PL215894B3 - 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 trzonv słupów oświetleniowych, będące przedmiotem patentu głównego nr 211449 według zgłoszenia patentowego nr P-379498.

Sposób wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych według patentu głównego nr 211449 polega na tym, że rurę metalową o żądanej średnicy tnie się na półprodukty, których jeden koniec w zależności od potrzeb poddaje się operacji roztłaczania w celu uzyskania półproduktu z roztłoczonym końcem. Z kolei na jednym końcu tego półproduktu wykonuje się trzy otwory, po czym koniec ten umieszcza się W głowicy klatki walcowniczej i mocuje się go w uchwycie trój szczękowym urządzenia, którego zaczepy mocuje się we wspomnianych otworach półproduktu. Z kolei drugi koniec tego półproduktu po umieszczeniu go w podporze podpiera się dodatkowo w jego osi kłem obrotowym w celu uzyskania współosiowości obrabianego półproduktu rurowego. Jednocześnie w zależności od rodzaju materiału półproduktu rury, którym z reguły jest stal lub aluminium oraz żądanego kształtu produktu końcowego ustala się optymalne parametry technologiczne jego obróbki plastycznej i wprowadza się je do pamięci sterownika urządzenia walcowniczego. Następnie uruchamia się ten sterownik niepokazany na rysunku, w wyniku czego półprodukt rurowy 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. W czasie tej obróbki zachowana była współosiowość głowicy klatki walcowniczej oraz osi rury obrabianej, a powierzchnie robocze rolek walcowniczych 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 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 wynosiła do 5 ton w przypadku rur aluminiowych i do 10 ton w przypadku rur stalowych.

Z kolei urządzenie do stosowania sposobu według patentu głównego nr 211449 składa się z łoża zaopatrzonego w trzy rolkowe podpory przednie oraz W dodatkową podporę tylną zespołu ciągowego obrabianą rurę, złożonego z uchwytu trój szczękowego i cięgna oraz umieszczonej przed nimi klatki walcowniczej zaopatrzonej w głowicę, złożoną z trzech rolek walcowniczych, napędzanych oddzielnymi silnikami hydraulicznymi. Rolki walcownicze tej głowicy mają na swych czołach obwodowe ścięcia w wyniku czego posiadają one powierzchnie robocze - walcujące i powierzchnie kalibrujące powierzchnię rury obrabianej. Poza tym 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. Ponadto rolki walcownicze są ułoży skowane w głowicy klatki walcowniczej tak, że mają możliwość zmiany położenia ich powierzchni roboczych - walcujących względem osi obrotu rury obrabianej pod kątem α = 20°-30°.

Niedogodnością sposobu i urządzenia do jego stosowania według patentu głównego nr 211449 jest to, że nie uniemożliwiają one obrotu półproduktu rurowego w pierwszej fazie jej walcowania, kiedy rolki walcujące mają jeszcze zbyt małe zagłębienia i wyłączenia tego ruchu w kolejnej fazie jej walcowania. Poza tym urządzenie to nie zapewnia dokładnej współosiowości obrabianej rury z klatką walcowniczą, a ponadto W przypadku obróbki rur o długościach powyżej 5 m brak jest elementów umożliwiających przejmowanie siły odśrodkowej, związanej z szybkim obrotem tej rury. Kolejną dużą niedogodnością sposobu według patentu głównego nr jest brak możliwości uzyskiwania poślizgów na rolkach walcujących, co z kolei uniemożliwia uzyskiwanie żądanej nominalnej lub zwiększonej grubości ścianki obrabianej rury.

Istota sposobu wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach według patentu dodatkowego do patentu głównego nr 211449 polega na tym, że jeden koniec półproduktu rurowego mocuje się dodatkowo w uchwycie trój szczękowym z rolkami prowadzącymi usytuowanym od strony zespołu ciągowego oraz w uchwycie trój szczękowym z trzema zaczepami zespołu ciągowego, a drugi koniec tego półproduktu mocuje się dodatkowo w drugim uchwycie trój szczękowym z rolkami prowadzącymi, usytuowanym od strony podpory tylnej, przy czym w procesie równoczesnego ciągnienia i walcowania półproduktu rurowego pomiędzy powierzchnie robocze rolek walcowniczych głowicy klatki walcowniczej i powierzchnię stożkową tego półproduktu wprowadza się emulsję

PL 215 894 B3 smarująco - chłodzącą, sporządzoną na bazie rafinowanych olejów mineralnych oraz dodatków uszlachetniających.

Z kolei istota urządzenia do stosowania sposobu według patentu dodatkowego do patentu głównego nr 211449 polega na tym, że jego klatka walcownicza zaopatrzona jest w dwa dodatkowe uchwyty trój szczękowe z rolkami prowadzącymi obrabianą rurę, zaś jego zespół ciągowy wyposażony jest W dodatkowy silnik hydrauliczny ze sprzęgłem jednokierunkowym oraz w uchwyt trójszczękowy z trzema zaczepami końca tej rury, a ponadto łoże tego urządzenia korzystnie wyposażone jest w dwie dodatkowe podtrzymki rolkowe zaopatrzone w siłowniki pneumatyczne. Jeden z uchwytów trójszczękowych zamocowany na łożu urządzenia usytuowany jest od strony zespołu ciągowego, a drugi uchwyt trój szczękowy od strony podpory tylnej, natomiast jedna z podtrzymek rolkowych z siłownikiem pneumatycznym umieszczona jest na łożu urządzenia pomiędzy zespołem ciągowym i klatką walcowniczą a druga podtrzymka rolkowa z siłownikiem pneumatycznym pomiędzy tą klatką i podporą tylną urządzenia.

Sposób i urządzenie do jego stosowania według patentu dodatkowego do patentu głównego nr 211449 posiada wiele zalet w porównaniu do patentu głównego. Wprowadzanie w procesie równoczesnego ciągnienia i walcowania obrabianej rury pomiędzy powierzchnie robocze rolek walcowniczych i powierzchnię tej rury emulsji smarująco - chłodzącej umożliwiło uzyskiwanie poślizgów na rolkach walcowniczych co wraz z doborem tej emulsji pozwoliło na uzyskiwanie nominalnej grubości walcowanej ścianki rury, a zamiast jej pocieniania uzyskano wzrost grubości tej ścianki w granicach 10-15%. Z kolei zastosowanie w zespole ciągowym urządzenia dodatkowego silnika hydraulicznego ze sprzęgłem jednokierunkowym oraz uchwytu trój szczękowego z trzema zaczepami pozwoliło na obrót obrabianej rury w pierwszej fazie procesu jej walcowania i przeniesienie momentu walcowania, kiedy rolki walcujące mają jeszcze zbyt małe wgłębienie w powierzchni tej rury, który w dalszej fazie walcowania jest wyłączony przez sprzęgło jednokierunkowe, co w dalszej części procesu walcowania przejmują rolki klatki walcowniczej. Poza tym zastosowanie w urządzeniu po obu stronach klatki walcowniczej uchwytów trój szczękowych z rolkami prowadzącymi, usytuowanymi od strony walcowanej części stożkowej rury i od strony drugiego jej końca pozwoliło na znaczną poprawę współosiowości obrabianej rury w stosunku do klatki walcowniczej. Dalszą zaletą tego urządzenia jest to, że zastosowanie w nim dwóch dodatkowych podtrzymek rolkowych z siłownikami pneumatycznymi pozwoliło na przejmowanie siły odśrodkowej związanej z dużą prędkością obrotową obrabianej rury, co ma szczególne znaczenie zwłaszcza przy długościach tych rur powyżej 5 m bieżących.

Przedmiot wynalazku stanowiącego ulepszenie wynalazku według patentu głównego nr 211449 został objaśniony w przykładzie wykonania na rysunkach na których fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych z zamocowanym w nim półproduktem rurowym, podlegającym dalszej obróbce metodą równoczesnego ciągnienia i walcowania w widoku perspektywicznym w ujęciu z przodu i z góry, wraz z klatką walcowniczą pokazaną od strony części stożkowej obrabianego półproduktu rurowego, fig. 2 - schemat tego samego urządzenia w widoku perspektywicznym w ujęciu z przodu i z góry, z klatką walcowniczą pokazaną od strony obrabianego półproduktu rurowego, fig. 3 - to samo urządzenie w widoku z przodu, fig. 4 - szczegół „S” urządzenia wraz z klatką walcowniczą w widoku z przodu pokazanego na fig. 3, fig. 5 - szczegół „R” tego samego urządzenia wraz z klatką walcowniczą, zaopatrzoną w uchwyt trój szczękowy usytuowany od strony części stożkowej obrabianego półproduktu rurowego w widoku perspektywicznym pokazanego na fig. 1, fig. 6 - szczegół „T” tego samego urządzenia wraz z klatką walcowniczą zaopatrzoną w uchwyt trój szczękowy usytuowany od strony obrabianego półproduktu rurowego w widoku perspektywicznym pokazanego na fig. 2, fig. 7 - głowicę klatki walcowniczej urządzenia w widoku z przodu, fig. 8-10 - schemat ogólnej zasady wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach na urządzeniu według wynalazku, przy czym na fig. 8 pokazano półprodukt rurowy umieszczony pomiędzy trzema rolkami walcowymi głowicy klatki walcowniczej urządzenia w czasie prowadzenia jednoczesnego procesu ciągnienia i walcowania tego półproduktu w widoku ogólnym, fig. 9 - ten sam półprodukt rurowy z częścią stożkową w czasie prowadzenia procesu jego ciągnienia i walcowania w widoku z przodu, fig. 10 - poszczególne fazy prowadzenia procesu ciągnienia i walcowania półproduktu rurowego w widoku ogólnym, fig. 11 i 12 - przykłady rurowych produktów gotowych ze zmiennymi przekrojami poprzecznymi w widoku z przodu, wykonane sposobem i na urządzeniu według wynalazku.

Urządzenie walcownicze do wytwarzania elementów metalowych o zmiennych przekrojach poprzecznych składa się z łoża 1 o konstrukcji ramowej spoczywającej na podłożu 2, zaopatrzonego

PL 215 894 B3 w przednie typowe podpory rolkowe 3 i 4 oraz tylną typową podporę 5, zespołu ciągowego 6, obrabianą rurę 7 złożonego z uchwytu trój szczękowego 8 z trzema zaczepami końca tej rury, silnika hydraulicznego 9 ze sprzęgłem jednokierunkowym, niepokazanym na rysunku i przekładnią pasową 10 oraz z cięgna 11. W środkowej części łoża 1 zamontowana jest klatka walcownicza 12, wyposażona w uchwyt trójszczękowy z rolkami prowadzącymi 14 obrabianą rurę 7, usytuowany od strony części stożkowej 15 rury 7 oraz uchwyt trój szczękowy 16 z rolkami prowadzącymi, usytuowany po jej przeciwnej stronie, to jest od strony tylnej części tej rury. Klatka walcownicza 12 posiada głowicę 17 zaopatrzoną w trzy rolki walcownicze 18 napędzane oddzielnymi silnikami hydraulicznymi 19, przy czym rolki walcownicze 18 na swych czołach mają obwodowe ścięcia 20, tworzące ich powierzchnie robocze - walcujące 21 i powierzchnie kalibrujące 22 powierzchnię obrabianej rury 7. Rolki walcownicze 18 usytuowane są względem siebie co 120° i mogą wykonywać zarówno ruch obrotowy wokół własnych osi jak i posuwisto-zwrotny wzdłuż ich osi przenoszony od silników hydraulicznych 19, a ponadto rolki te są usytuowane w głowicy 17 klatki walcowniczej 12, tak, że mają możliwość zmiany położenia ich powierzchni roboczych - walcujących 21 względem osi obrotu 22 rury obrabianej 7 pod kątem α = 20° - 30°. Ponadto łoże 1 urządzenia, wyposażone jest w podtrzymkę rolkową 23 obrabianej rury 7 napędzaną silnikiem pneumatycznym, umieszczoną pomiędzy uchwytem trój szczękowym 13 i zespołem ciągowym 6 oraz w podtrzymkę rolkową 24 z silnikiem pneumatycznym, usytuowaną pomiędzy uchwytem trój szczękowym i tyIną podporą 5.

Sposób wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych urządzenia według wynalazku polega na tym, że rurę metalową o żądanej średnicy tnie się na półprodukty rurowe 7, których jeden koniec w zależności od potrzeb poddaje się operacji roztłaczania w celu uzyskania półproduktu z roztłoczonym końcem. Z kolei na jednym końcu tego półproduktu wykonuje się trzy otwory, po czym koniec ten umieszcza się w głowicy 17 klatki walcowniczej 12 urządzenia poprzez jej przedni i tylny uchwyt trój szczękowy 13 i 16, a następnie mocuje się go w uchwycie trój szczękowym 8 zespołu ciągowego 6, którego zaczepy mocuje się we wspomnianych otworach półproduktu rurowego 7. Z kolei drugi koniec półproduktu rurowego 7 po umieszczeniu go w podporze 5, umieszcza się go dodatkowo w podtrzymce rolkowej 24 napędzanej silnikiem pneumatycznym i podpiera dodatkowo w razie potrzeby kłem obrotowym w jego osi 22, w celu uzyskania dokładnej współosiowości obrabianego półproduktu rurowego 7. Jednocześnie w zależności od rodzaju materiału półproduktu rurowego 7, którym jest stal lub aluminium oraz żądanego kształtu produktu końcowego 26 lub 27 ustala się optymalne parametry technologiczne jego obróbki plastycznej i wprowadza się je do pamięci sterownika elektronicznego niepokazanego na rysunku urządzenia walcowniczego, po czym uruchamia się ten sterownik, w wyniku czego półprodukt rurowy 7 poddawany jest obróbce automatycznej według ustalonego programu komputerowego, polegającej na wprowadzeniu tego półproduktu w ruch obrotowy oraz i równoczesnej operacji ciągnienia i walcowania żądanego kształtu produktu końcowego 26 i 27.

W czasie tej operacji plastycznej zachowana była dokładna współosiowość głowicy 17 klatki walcowniczej 12 i ich uchwytów trójszczękowych 13 i 16 oraz uchwytu trój szczękowego 8 zespołu ciągowego 6 z osią 22 obrabianego półproduktu rurowego 7, a powierzchnie robocze 21 rolek walcowniczych 18 były ustawione pod kątem 30°, w przypadku obróbki rur aluminiowych i pod kątem 20° w przypadku obróbki rur stalowych. Ponadto operację równoczesnego ciągnienia i walcowania półfabrykatu rurowego 7 prowadzono z prędkością wynoszącą 0,2-1,5 m/min. w przypadku rur aluminiowych i 10-25 m/min. w przypadku rur stalowych, przy czym siła nacisku tych rolek wywołana przez silniki hydrauliczne 19 głowicy 17 klatki walcowniczej 12 wynosiła 5 ton w przypadku rur aluminiowych i do 10 ton w przypadku rur stalowych.

Poza tym w procesie równoczesnego ciągnienia i walcowania półproduktu rurowego 7 pomiędzy powierzchnie robocze 21 rolek walcowniczych 18 wprowadzano emulsję smarująco - chłodzącą, w wyniku czego wyeliminowano całkowicie występujące poślizgi obrabianego półproduktu rurowego 7 na tych powierzchniach.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych metodą obróbki plastycznej polegający na tym, że w zależności od rodzaju materiału półproduktu rury i żądanego kształtu produktu końcowego ustala się optymalne parametry technologiczne jego

PL 215 894 B3 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 ciągowego 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, przy czym 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, i 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°, a ponadto operację tę prowadzi się na zimno lub na gorąco, według patentu głównego nr 211449, znamienny tym, że jeden koniec półproduktu rurowego (7) mocuje się dodatkowo w uchwycie trójszczękowym (13) z rolkami prowadzącymi (14), usytuowanym od strony zespołu ciągowego (6) oraz w uchwycie trój szczękowym trzema zaczepami, a drugi koniec tego półproduktu mocuje się dodatkowo w uchwycie trój szczękowym (16) z rolkami prowadzącymi, usytuowanym od strony tylnej podpory (5), przy czym w procesie równoczesnego ciągnienia i walcowania półproduktu rurowego (7) pomiędzy powierzchnie robocze (21) rolek walcowniczych (18) głowicy (17) oraz powierzchnię stożkową (15) obrabianego półproduktu (7) wprowadza się emulsję smarująco- chłodzącą, sporządzoną na bazie rafinowanych olejów mineralnych oraz dodatków uszlachetniających.

2. Urządzenie do wytwarzania metalowych elementów rurowych o zmiennych przekrojach poprzecznych posiadające łoże wyposażone w zespół ciągnący, zespoły podporowe i klatkę walcowniczą kształtującą zewnętrzny kształt rury obrabianej, zaopatrzoną w głowicę walcującą wyposażoną w trzy rolki walcownicze usytuowane względem siebie co (120°) i napędzane oddzielnymi silnikami, korzystnie hydraulicznymi, przy czym rolki te są ułożyskowane w głowicy tej klatki tak, że mają możliwość zmiany położenia ich powierzchni roboczych względem osi obrotu obrabianej rury w zakresie α = 20°-30°, według patentu głównego nr 211449, znamienne tym, że jego klatka walcownicza (17) zaopatrzona jest w dwa dodatkowe uchwyty trój szczękowe (13 i 16) z rolkami prowadzącymi (14) obrabianą rurę (7), zaś jego zespół ciągowy (6) wyposażony jest w dodatkowy silnik hydrauliczny (9) ze sprzęgłem jednokierunkowym oraz w uchwyt trój szczękowy z trzema zaczepami końca tej rury, a ponadto jego łoże (1 korzystnie wyposażone jest w dwie dodatkowe podtrzymki rolkowe (23 i 24) z siłownikami pneumatycznymi.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że jeden uchwyt trój szczękowy (13) zamocowany na łożu (1) usytuowany jest od strony zespołu ciągowego (6), a drugi uchwyt trój szczękowy (16) od strony podpory tylnej (5).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że podtrzymka rolkowa (23) zaopatrzona w siłownik pneumatyczny umieszczona jest na łożu (1) pomiędzy zespołem ciągowym (6) i klatką walcowniczą (17), a podtrzymka rolkowa (24) pomiędzy ta klatką i podporą tylną (5) urządzenia.