PL211449B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach przeznaczonych zwłaszcza na trzony słupów oświetleniowych.

Znane są trzony słupów oświetleniowych złożone z kilku odcinków rur stalowych o zróżnicowanych ich średnicach, połączonych ze sobą metodą spawania przy zastosowaniu wkładek stożkowych o ś rednicach dostosowanych do średnic łączonych z sobą odcinków rurowych.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego wynalazku nr P-360803 sposób i urządzenie do wytwarzania metalowego elementu rurowego o zmiennych przekrojach poprzecznych, przy czym istota tego sposobu polega na tym, że rurę o jednolitej średnicy wyjściowej umieszcza się w podporach urządzenia do kształtowania zmiennych przekroi poprzecznych rur tak, że jedno czoło tej rury opiera się o element oporowy tego urządzenia, po czym drugi koniec tej rury poddaje się operacji rozpęczania, dokonując wciskania na żądaną długość siłą zewnętrzną głowicy roboczej rozpęczaka stanowiącego wyposażenie urządzenia. Następnie, rurę z rozpęczonym jej jednym końcem na większą średnicę odwraca się na podporach urządzenia, opierając czoło jej rozpęczonego odcinka o element oporowy urządzenia, a wolny koniec tej rury o średnicy wyjściowej formuje się w kształt stożka ściętego, a do jego wnętrza wprowadza się głowicę stożkową z trzpieniem walcowym uchwytu ciągowego urządzenia i mocuje się go do ścian uformowanego stożka ściętego tej rury, po czym na uchwyt ten wywiera się zewnętrzną siłę ciągnącą, w wyniku czego koniec tej rury o średnicy wyjściowej poddaje się operacji przeciągania aż do uzyskania żądanej kolejnej pomniejszonej średnicy rury na określonym odcinku, tak że pomiędzy końcami każdych dwóch odcinków rur o zróżnicowanych średnicach utworzone są przejścia w kształcie stożków ściętych.

Urządzenie do stosowania opisanego wyżej sposobu ma podstawę zaopatrzoną, w co najmniej dwie podpory usytuowane pomiędzy zespołem napędowym wywołującym siły tłoczące i siłę rozciągającą a jego elementem oporowym, przy czym zespół napędowy wyposażony jest w wymienne zespoły robocze spełniające funkcję rozpęczaka, matrycy, zespołu ciągowego i ciągadła. Rozpęczak tego urządzenia stanowi głowica stożkowa z trzpieniem walcowym, a matryca ma gniazdo o profilu stożka ściętego, natomiast uchwyt ciągowy urządzenia składa się z nagwintowanego trzpienia walcowego zakończonego głowicą stożkową oraz tulei dociskowej nakręcanej na ten trzpień, zaś ciągadło urządzenia ma oczko o średnicy dostosowanej do żądanej zmiennej średnicy wyjściowej rury.

Wadą opisanego wyżej znanego sposobu i urządzenia jest niska jakość powierzchni końcowego odcinka rur uzyskiwanej w wyniku jego rozpęczania, polegająca na owalizacji i wyboczeniu jej części środkowej, a także niska jakość powierzchni stożkowej drugiego końca tej rury otrzymanej w wyniku operacji jego formowania w matrycy. Dodatkową niedogodnością znanego rozwiązania jest możliwość zerwania gwintu na trzpieniu głowicy w czasie operacji przeciągania rury przez ciągadło, a tym samym możliwość wyciągnięcia tej głowicy ze stożkowego końca rury.

Znany jest również z polskiego zgłoszenia patentowego nr 375719 sposób i urządzenie do kształtowania zmiennych przekroi poprzecznych na rurach metalowych, przy czym istota tego sposobu polega na tym, że w czasie rozpęczania jednego końca rury o jednolitej średnicy wyjściowej na żądaną powiększoną średnicę jest on umieszczony w obejmie formującej o tej samej średnicy. Przed zaformowaniem drugiego końca rury o średnicy wyjściowej w część walcowo-stożkową wykonuje się na tym końcu kilka wyjęć, korzystnie o profilu zbliżonym do trójkątnego, równomiernie rozmieszczonych na jej czole i obwodzie, a w czasie przeciągania drugiego końca rury o średnicy wyjściowej na żądaną średnicę stożkowo-walcowy koniec tej rury jest zaciśnięty pomiędzy powierzchniami karbowanymi znajdującymi się na zewnętrznej powierzchni głowicy stożkowo-walcowej i na wewnętrznej powierzchni części stożkowej tulei dociskowej zespołu ciągowego urządzenia wieloczynnościowego.

Z kolei, istota urządzenia wieloczynnościowego do stosowania powyższego sposobu polega na tym, że jego podstawa zaopatrzona jest, w co najmniej dwie podpory rury, usytuowane pomiędzy jego zespołem napędowym wywołującym osiowe siły ściskające i osiową siłę rozciągającą, a jego elementem oporowym, przy czym zespół napędowy wyposażony jest w wymienne zespoły spełniające funkcje rozpęczaka, matrycy kształtującej profil walcowo-stożkowy, ciągadła z oczkiem i zespołu ciągowego złożonego z głowicy walcowo-stożkowej, tulei dociskowej i nakrętki nakręcanej na trzpień głowicy. Podstawa tego urządzenia wyposażona jest dodatkowo w obejmę formującą jeden koniec rury usytuowaną pomiędzy podporą i prowadnicą rozpęczaka, natomiast na zewnętrznej powierzchni głowicy stożkowo-walcowej zespołu ciągowego oraz na wewnętrznej powierzchni części stożkowej tulei dociskowej tego zespołu wykonane są obwodowe karby.

PL 211 449 B1

Celem wynalazku jest opracowanie prostego i niezawodnego sposobu umożliwiającego automatyczną obróbkę plastyczną półproduktu rury o danej średnicy wyjściowej, na rurę posiadającą odcinek o średnicy wyjściowej i dalszą jej część ukształtowaną w formie stożka zwężającego się w kierunku drugiego jej końca. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji urządzenia umożliwiającego realizację podanego wyżej sposobu.

Istota wytwarzania sposobu metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych metodą obróbki plastycznej polega na tym, że w zależności od rodzaju materiału półproduktu rury i żądanego kształtu produktu końcowego ustala się optymalne parametry technologiczne jego obróbki plastycznej i wprowadza się je do pamięci sterownika urządzenia walcowniczego, a jeden koniec półproduktu rurowego umieszcza się w głowicy klatki walcowniczej tego urządzenia oraz mocuje się go w uchwycie zespołu ciągnącego urządzenia, zaś drugi koniec tego półproduktu podpiera się kłem obrotowym urządzenia, po czym tak zamocowany półprodukt rurowy poddaje się obróbce automatycznej polegającej na wprowadzaniu go w ruch obrotowy oraz równoczesnym ciągnieniu i walcowaniu według zaprogramowanego kształtu produktu końcowego, przy równoczesnym zachowaniu w czasie tego procesu warunków współosiowości rury obrabianej plastycznie z głowicą klatki walcowniczej. Zgodnie z tym wynalazkiem operację równoczesnego ciągnienia i walcowania półproduktu rurowego prowadzi się w zależności od rodzaju jego materiału z prędkością ciągnienia wynoszącą 0,2 - 1,5 m/min, prędkością promieniową przesuwu osiowego rolek walcujących głowicy klatki walcowniczej nieprzekraczającą 25 mm/min, przy sile nacisku każdej z tych rolek nieprzekraczającej 10 ton, przy równoczesnym usytuowaniu powierzchni roboczych tych rolek w stosunku do osi obrotu półproduktu rurowego pod kątem wynoszącym α = 20-30°, przy czym operacje ciągnienia i walcowania rury prowadzi się na zimno lub na gorąco, korzystnym jest gdy operacje ciągnienia i walcowania rury na gorąco prowadzi się zastosowaniem ogrzewania indukcyjnego.

Z kolei istota urządzenia do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych posiadającego zespół ciągnący, zespół podporowy i klatkę walcowniczą polega na tym, że ma klatkę walcowniczą kształtującą zewnętrzny kształt rury, przy czym klatka ta zaopatrzona jest w głowicę walcującą wyposażoną w trzy rolki walcownicze usytuowane względem siebie, co 120° i napędzane oddzielnymi silnikami, korzystnie hydraulicznymi, które ułożyskowane są w głowicy klatki walcującej tak, że mają możliwość zmiany położenia ich powierzchni roboczych względem osi obrotu obrabianej rury w zakresie 20°-30°.

Dobór optymalnych parametrów technologicznych występujących przy jednoczesnej operacji ciągnienia i walcowania półproduktu rury pozwolił na wprowadzenie ich do pamięci sterownika urządzenia, a to z kolei umożliwia prowadzenie tego procesu w cyklu automatycznym.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1-3 przedstawią schematycznie ogólną ideę sposobu wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach, przy czym na fig. 1 pokazano półprodukt rurowy umieszczony pomiędzy trzema rolkami walcującymi głowicy klatki walcowniczej w czasie prowadzenia procesu ciągnienia i walcowania tego półproduktu w widoku ogólnym, fig. 2 - ten sam półprodukt rurowy w czasie prowadzenia procesu jego ciągnienia i walcowania w widoku z przodu, fig. 3 - poszczególne fazy prowadzenia procesu ciągnienie i walcowania półproduktu rurowego w widoku ogólnym, fig. 4 - schemat urządzenia do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych z zamocowanym w nim półproduktem rurowym w widoku z przodu, fig. 5 i 6 - przykłady rurowych produktów gotowych ze zmiennymi przekrojami poprzecznymi w widoku z przodu, fig. 7 - schemat głowicy klatki walcowniczej urządzenia, fig. 8 - szczegół przedniej części urządzenia, przedstawiający sposób mocowania w nim jednego końca i podparcia drugiego końca rury obrabianej w głowicy klatki walcowniczej, w widoku z przodu.

Sposób wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych polega na tym, że rurę metalową o żądanej średnicy tnie się na półprodukty 7, których jeden koniec w zależności od potrzeb poddaje się operacji roztłaczania w celu uzyskania półproduktu z roztłoczonym końcem, po czym na jednym końcu tego półproduktu wykonuje się trzy otwory, po czym koniec ten umieszcza się w głowicy 11 klatki walcowniczej 10 i mocuje się go w uchwycie trój szczękowym 8 urządzenia, którego zaczepy mocuje się we wspomnianych otworach półproduktu 7, natomiast drugi koniec tego półproduktu po umieszczeniu go w podporze 5 podpiera się dodatkowo w jego osi 17 kłem obrotowym w celu uzyskania współosiowości obrabianego półproduktu rurowego 7. Jednocześnie w zależności od rodzaju materiału półproduktu rury, którym z reguły jest stal lub aluminium oraz żądanego kształtu produktu końcowego 18 lub 19 ustala się optymalne parametry technologiczne jego

PL 211 449 B1 obróbki plastycznej i wprowadza się je do pamięci sterownika urządzenia walcowniczego, po czym uruchamia się ten sterownik niepokazany na rysunku, w wyniku czego półprodukt rurowy 7 poddawany jest obróbce automatycznej według ustalonego programu, polegającej na wprowadzeniu tego półproduktu w ruch obrotowy i równoczesnej operacji ciągnienia oraz walcowana żądanego kształtu produktu końcowego 18 lub 19. W czasie tej obróbki zachowana była współosiowość głowicy 11 klatki walcowniczej 10 oraz osi 17 rury obrabianej, a powierzchnie robocze 15 rolek walcowniczych 12 były ustawione pod kątem 30° w przypadku obróbki rur aluminiowych i 20° w przypadku obróbki rur stalowych. Ponadto operację równoczesnego ciągnienia i walcowania prowadzono z prędkością ciągnienia wynoszącą 0,2 - 1,5 m/min w przypadku rur aluminiowych i 0,3 - 1,5 m/min w przypadku rur stalowych, przy zachowaniu prędkości promieniowej przesuwu osiowego rolek walcowniczych 12 wynoszącej 20 - 25 mm/min w przypadku rur aluminiowych i 10 - 25 mm/min w przypadku rur stalowych, przy czym siła nacisku tych rolek wywołana przez silniki hydrauliczne 13 wynosiła do 5 ton w przypadku rur aluminiowych i do 10 ton w przypadku rur stalowych.

Urządzenie do wytwarzania elementów metalowych o zmiennych przekrojach poprzecznych składa się z łoża 1 zaopatrzonego w rolkowe podpory przednie 2, 3 i 4 oraz podporę tylną 5, zespołu ciągowego 6 obrabianą rurę 7 złożonego z uchwytu trój szczękowego 8 i cięgna 9 oraz umieszczonej przed nimi klatki walcowniczej 10 zaopatrzonej w głowicę 11 złożoną z trzech rolek walcowniczych 12, napędzanych oddzielnymi silnikami hydraulicznymi 13. Rolki walcownicze 12 mają na swych czołach obwodowe ścięcia 14 w wyniku czego posiadają one powierzchnie robocze-walcujące 15 i powierzchnie kalibrujące 16 powierzchnię rury obrabianej 7, przy czym rolki te usytuowane są względem siebie co 120° oraz mogą wykonywać zarówno ruch obrotowy wokół własnych osi jak i ruch posuwisto- zwrotny wzdłuż ich osi przenoszony z silników hydraulicznych 13. Ponadto rolki walcownicze 12 są ułożyskowane w głowicy 11 klatki walcowniczej 10 tak, że mają możliwość zmiany położenia ich powierzchni roboczych - walcujących 15 względem osi obrotu 17 rury obrabianej 7 pod kątem α = 20°-30°.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych metodą obróbki plastycznej, znamienny tym, że w zależności od rodzaju materiału półproduktu rury i żądanego kształtu produktu końcowego ustala się optymalne parametry technologiczne jego obróbki plastycznej i wprowadza sieje do pamięci sterownika urządzenia walcowniczego, a jeden koniec półproduktu rurowego umieszcza się w głowicy klatki walcowniczej tego urządzenia oraz mocuje się go w uchwycie zespołu ciągnącego urządzenia, zaś drugi koniec tego półproduktu podpiera się kłem obrotowym urządzenia, po czym tak zamocowany półprodukt rurowy poddaje się obróbce automatycznej polegającej na wprowadzaniu go w ruch obrotowy oraz równoczesnym ciągnieniu i walcowaniu według zaprogramowanego kształtu produktu końcowego, przy równoczesnym zachowaniu w czasie tego procesu warunków współosiowości rury obrabianej plastycznie z głowicą klatki walcowniczej.

2. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że operację równoczesnego ciągnienia i walcowania półproduktu rurowego prowadzi się w zależności od rodzaju jego materiału z prędkością ciągnienia wynoszącą 0,2 - 1,5 m/min, z prędkością promieniową przesuwu osiowego rolek walcujących głowicy klatki walcowniczej nieprzekraczającą 25 mm/min, przy sile nacisku każdej z tych rolek nieprzekraczającej 10 ton, przy równoczesnym usytuowaniu powierzchni roboczych tych rolek w stosunku do osi obrotu półproduktu rurowego pod kątem wynoszącym α = 20° -30°.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że operacje ciągnienia i walcowania rury prowadzi się na zimno lub na gorąco.

4. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że operacje ciągnienia i walcowania rury na gorąco prowadzi się korzystnie z zastosowaniem ogrzewania indukcyjnego.

5. Urządzenie do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych posiadające zespół ciągnący, zespół podporowy i klatkę walcowniczą, znamienne tym, że klatka walcownicza (10) kształtująca zewnętrzny kształt rury zaopatrzona jest w głowicę walcującą (11) wyposażoną w trzy rolki walcownicze (12) usytuowane względem siebie co (120°) i napędzane oddzielnymi silnikami (13), korzystnie hydraulicznymi.

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że rolki walcownicze (12) są ułożyskowane w głowicy (11) klatki walcującej (10) tak, że mają możliwość zmiany położenia ich powierzchni roboczych (15) względem osi obrotu (17) obrabianej rury (7) w zakresie α = 20°-30°.