RU2103100C1

RU2103100C1 - Method of making articles with cross section variable along it

Info

Publication number: RU2103100C1
Application number: RU96103338/02A
Authority: RU
Inventors: нц Геннадий Арутюнович Агась; Геннадий Арутюнович Агасьянц; Дмитрий Леонидович Зубер
Original assignee: Геннадий Арутюнович Агасьянц; Дмитрий Леонидович Зубер
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely manufacture of non-rigid articles with cross section and wedge lengthwise section. SUBSTANCE: method comprises steps of rolling blank in non-driven rolls with square pass for making doubled stepped rolled piece whose cross section area reduces from its ends to mean portion; separating said piece by two parts, rolling said parts in rolls, for example with oval pass; radially moving said rolls by value corresponding to lengthwise movement of blank performing reciprocation motion. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначается для изготовления нежестких изделий гранного сечения в поперечном направлении и в форме клина - в продольном, например, клинков электрорапиры, шпаги, сабли и т.д. The invention relates to the processing of metals by pressure and is intended for the manufacture of non-rigid products with a granular cross section in the transverse direction and in the form of a wedge — in the longitudinal, for example, electric rapier blades, swords, sabers, etc.

Известен способ изготовления изделий, переменного по их длине сечения, холодной прокаткой участков заготовки парой неприводных калиброванных валков при обжатии ими неподвижной заготовки на величину подачи с поворотом заготовки после каждого двойного возвратно-поступательного хода вокруг продольной оси на угол, определяемый программой обработки с автоматическим изменением величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка [1]. Способ позволяет получать профили, в том числе гранные, на любом участке заготовки с требуемой точностью и чистотой обработки. A known method of manufacturing products, variable in their cross-sectional length, by cold rolling sections of a workpiece with a pair of non-driven calibrated rolls when they compress a fixed workpiece by the feed amount with rotation of the workpiece after each double reciprocating stroke around the longitudinal axis by an angle determined by the processing program with automatic change of value its stroke in accordance with the extension of the treated area [1]. The method allows to obtain profiles, including facets, on any part of the workpiece with the required accuracy and purity of processing.

Отсутствие в указанном способе перемещения валков, связанного с ходом заготовки, не позволяет изготавливать детали в форме клина в продольном направлении. Кроме того, при прокатке нежестких деталей наблюдается потеря устойчивости заготовки при возвратном ходе, так как задняя поддерживающая бабка приводится в движение через заготовку. The absence in this method of moving the rolls associated with the progress of the workpiece does not allow the manufacture of parts in the form of a wedge in the longitudinal direction. In addition, when rolling non-rigid parts, there is a loss of stability of the workpiece during the return stroke, since the rear support head is driven through the workpiece.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому, т. е. прототипом, является способ изготовления изделий переменного по их длине сечения [2]. The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed, that is, the prototype, is a method of manufacturing products of variable cross-sectional length [2].

В соответствии с этим способом заготовку закрепляют за оба конца и к одному из них прикладывают осевое усилие противонатяжения определенной величины. Со стороны другого конца заготовки вдавливают неприводные валки и к этому же концу в процессе прокатывания прикладывают усилие протягивания. Процесс прокатки осуществляют за ряд возвратно-поступательных перемещений заготовки, при которых неприводным валкам сообщают радиальное перемещение, величина которого жестко связана с продольным перемещением заготовки и определяется программой обработки для каждого рабочего хода. После каждого рабочего хода заготовку поворачивают вокруг продольной оси и изменяют величину ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка. В результате выполнения указанных действий формируют заготовку гранного сечения в поперечном направлении и в форме клина - в продольном. In accordance with this method, the workpiece is fixed at both ends and an axial anti-tension force of a certain magnitude is applied to one of them. From the other end of the workpiece, non-drive rolls are pressed and a pulling force is applied to the same end during rolling. The rolling process is carried out for a series of reciprocating movements of the workpiece, in which radial movement is reported to the non-drive rolls, the value of which is rigidly connected with the longitudinal movement of the workpiece and is determined by the processing program for each working stroke. After each working stroke, the workpiece is rotated around the longitudinal axis and the magnitude of its stroke is changed in accordance with the extension of the treated section. As a result of these actions, a blank of cross-section is formed in the transverse direction and in the form of a wedge in the longitudinal direction.

Однако этот способ не позволяет производить большие обжатия, так как после большого обжатия и кантовки заготовка неустойчива в валках и имеют место случаи ее скручивания при обжатии в процессе последующего прохода. Это вынуждает производить прокатку за большее количество проходов с относительно малыми обжатиями, что увеличивает трудоемкость процесса прокатки. Кроме того, поскольку заготовка закреплена в процессе прокатки за оба конца, со стороны ее минимального сечения образуется непрокатанный участок - бобышка, которая отрезается в процессе механической обработки, что снижает коэффициент использования металла. However, this method does not allow large reductions, since after a large reduction and turning, the workpiece is unstable in the rolls and there are cases of twisting during compression during the subsequent passage. This forces rolling in a larger number of passes with relatively small reductions, which increases the complexity of the rolling process. In addition, since the billet is fixed at both ends during rolling, an unrolled section is formed from the side of its minimum cross section - boss, which is cut off during machining, which reduces the metal utilization rate.

Данное изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления и повышение коэффициента использования металла. This invention is aimed at reducing the complexity of manufacturing and increasing the utilization of metal.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий переменного по их длине сечения, включающем закрепление заготовки, приложение в одном из ее концов осевого усилия противонатяжения, вдавливание неприводных валков со стороны другого ее конца, возвратно-поступательное перемещение заготовки в процессе прокатывания ее с получением сечения в форме клина в продольном направлении с приложением осевого усилия протягивания со стороны места вдавливания и радиальным перемещением неприводных валков, определяемым программой обработки для каждого рабочего хода, поворот заготовки вокруг продольной оси после каждого рабочего хода, изменение величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка, согласно предлагаемому изобретению, перед прокатыванием заготовки в форме клина производят ее предварительную прокатку в неприводных валках с квадратным калибром полного охвата заготовки, формируя сдвоенную ступенчатую заготовку, сечение которой уменьшается от концов к середине, и последующее ее разделение на части. После этого каждую часть по отдельности окончательно прокатывают в неприводных валках с гладким или овальным калибром полного охвата с получением изделия клиновидной формы в продольном сечении. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing products of variable cross-sectional length, including securing the workpiece, applying at one of its ends an axial anti-tension force, pushing non-drive rolls from the side of its other end, reciprocating movement of the workpiece in the process of rolling it to obtain sections in the form of a wedge in the longitudinal direction with the application of axial pulling force from the side of the indentation and the radial movement of the non-driven rolls, determined by the program processing for each working stroke, turning the workpiece around the longitudinal axis after each working stroke, changing its stroke value in accordance with the extension of the machined section according to the invention, before rolling the wedge-shaped workpiece, it is pre-rolled in non-drive rolls with a square caliber of full workpiece coverage , forming a double stepped workpiece, the cross section of which decreases from the ends to the middle, and its subsequent separation into parts. After that, each part individually is finally rolled in non-drive rolls with a smooth or oval caliber of full coverage to obtain a wedge-shaped product in longitudinal section.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ изготовления изделий переменного по их длине сечения отличается новыми действиями, порядком выполнения их во времени и условиями выполнения действия. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method of manufacturing products of variable cross-sectional length differs in new actions, the order in which they are performed in time and the conditions for the action. Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

При изучении уровня техники, известного в данной области, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемое техническому решение соответствие критерию "изобретательский уровень". When studying the level of technology known in this field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution according to the criterion of "inventive step".

Введение новой по сравнению с прототипом операции предварительной прокатки, осуществляемой в неприводных валках с квадратным калибром полного охвата заготовки, обеспечивают интенсивную вытяжку с большими обжатиями за проход без скручивания заготовки в процессе ее прокатывания, т.е. прокатка осуществляется за меньшее количество проходов. Формирование в ходе предварительной прокатки сдвоенной (на две детали) ступенчатой заготовки квадратного сечения, размер которого уменьшается к ее середине от ступени к ступени в зависимости от конфигурации и окончательных размеров детали, позволяет сэкономить время на вспомогательные движения: поворот заготовки, замедление осевого перемещения заготовки перед окончанием прохода и др. Кроме того, в связи с тем, что разделенные после предварительного прокатывания части сдвоенной заготовки имеют с одного конца участок с минимальным сечением, отрезаемая с этого конца после чистовой прокатки бобышка также имеет минимальные размеры, что повышает коэффициент использования металла. Особенно экономия металла важна при изготовлении мастерских клинков спортивного оружия, для которых используется очень дорогая высоколегированная мартенситно-стареющая сталь ЭП-637. The introduction of a preliminary rolling operation, new in comparison with the prototype, carried out in non-driven rolls with a square caliber of full coverage of the workpiece, provides an intensive hood with large reductions per pass without twisting the workpiece during rolling, i.e. rolling is carried out in fewer passes. The formation during the preliminary rolling of a double (for two parts) step blank of square cross section, the size of which decreases toward its middle from step to step depending on the configuration and final dimensions of the part, allows you to save time on auxiliary movements: turning the workpiece, slowing the axial movement of the workpiece before the end of the passage, etc. In addition, due to the fact that the parts of the double workpiece separated after preliminary rolling have at one end a section with a minimum cross section In this case, the boss cut off from this end after finishing rolling also has minimum dimensions, which increases the utilization of metal. Metal saving is especially important in the manufacture of workshops for sports weapon blades, for which the very expensive high-alloy martensitic-aging steel EP-637 is used.

На фиг.1 изображено окончание предварительного прокатывания первой ступени заготовки; на фиг.2 - окончание предварительного прокатывания последней ступени заготовки; на фиг.3 - окончание чистого прокатывания с получением изделия прямоугольного сечения клиновидной формы в продольном направлении. Figure 1 shows the end of the preliminary rolling of the first stage of the workpiece; figure 2 - the end of the preliminary rolling of the last stage of the workpiece; figure 3 - the end of clean rolling to obtain a product of rectangular cross section wedge-shaped in the longitudinal direction.

Способ изготовления изделий переменного по их длине сечения осуществляется следующим образом. Цилиндрическую заготовку закрепляют обоими концами в зажимных патронах. К одному из концов заготовки прикладывают усилие противонатяжения P_н, а со стороны противоположного конца с радиальным усилием P_р вдавливают пару неприводных валков 2 с квадратным калибром полного охвата заготовки и к этому же концу прикладывают осевое усилие протягивания P_п, под действием которого заготовка протягивается через валки. Процесс прокатывания осуществляется за ряд возвратно-поступательных перемещений заготовки через валки 2, 3 (фиг.1,2) с поворотом ее вокруг продольной оси после каждого рабочего хода с изменением калибра валков при переходе с одной ступени на другую. В результате этого формируется сдвоенная (на два изделия) ступенчатая заготовка, сечение которой уменьшается от концов к середине. Заготовку разрезают пополам и каждую часть 4 подвергают чистовому прокатыванию (фиг.3). Для этого ее закрепляют за оба конца, прикладывают к ним усилия противонатяжения P_н и протягивания P_п, а со стороны приложения усилия протягивания вдавливают неприводные валки 5 с овальным калибром. В ходе возвратно-поступательных перемещений заготовки 4 валкам 5 сообщают радиальное перемещение, величина которого жестко связана с продольным перемещением заготовки. После каждого рабочего хода производят поворот заготовки 4 на 90^o вокруг продольной оси и изменение величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка.A method of manufacturing products of variable cross-sectional length is as follows. The cylindrical workpiece is fixed at both ends in chucks. An anti-tension force P _n is applied to one end of the workpiece, and a pair of non-drive rollers 2 with a square caliber of full coverage of the workpiece is pressed from the opposite end with a radial force P _p, and an axial pulling force P _{p is} applied to the same end, under which the workpiece is pulled through rolls. The rolling process is carried out for a number of reciprocating movements of the workpiece through the rolls 2, 3 (Fig.1,2) with its rotation around the longitudinal axis after each working stroke with a change in the caliber of the rolls when moving from one stage to another. As a result of this, a double (for two products) step blank is formed, the cross section of which decreases from the ends to the middle. The workpiece is cut in half and each part 4 is subjected to finish rolling (figure 3). To do this, it is fixed at both ends, counter-tensioning forces P _n and pulling P _p are applied to them, and, from the application side, the pulling forces press non-drive rolls 5 with an oval caliber. During reciprocating movements of the workpiece 4, the rolls 5 are informed of a radial movement, the value of which is rigidly connected with the longitudinal movement of the workpiece. After each working stroke, the workpiece 4 is rotated 90 ^° around the longitudinal axis and its stroke is changed in accordance with the elongation of the treated section.

Конкретное осуществление предлагаемого способа рассмотрим на примере изготовления клинка электрорапиры из мартенситно-стареющей стали ЭП-637. The specific implementation of the proposed method will be considered on the example of manufacturing a blade of electric rapier made of maraging steel EP-637.

Заготовка под предварительное прокатывание на две детали обрабатывается с обеспечением размера по наружному диаметру 11,3_-0,05 мм и по длине 580_-1,0 мм. Вес сдвоенной заготовки составляет 540 г. Предварительное прокатывание производится на специальном продольно-раскатном стане последовательно в неприводных калиброванных валках полного охвата заготовки с квадратным профилем ручья: 9x9; 8x8; 7x7; 6x6; 5,5x5,5; 5,0x5,0. Прокатывание осуществляется при радиальном усилии P_р на валки 15 т.с., усилии противонатяжения P_н 0,3 т. с. за два прохода в каждом калибре с поворотом заготовки на 90^o между проходами. Перед началом прокатывания в очередных валках и между проходами заготовка устанавливается произвольно путем совмещения любой из ее диагоналей квадратного сечения с диагональю квадратного калибра валков. Общее время предварительного прокатывания на одну деталь составляет 0,15 н/ч.The billet for preliminary rolling into two parts is processed to ensure the size of the outer diameter of 11.3 _-0.05 mm and a length of 580 _-1.0 mm. The weight of the double billet is 540 g. Preliminary rolling is performed on a special longitudinally rolling mill sequentially in non-driven calibrated rolls to fully cover the billet with a square stream profile: 9x9; 8x8; 7x7; 6x6; 5.5x5.5; 5.0x5.0. Rolling is carried out with a radial force P _r on the rolls 15 t.s., anti-tension forces P _n 0.3 t. for two passes in each caliber with rotation of the workpiece by 90 ^o between passes. Before rolling in the next rolls and between passes, the workpiece is set arbitrarily by combining any of its diagonals of square section with the diagonal of the square caliber of the rolls. The total pre-rolling time per component is 0.15 n / h.

В результате предварительного прокатывания получается ступенчатая заготовка на две детали. Далее заготовка разрезается пополам и отдельно каждая половина подвергается чистовому прокатыванию. As a result of preliminary rolling, a stepped workpiece is obtained into two parts. Next, the workpiece is cut in half and separately each half is subjected to finish rolling.

Чистовое прокатывание осуществляется в валках с овальным калибром за 11 проходов с поворотом заготовки на 90^o между проходами. Радиальное усилие P_р на валках составляет 12 т.с., осевое усилие протягивания P_п в пределах до 5 т. с. , усилие противонатяжения P_н составляяет ≈350 кГс. При чистовом прокатывании заготовка со стороны задней бабки закрепляется за предварительно прокатанный участок значительно меньшего сечения, чем в известном изобретении. Время чистовой прокатки составляет 0,12 н/ч.Finishing rolling is carried out in rolls with an oval caliber in 11 passes with a workpiece rotation of 90 ^o between passes. The radial force P _r on the rolls is 12 t.s., the axial pulling force P _p is up to 5 t. , the anti-tension force P _n is ≈350 kG. When finishing rolling, the workpiece from the tailstock side is fixed to the pre-rolled section of a significantly smaller cross section than in the known invention. Finish rolling time is 0.12 n / h.

Таким образом, общее время прокатывания одной детали по предлагаемому способу составляет 0,27 н/ч, а вес заготовки на одну деталь составляет 270 г. Thus, the total rolling time of one part according to the proposed method is 0.27 n / h, and the weight of the workpiece per part is 270 g.

Для сравнения: общее время прокатывания по известному способу составляет 0,4 н/ч, а вес заготовки 326 г. For comparison: the total rolling time by a known method is 0.4 n / h, and the workpiece weight is 326 g.

Экономия от предлагаемого изобретения при условии годовой программы 10000 шт./год составит:
Исходные данные:
1. Экономия металла на 1 заготовку - 56 г.The savings from the proposed invention, subject to an annual program of 10,000 pcs / year, will be:
Initial data:
1. Metal saving per 1 billet - 56 g.

2. Стоимость 1 т стали ЭП-637 в ценах 1995 г. - 140 млн. руб. 2. The cost of 1 ton of EP-637 steel in 1995 prices is 140 million rubles.

3. Экономия трудоемкости на 1 заготовку - 0,14 н/ч. 3. Labor-saving per 1 workpiece - 0.14 n / h.

4. Стоимость 1 н/ч производственного рабочего - 4000 руб. 4. The cost of 1 n / h of a production worker is 4000 rubles.

Экономия по металлу составит 78,4 млн. руб. Savings in metal will amount to 78.4 million rubles.

Экономия по трудоемкости составит 5,6 млн. руб. Labor saving will amount to 5.6 million rubles.

Claims

A method of manufacturing products of variable cross-sectional length, in which the workpiece is fixed at both ends, an axial anti-tension force is applied to one of its ends, non-drive rolls are pressed from its other end and an axial pulling force is applied, the workpiece is rolled by reciprocating the workpiece to obtaining a section in the form of a wedge in the longitudinal direction and radial movement of non-driven rolls, determined by the processing program for each working stroke, after each working about the course, the workpiece is rotated around the longitudinal axis with a change in its stroke in accordance with the extension of the workpiece section being machined, characterized in that prior to rolling the workpiece, preliminary rolling is performed in non-drive rolls with a square caliber of full coverage of the workpiece, forming a double stepped workpiece whose cross-sectional area decreases from the ends to the middle, and its subsequent division into two parts.