зазор выбирают как при классической схеме РВ. S₁ (позиция 5) является толщиной получаемого полуфабриката после обработки роликом с R₁. Затем по программам ЧПУ, определяющим независимое движение суппортов, соответствующих роликам с R₁ и R₂, 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 S₂ (позиция 6). Обратного течения металла не наблюдается.

Пример.

На горизонтально-раскатном двухсуппортном стане APED-1200 со стойкой ЧПУ Sinumeric 840-D производилась РВ оживальных и конических изделий давильно-раскатными роликами с R₁=9 мм и R₂=9 мм.

Ротационной вытяжкой изготавливают конические детали из заготовки S₀=1,2 мм до S₂=0,6±0,05 мм, угол готового изделия α=17,37°.

Определяют S₁=0,85 мм из расчета S₁=S₀-(S₂-S₀)/2-0,05 (процесс РВ выбран с пережимом), тогда

Ротационной вытяжкой изготавливают оживальные детали из заготовки

S₀=5,4 мм до S₂=2,8±0,1 мм, угол готового изделия α=26°÷9,6°. Определяют S₁=4,l мм из расчета S₁=S₀-(S₂-S₀)/2, тогда смещение А рассчитывают по формуле

Процесс РВ проходит устойчиво, без наплывов на ролик R₁ 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.