RU152121U1

RU152121U1 - PRESSURE ROLLER

Info

Publication number: RU152121U1
Application number: RU2014138737/02U
Authority: RU
Inventors: Георгий Георгиевич Кривенко; Владимир Васильевич Миронов; Антон Евгеньевич Кондауров; Герман Вячеславович Лесных; Илья Анатольевич Захаров
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-05-10

Abstract

Полезная модель относится к инструментальной оснастке станков для обработки металлов давлением и может быть использована для изготовления бесшовных осесимметричных оболочковых деталей постоянного и переменного сечений. Давильный ролик выполнен в виде цилиндра, на котором имеются рабочие поверхности, предназначенные для обработки поверхности заготовки, и осевое отверстие для крепления ролика на инструментальном блоке. Рабочие поверхности ролика выполнены в виде цилиндрического пояска, сопряженного по краям с округленными участками, имеющими радиусную форму, причем радиусы округленных участков различны. 1 п ф-лы, 2 илл. The utility model relates to tooling of machines for metal forming and can be used to produce seamless axisymmetric shell parts of constant and variable cross-sections. The pressure roller is made in the form of a cylinder on which there are working surfaces designed to process the surface of the workpiece, and an axial hole for mounting the roller on the tool block. The working surfaces of the roller are made in the form of a cylindrical belt conjugated along the edges with rounded sections having a radius shape, and the radii of the rounded sections are different. 1 file, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к инструментальной оснастке станков для обработки металлов давлением и может быть использована для оснащения инструментальных блоков действующих и модернизируемых раскатных станов поперечной прокатки для изготовления преимущественно нежестких осесимметричных оболочковых деталей постоянного и переменного сечений, как из листовых заготовок, так и предварительно подготовленных полуфабрикатов (штампованных, кованых, сварно-вальцованных).The utility model relates to tooling of machines for metal forming and can be used to equip tool blocks of existing and modernized rolling mills of cross rolling for the manufacture of predominantly non-rigid axisymmetric shell parts of constant and variable cross-sections, both from sheet blanks and pre-prepared semi-finished products (stamped , forged, welded and rolled).

Известен выполненный в виде сборного ролика инструмент для поверхностного пластического деформирования тел вращения, состоящий из ступицы с цилиндрической упрочняющей рабочей поверхностью, на которую напрессованы сменные кольца. Рабочая поверхность одного сменного кольца представляет собой сглаживающий конус с углом конусности 2…5°, а другого выполнена как обратный сглаживающий конус с углом конусности 1…30. Для предохранения от проворачивания колец на ступице в конструкции инструмента предусмотрен конический или цилиндрический штифт. Для демонтажа колец со ступицы в каждом из них имеются по два резьбовых отверстия.Known made in the form of a prefabricated roller tool for surface plastic deformation of bodies of revolution, consisting of a hub with a cylindrical hardening working surface, on which interchangeable rings are pressed. The working surface of one interchangeable ring is a smoothing cone with a taper angle of 2 ... 5 °, and the other is made as a reverse smoothing cone with a taper angle of 1 ... 30. To prevent ring rotation on the hub, a conical or cylindrical pin is provided in the tool structure. To remove the rings from the hub, each of them has two threaded holes.

(см. патент РФ №2277039, кл. B24B 39/04, 2006 г.).(see RF patent No. 2277039, CL B24B 39/04, 2006).

В результате анализа известного инструмента необходимо отметить, что рабочая поверхность ролика имеет три рабочих поверхности, расположенных последовательно в направлении продольной подачи. Данный инструмент имеет узкий диапазон применения, так как предназначен только для обработки цилиндрических поверхностей заготовок. Использование данного инструмента не позволяет вести обработку деталей на высоких режимах с получением точных геометрических размеров и высокой чистоты обрабатываемых поверхностей, особенно тонкостенных осесимметричных деталей из мягких сплавов, так как сборная конструкция ролика не обеспечивает его достаточную жесткость и увеличивает торцевое биение при обработке заготовки.As a result of the analysis of a known tool, it should be noted that the working surface of the roller has three working surfaces arranged in series in the direction of longitudinal feed. This tool has a narrow range of applications, as it is intended only for processing cylindrical surfaces of workpieces. The use of this tool does not allow machining of parts at high conditions to obtain precise geometric dimensions and high purity of the machined surfaces, especially thin-walled axisymmetric parts made of soft alloys, since the prefabricated design of the roller does not provide its sufficient rigidity and increases the end runout during processing of the workpiece.

Известен давильный ролик, сечение которого в плоскости, проходящей через ось вращения, выполнено в виде образующих рабочие поверхности сопряженных конусов с углами φ и φ₁ радиусом сопряжения R, величина угла φ между образующей конической поверхности ролика в плане и осью его вращения выбрана в диапазоне φ=6÷12°, а величина угла φ₁ выбрана из соотношения φ₁=(0,7÷0,9)φ, а радиус сопряжения выбран соотношения: R=(0,15÷0,3)t₀,A pressure roller is known, the cross-section of which in the plane passing through the axis of rotation is made in the form of mating cones with angles φ and φ _{1 of the} mating radius R, the angle φ between the generatrix of the conical surface of the roller in the plan and its axis of rotation is selected in the range φ = 6 ÷ 12 °, and the value of the angle φ _{1 is} selected from the relation φ ₁ = (0.7 ÷ 0.9) φ, and the radius of the conjugation is selected relation: R = (0.15 ÷ 0.3) t ₀ ,

где t₀ - толщина детали, мм.where t ₀ is the thickness of the part, mm.

(см. патент РФ №2212299, кл. B21D 22/14, 2003 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No. 2212299, class B21D 22/14, 2003) is the closest analogue.

В результате анализа известного инструмента (ролика) необходимо отметить, что он характеризуется довольно высокой жесткостью, так как выполнен цельным, за счет выполнения рабочей поверхности в виде нескольких сопрягаемых конических поясков, один их которых является обратным конусом, обеспечивается выглаживание не только цилиндрических, но и сферических поверхностей детали как при прямом, так и обратном направлениях подачи ролика.As a result of the analysis of a known tool (roller), it should be noted that it is characterized by rather high stiffness, since it is made whole, by smoothing the working surface in the form of several mating conical belts, one of which is the inverse cone, smoothing is ensured not only cylindrical, but also spherical surfaces of the part in both the forward and reverse directions of the feed roller.

Однако в связи с тем, что осуществляющий окончательную обработку радиус сопряжения наклонных рабочих поверхностей ролика весьма мал, то обработку поверхности данным роликом необходимо вести на пониженной подаче, иначе возможно появление следа от ролика на обработанной поверхности в виде спирали, кроме того, при обработке пластичных материалов возможно продавливание поверхности заготовки. Таким образом, известный инструмент эффективен при отделочной обработке выглаживанием жестких заготовок, а при получении раскаткой нежестких тонкостенных объемных изделий не позволяет обеспечить высокие производительность и точность обработки.However, due to the fact that the radius of mating of the inclined working surfaces of the roller, which is carrying out the final processing, is very small, it is necessary to treat the surface with this roller at a reduced feed, otherwise a trace of the roller may appear on the treated surface in the form of a spiral, in addition, when processing plastic materials punching the surface of the workpiece is possible. Thus, the known tool is effective in finishing processing by smoothing hard workpieces, and when rolling non-rigid thin-walled bulk products are rolled out, it is not possible to provide high productivity and processing accuracy.

Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции давильного ролика, обеспечивающего изготовление широкого спектра тонкостенных осесимметричных изделий разной формы (сферической, цилиндрической, конической, оживальной) с высокими производительностью и точностью, а также высоким качеством обработанной поверхности.The objective of this utility model is to develop the design of a pressure roller, which provides the manufacture of a wide range of thin-walled axisymmetric products of various shapes (spherical, cylindrical, conical, animated) with high productivity and accuracy, as well as high quality of the processed surface.

Решение задачи, с получением указанного выше технического результата обеспечивается тем, что в давильном ролике, выполненным в виде цилиндра с рабочими поверхностями, предназначенными для обработки поверхности заготовки, и осевое отверстие для крепления ролика на инструментальном блоке, новым является то, что рабочие поверхности ролика выполнены в виде цилиндрического пояска, выполненного по краям с округленными участками, имеющими радиусную форму с различными радиусами округления.The solution to the problem, with the receipt of the above technical result, is ensured by the fact that in the pressure roller made in the form of a cylinder with work surfaces designed to process the workpiece surface and the axial hole for mounting the roller on the tool block, the roller working surfaces are made in the form of a cylindrical girdle made at the edges with rounded sections having a radial shape with different rounding radii.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг. 1 - давильный ролик, осевой разрез;- in FIG. 1 - pressure roller, axial section;

- на фиг. 2 - схема обработки детали давильным роликом.- in FIG. 2 is a diagram of the processing of a part by a pressure roller.

Давильный ролик 1 (Фиг. 1) выполнен в виде цилиндра, на образующей которого образована рабочая поверхность, представляющаяThe pressure roller 1 (Fig. 1) is made in the form of a cylinder, on the generatrix of which a working surface is formed, representing

собой выполненные у торцов округленные участки 2 и 3, имеющие радиусную форму с разными радиусами округления (R₁) и (R₂), каждый из которых с одной стороны сопряжен с торцевой поверхностью ролика, а с другой - с цилиндрическим пояском 4, являющимся образующей цилиндрической поверхности ролика. Ролик имеет осевое отверстие 5 для установки на ось инструментального блока раскатного стана и кольцевые проточки 6 для крепежного элемента (не показан), обеспечивающего крепление ролика на оси инструментального блока.rounded sections 2 and 3 made at the ends, having a radial shape with different rounding radii (R ₁ ) and (R ₂ ), each of which is mated on one side with the end surface of the roller, and on the other with a cylindrical girdle 4, which forms cylindrical surface of the roller. The roller has an axial hole 5 for mounting on the axis of the tool block of the rolling mill and annular grooves 6 for a fastener (not shown) that secures the roller to the axis of the tool block.

Выполнение рабочей поверхности ролика в виде трех плавно сопряженных между собой участков, крайние из которых округлены, позволяет избежать ударных и вибрационных нагрузок, особенно при начале обработки, а также при переходе в процессе обработки от одной обрабатываемой поверхности заготовки к другой. Округленная рабочая поверхность ролика, образованная на его торце, обеспечивает оптимальное пятно контакта ролика с заготовкой в процессе ее обработки, она мало подвержена износу, обеспечивает получение качественной обработанной поверхности и обработку заготовки с высокой производительностью.The implementation of the working surface of the roller in the form of three smoothly interconnected sections, the extreme of which are rounded, avoids shock and vibration loads, especially at the beginning of processing, as well as during the transition during processing from one of the processed surface of the workpiece to another. The rounded working surface of the roller, formed at its end, provides an optimal spot of contact between the roller and the workpiece during its processing, it is little susceptible to wear, provides a high-quality machined surface and processing the workpiece with high productivity.

Наличие на рабочей поверхности двух округленных участков 2 и 3 разного радиуса, позволяет посредством перестановки ролика поворотом на 180° или поворотом инструментального блока, осуществлять обработку на заготовке разных радиусов округления, увеличивая тем самым, номенклатуру обрабатываемых деталей.The presence on the working surface of two rounded sections 2 and 3 of a different radius allows, by moving the roller by turning 180 ° or turning the tool block, to carry out processing on the workpiece of different rounding radii, thereby increasing the range of workpieces.

Кроме этого наличие двух взаимозаменяемых рабочих поверхностей различного радиуса округления позволяет сократить затраты на изготовление инструмента.In addition, the presence of two interchangeable work surfaces with different rounding radius reduces the cost of manufacturing the tool.

Радиусы округления рабочих кромок инструмента (ролика) могут быть рассчитаны известным образом, например, по формуле:

,The radii of rounding of the working edges of the tool (roller) can be calculated in a known manner, for example, by the formula:

,

где Sn′ - толщина заготовки, α′ и α - углы наклона образующих заготовки(полуфабрикат) и детали, Sn - толщина прокатываемой детали, ξ - параметр характеризующий угол атаки в пределах от 7° до 12°.where Sn ′ is the thickness of the workpiece, α ′ and α are the tilt angles of the forming blanks (semi-finished product) and the part, Sn is the thickness of the rolled part, ξ is a parameter characterizing the angle of attack in the range from 7 ° to 12 °.

Принцип работы предлагаемого инструмента (давильного ролика) поясняется примером (Фиг. 2). На фиг. 2 показан процесс получения раскаткой оболочковой детали (штриховыми линиями показано исходное положение давильных роликов относительно подлежащей обработки заготовки).The principle of operation of the proposed tool (pressure roller) is illustrated by example (Fig. 2). In FIG. Figure 2 shows the process of obtaining a sheathed part by rolling (dashed lines show the initial position of the pressure rollers relative to the workpiece to be processed).

Изготавливали деталь - сопло ракетного двигателя.They made a detail - a nozzle of a rocket engine.

Для изготовления детали использовали два ролика, имеющих одинаковые размеры (диаметр ролика 360 мм, радиус R₁=12 мм, радиус R₂=8 мм, толщина 120 мм, материал 9ХН. Твердость рабочей поверхности ролика HRC 56…62. Шероховатость рабочей поверхности не более Ra=1,25).For the manufacture of the part, two rollers having the same dimensions were used (roller diameter 360 mm, radius R ₁ = 12 mm, radius R ₂ = 8 mm, thickness 120 mm, material 9XH. Hardness of the working surface of the roller HRC 56 ... 62. Roughness of the working surface is not more than Ra = 1.25).

Заготовка - лист из материала 12Х18Н10Т толщиной 10 мм, твердостью НВ 10_-1=179 МПа.The blank is a sheet of material 12X18H10T with a thickness of 10 mm, hardness HB 10 _-1 = 179 MPa.

Для обработки заготовки использовали два ролика 1, конструкция которых описана выше. Ролики монтировали диаметрально противоположно в инструментальных блоках 7 раскатного стана. Заготовку 8 устанавливали на оправу 9 и прижимали прижимом 10. Включали вращение оправы с заготовкой со скоростью ω₁ и проводили ее ротационную вытяжку. В процессе ротационной вытяжки вращение от оправы через заготовку передается давильным роликам, которые вращаются со скоростью ω₂. Ролики перемещаются при этом относительно оправы с путевой скоростью V_L на расстоянии равном толщине прокатываемой детали. В результате силового воздействия роликов и оправы на заготовку, толщина ее увеличивается, а длина образующей увеличивается пропорционально коэффициенту вытяжки λ. Деформирующим роликам сообщают движение эквидистантно оправы за счет поперечного и продольного перемещений на заранее выбранном зазоре относительно оправы.For processing the workpiece used two rollers 1, the design of which is described above. The rollers were mounted diametrically opposite in the tool blocks 7 of the rolling mill. The workpiece 8 was mounted on the frame 9 and pressed with a clamp 10. The rotation of the frame with the workpiece with a speed of ω _{1 was} turned _on and its rotation was carried out. In the process of rotational drawing, the rotation from the frame through the workpiece is transmitted to the pressure rollers, which rotate at a speed of ω ₂ . The rollers are moved relative to the frame with a ground speed V _L at a distance equal to the thickness of the rolled part. As a result of the force action of the rollers and the frame on the workpiece, its thickness increases, and the length of the generatrix increases in proportion to the drawing coefficient λ. The deforming rollers are informed of the movement of the equidistant frame due to lateral and longitudinal movements at a pre-selected gap relative to the frame.

При этом оси деформирующих роликов и оправки располагают в одной плоскости. Количество роликов может быть различно и, в основном, определяется конструктивными особенностями оборудования, его назначением, а также производительностью.In this case, the axes of the deforming rollers and the mandrel are located in one plane. The number of rollers can be different and, mainly, determined by the design features of the equipment, its purpose, as well as performance.

В результате получено изделие с чистотой обработанной поверхности Ra=2,5. Это позволило исключить традиционно используемые отделочные операции.The result is a product with a surface finish of Ra = 2.5. This eliminated the traditionally used finishing operations.

Конструкция ролика весьма проста, универсальна, обеспечивает большую номенклатуру изготовляемых осесимметричных деталей разной формы (сферической, цилиндрической, конической, оживальной), а также получение изделий раскаткой из заготовки толщиной до 15 мм при высоком качестве обработанной поверхности.The design of the roller is very simple, universal, it provides a large range of axially symmetric parts of various shapes (spherical, cylindrical, conical, animated), as well as the production of products from rolling blanks up to 15 mm thick with high quality machined surface.

Claims

A pressure roller made in the form of a cylinder with working surfaces designed to process the surface of the workpiece, and an axial hole for mounting the roller on the tool block, characterized in that the working surfaces of the roller are made in the form of a cylindrical girdle made on the edges with rounded sections having a radius shape with different rounding radii.