RU2179904C2

RU2179904C2 - Apparatus for cross taper rolling of variable cross section product

Info

Publication number: RU2179904C2
Application number: RU99127612/02A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Ардабьевский; шин В.Н. Мит; В.Н. Митяшин; С.С. Портной
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Кедр"
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely manufacture of sphere-cone pins of steering tie rods and ball joints of front suspension of passenger cars. SUBSTANCE: apparatus includes moving and stationary tapered tools, heating member and system for controlling rolling process. In order to enhance accuracy, to decrease power consumption, apparatus is provided with device for charging preliminarily cut blanks, rocking roller table for piecewise feeding blanks to rolling zone, said roller table has adjustable stop for fixing blank in lengthwise direction; threshold type blank temperature meter in the form of pyrometric pickup placed in starting portion of tapered tool and connected with system for controlling rolling process; and knocking out unit mounted in back portion of moving tapered tool. Heating member is in the form of high-frequency induction coil. Parts of induction coil and adjoining to it parts of different units of apparatus may be made of non-magnetic material such as non-magnetic steel. EFFECT: enhanced accuracy of rolled blanks, lowered power consumption. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением путем поперечно-клиновой прокатки и может быть использовано для получения изделий переменного сечения, например, сфероконических пальцев рулевых тяг и шаровых шарниров передней подвески легковых автомобилей. The invention relates to the field of metal forming by cross-wedge rolling and can be used to obtain products of variable cross-section, for example, spherical cones of steering rods and ball joints of the front suspension of cars.

Поперечно-клиновой прокаткой получают различные осесимметричные детали с цилиндрическими, коническими, сферическими и другими сложными поверхностями и всевозможными канавками и выступами. Преимуществом поперечно-клиновой прокатки является то, что детали, полученные этим способом, максимально приближены к форме окончательных изделий. В большинстве случаев заключительная механическая обработка сводится к шлифовке отдельных поверхностей. Cross-wedge rolling produces various axisymmetric parts with cylindrical, conical, spherical and other complex surfaces and all kinds of grooves and protrusions. The advantage of cross wedge rolling is that the parts obtained in this way are as close as possible to the shape of the final products. In most cases, the final machining is reduced to grinding individual surfaces.

Известно устройство для поперечной прокатки, содержащее смонтированные в станине с возможностью перемещения навстречу друг другу в параллельных направлениях две плиты с плоскими клиновыми инструментами, один из которых выполнен разъемным, состоящим из передней относительно направления движения и задней части, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности диаметральных размеров изделия, одна из плит снабжена клиновой парой, установленной между плитой и задней частью разъемного инструмента, и приводом перемещения одного из клиньев, при этом другой клин, контактирующий с задней частью разъемного инструмента, установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном движению плит (см. авторское свидетельство 460925 с приоритетом от 19.04.73г., авторы: Г.В. Андреев, Е.М. Макушок, В.М. Сегал, В. Я. Щукин и В.А. Клушин, заявитель - Физико-технический институт АН Белорусской ССР). A device for transverse rolling is known, comprising two plates with flat wedge tools mounted in a bed with the possibility of moving towards each other in parallel directions, one of which is detachable, consisting of a front relative to the direction of movement and the rear, characterized in that, in order to increase accuracy of the diametrical dimensions of the product, one of the plates is equipped with a wedge pair installed between the plate and the back of the detachable tool, and a drive moving one of the wedges c, while another wedge in contact with the back of the detachable tool is installed with the ability to move in the direction perpendicular to the movement of the plates (see copyright certificate 460925 with priority of 04/19/73, authors: G.V. Andreev, E.M. Makushok, V.M.Segal, V. Ya. Schukin and V.A. Klushin, applicant - Physicotechnical Institute of the Academy of Sciences of the Byelorussian SSR).

Недостатком указанного устройства поперечно-клиновой прокатки изделий является значительная погрешность размеров получаемых изделий из-за применения двух подвижных клиновых инструментов, в которых неточности изготовления и необходимые зазоры суммируются. Применение клиновой пары в устройстве поперечной прокатки решает задачу увеличения точности диаметральных размеров изделия лишь частично, так как предназначено, в основном, для выборки зазоров и не устраняет влияния неточности изготовления клиновых инструментов. The disadvantage of this device, the cross-wedge rolling of products is a significant error in the size of the resulting products due to the use of two movable wedge tools, in which manufacturing inaccuracies and necessary clearances are added up. The use of a wedge pair in a transverse rolling device solves the problem of increasing the accuracy of the diametrical dimensions of the product only partially, as it is intended mainly for sampling gaps and does not eliminate the influence of inaccuracy in the manufacture of wedge tools.

Известен также стан для поперечно-клиновой прокатки, содержащий установленные в станине две параллельные плиты, клиновые инструменты, закрепленные на рабочих поверхностях плит, и нагревательные элементы. Also known is a mill for transverse wedge rolling, containing two parallel plates installed in the bed, wedge tools fixed to the working surfaces of the plates, and heating elements.

Стан снабжен устройством для регулирования температуры и элементами охлаждения, причем нагревательные элементы и элементы охлаждения размещены в теле каждой плиты и связаны с устройством для регулирования температуры (см. SU 617140, В 21 Н 1/18 с приоритетом от 17 февраля 1977 г.). The mill is equipped with a temperature control device and cooling elements, and the heating elements and cooling elements are located in the body of each plate and are connected to a temperature control device (see SU 617140, 21 N 1/18 with priority dated February 17, 1977).

Указанное техническое решение, являющееся наиболее близким аналогом, может быть принято в качестве прототипа устройства поперечно-клиновой прокатки изделий переменного сечения. The specified technical solution, which is the closest analogue, can be taken as a prototype of a device for cross-wedge rolling of products of variable cross section.

Недостатком прототипа является то, что заготовка, подаваемая поштучно в зону поперечно-клиновой прокатки, перед заходной частью неподвижного клинового инструмента не фиксируется в продольном направлении, в результате чего возможно смещение заготовки от линии симметрии клинового инструмента. Это приводит к тому, что в процессе прокатки с одной стороны от линии симметрии оказывается избыток металла, а с другой - его недостаток, в результате чего сферические, конические и цилиндрические части изделия могут получиться с изъяном или могут образоваться внутренние полости, что является браком, а в той части прокатки, где избыток металла, изделие получится полноценным, но на концевые отходы уйдет больше металла, чем обычно. Кроме того, если в конце прокатки не произойдет удаления готового изделия с нижней части инструмента, то оно может быть захвачено в рабочую зону при обратном ходе подвижного клинового инструмента, что может нарушить нормальный процесс прокатки следующей заготовки. The disadvantage of the prototype is that the workpiece supplied by the piece in the zone of transverse wedge rolling, before the lead-in part of the fixed wedge tool is not fixed in the longitudinal direction, as a result of which the workpiece can be offset from the line of symmetry of the wedge tool. This leads to the fact that during the rolling process on one side of the line of symmetry there is an excess of metal, and on the other - its lack, as a result of which the spherical, conical and cylindrical parts of the product can become defective or internal cavities can form, which is a defect, and in that part of rolling, where there is an excess of metal, the product will turn out to be full-fledged, but more waste than usual will be spent on terminal waste. In addition, if at the end of rolling the finished product does not remove from the bottom of the tool, then it can be caught in the working area during the reverse stroke of the moving wedge tool, which may disrupt the normal rolling process of the next workpiece.

Другим недостатком прототипа является то, что возбуждаемые индуктором токи высокой частоты рассеиваются в ферромагнитных металлических частях, прилегающих к индуктору или близко расположенных от него, что приводит к ненужному нагреву этих частей и потере электроэнергии. Another disadvantage of the prototype is that the high-frequency currents excited by the inductor are scattered in the ferromagnetic metal parts adjacent to or close to the inductor, which leads to unnecessary heating of these parts and loss of electricity.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение точности изготовления изделий переменного сечения, а также уменьшение энергетических затрат. The problem solved by the present invention is to increase the accuracy of manufacturing products of variable cross-section, as well as reducing energy costs.

Согласно изобретению поставленная задача решается путем усовершенствования конструкции устройства клиновой прокатки. According to the invention, the problem is solved by improving the design of the wedge rolling device.

Пруток металла разрезают на заготовки из расчета на два изделия, укладывают в накопитель загрузочного устройства, поштучно пропускают через индуктор токов высокой частоты (ТВЧ), затем посредством качающегося рольганга подают в зону прокатки. При этом заготовка проходит зону контроля температуры для исключения попадания не нагретой заготовки в зону прокатки. В конце движения заготовки ее фиксируют посредством регулируемого упора, затем движением рольганга до горизонтального положения подводят заготовку к клиновым инструментам. При этом другой конец качающегося рольганга устанавливается напротив индуктора ТВЧ для приема следующей заготовки. The metal bar is cut into billets based on two products, placed in the storage device of the loading device, individually passed through a high-frequency current inductor (HFC), then it is fed to the rolling zone by means of a swinging roller table. In this case, the billet passes through the temperature control zone to prevent unheated billets from entering the rolling zone. At the end of the movement of the workpiece, it is fixed by means of an adjustable stop, then the movement of the workpiece to a horizontal position brings the workpiece to the wedge tools. In this case, the other end of the swinging roller table is installed opposite the high-frequency inductor for receiving the next workpiece.

При настройке устройства регулируемый упор устанавливается таким образом, чтобы середина заготовки совпадала с линией симметрии клинового инструмента. Подвижным клиновым инструментам заготовку прокатывают до получения требуемого профиля изделия. На заключительной стадии прокатки окончательное профилирование изделия осуществляют в два этапа: сначала отрезают избытки металла по концам профилированной детали, затем разрезают на два одинаковых изделия. When setting up the device, the adjustable stop is set so that the middle of the workpiece coincides with the line of symmetry of the wedge tool. With movable wedge tools, the workpiece is rolled to obtain the desired product profile. At the final stage of rolling, the final profiling of the product is carried out in two stages: first, excess metal is cut off at the ends of the profiled part, then cut into two identical products.

Устройство для осуществления способа поперечно-клиновой прокатки изделий переменного сечения содержит установленные в станине две параллельные плиты, клиновые инструменты, нагревательный элемент и систему управления процессом прокатки, накопитель загрузочного устройства для предварительно нарубленных заготовок, качающийся рольганг для поштучной подачи заготовки в зону прокатки, регулируемый упор для фиксации заготовки от продольного перемещения, причем на задней части подвижного клинового инструмента установлен сталкиватель готового изделия. A device for implementing the method of cross-wedge rolling of products of variable cross section contains two parallel plates installed in the bed, wedge tools, a heating element and a rolling process control system, a storage device for the pre-chopped workpieces, a swinging roller table for piece-fed workpieces into the rolling zone, adjustable stop for fixing the workpiece from longitudinal movement, and on the back of the movable wedge tool mounted ovogo products.

Для исключения попадания не нагретой заготовки в зону прокатки в устройстве предусмотрен пороговый измеритель температуры, выполненный в виде пирометрического датчика, соединенного с системой управления процессом прокатки. To prevent unheated billets from entering the rolling zone, a threshold temperature meter is provided in the device in the form of a pyrometric sensor connected to the rolling process control system.

Кроме того, элементы индуктора токов высокой частоты и примыкающих к ним частей узлов устройства выполнены из немагнитного материала, например из немагнитной стали. In addition, the elements of the inductor of high-frequency currents and adjacent parts of the device nodes are made of non-magnetic material, for example, non-magnetic steel.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема устройства на участке от загрузки заготовки до зоны прокатки, на фиг.2 - неподвижный и подвижный клиновые инструменты с заготовкой перед началом прокатки. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic diagram of a device in the area from loading the workpiece to the rolling zone, figure 2 - fixed and movable wedge tools with the workpiece before rolling.

Согласно фиг. 1 на общей станине установлен накопитель 1 загрузочного устройства, механизм 2 поштучной подачи заготовок с гидроцилиндром 3, индуктор токов высокой частоты 4, качающийся рольганг 5, на одном конце которого установлен механизм 6 возврата нагретой заготовки в индуктор 4, на другом конце - регулируемый упор 7 для фиксации заготовки от продольного перемещения, гидропривод 8 качающегося рольганга. В зоне заходной части подвижного клинового инструмента установлен пороговый измеритель температуры 9. According to FIG. 1, a drive unit 1 of a loading device, a mechanism for piece-fed workpieces with a hydraulic cylinder 3, an inductor of high-frequency currents 4, an oscillating roller table 5, at one end of which there is a mechanism 6 for returning a heated workpiece to inductor 4, and at the other end an adjustable stop 7 are installed on a common bed to fix the workpiece from longitudinal movement, the hydraulic actuator 8 of the swinging roller table. In the area of the input part of the moving wedge tool, a threshold temperature meter 9 is installed.

Согласно фиг. 2 на заходной части неподвижного клинового инструмента 10 расположена заготовка 11, контактирующая с начальным участком подвижного клинового инструмента 12. На каждом клиновом инструменте установлено по два боковых отрезных ножа 13 и центральный отрезной нож 14, а на задней части подвижного клинового инструмента 12 установлен сталкиватель 15. According to FIG. 2, on the input part of the fixed wedge tool 10, there is a workpiece 11 in contact with the initial portion of the moving wedge tool 12. Two side cutting knives 13 and a central cutting knife 14 are installed on each wedge tool, and a pusher 15 is installed on the back of the movable wedge tool 12.

Устройство работает следующим образом. Предварительно нарубленные заготовки 11 вручную загружаются в накопитель 1 загрузочного устройства, где они располагаются параллельно друг другу в один слой, затем посредством механизма 2 с гидроцилиндром 3 заготовки 11 поштучно подаются в индуктор 4 ТВЧ, где за время нахождения в индукторе 4 нагреваются до заданной температуры. После этого каждая заготовка проталкивается на рольганг 5, затем рольганг 5 поворачивается вокруг своей оси, в результате чего конец рольганга 5 с заготовкой 11 поднимается вверх, заготовка 11 под действием силы тяжести скатывается по роликам до регулируемого упора 7, расположенного на другом конце рольганга 5. При этом механизм 6 возврата, выполненный в виде гидроцилиндра 3 со штоком, устанавливается напротив индуктора 4 по его осевой линии и движением штока заталкивает следующую заготовку обратно в индуктор 4. Это необходимо для того, чтобы создать гарантированный зазор для качающегося рольганга 5 при его возврате в горизонтальное положение, кроме того, следующая заготовка, возвращаясь таким образом в индуктор 4, сохраняет температуру нагрева, необходимую для нормальной прокатки. The device operates as follows. The pre-chopped billets 11 are manually loaded into the storage device 1 of the loading device, where they are parallel to each other in one layer, then by means of a mechanism 2 with the hydraulic cylinder 3, the billets 11 are individually delivered to the high-frequency inductor 4, where they are heated to a predetermined temperature during their stay in the inductor 4. After this, each workpiece is pushed onto the roller table 5, then the roller table 5 is rotated around its axis, as a result of which the end of the roller table 5 with the workpiece 11 rises, the workpiece 11 rolls on rollers under the action of gravity to an adjustable stop 7 located on the other end of the roller table 5. In this case, the return mechanism 6, made in the form of a hydraulic cylinder 3 with a rod, is installed opposite the inductor 4 along its axial line and pushes the next workpiece back into the inductor 4 by the movement of the rod. This is necessary so that create a guaranteed gap for the swinging rolling table 5 when it is returned to the horizontal position, in addition, the next workpiece, returning thus to the inductor 4, maintains the heating temperature necessary for normal rolling.

При возвращении рольганга 5 в горизонтальное положение заготовка 11 попадает в зону начала прокатки, при этом ее температура контролируется пороговым измерителем температуры 9 и при нахождении температуры заготовки 11 в заданном диапазоне подвижный клиновый инструмент 12 начинает свое движение. При движении подвижного клинового инструмента 12 относительно неподвижного клинового инструмента 10 заготовка 11, совершая вращательно-поступательное движение, приобретает требуемую форму. На заключительной стадии прокатки, когда изделие уже сформировано, а избыток металла оказался за пределами прокатных поверхностей, ножи 13 срезают лишний металл, а нож 14 разрезает изделие на две части. When the rolling table 5 is returned to the horizontal position, the workpiece 11 falls into the rolling start zone, while its temperature is monitored by a threshold temperature meter 9 and when the temperature of the workpiece 11 is within the specified range, the moving wedge tool 12 begins to move. When moving the movable wedge tool 12 relative to the stationary wedge tool 10, the workpiece 11, making a rotational-translational motion, acquires the desired shape. At the final stage of rolling, when the product is already formed, and the excess metal is outside the rolling surfaces, the knives 13 cut off the excess metal, and the knife 14 cuts the product into two parts.

Особенностью устройства поперечно-клиновой прокатки является также то, что элементы индуктора ТВЧ 4 и примыкающие к нему части узлов устройства выполнены из немагнитной стали. Это связано с тем, что в процессе работы индуктора ТВЧ 4 металлические ферромагнитные элементы конструкции, находящиеся в зоне распространения токов высокой частоты, подвергаются нагреву, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии. A feature of the transverse wedge rolling device is also that the elements of the HDTV 4 inductor and adjacent parts of the device nodes are made of non-magnetic steel. This is due to the fact that during the operation of the HDTV 4 inductor, metallic ferromagnetic structural elements located in the zone of propagation of high-frequency currents are subjected to heating, which leads to additional energy consumption.

Выполнение способом поперечно-клиновой прокатки изделий переменного сечения и использование устройства для его осуществления в соответствии с предложенным техническим решением позволяет обеспечить точность изготовления изделий переменного сечения, повысить надежность технологического процесса, а также уменьшить энергетические затраты. По сравнению с известными процессами изготовления пальцев рулевых тяг и шаровых шарниров передней подвески легковых автомобилей, предложенный способ и устройство для его осуществления обеспечивают точность получения заготовки с минимальным припуском под механическую обработку. The implementation of the method of cross-wedge rolling of products of variable cross-section and the use of a device for its implementation in accordance with the proposed technical solution allows to ensure the accuracy of manufacturing products of variable cross-section, increase the reliability of the process, and also reduce energy costs. Compared with the known processes for the manufacture of steering tie rods and ball joints of the front suspension of passenger cars, the proposed method and device for its implementation ensure the accuracy of the workpiece with a minimum allowance for machining.

Так, по сравнению с прототипом удалось уменьшить припуск на механическую обработку с 0,7 мм до 0,3 мм на сторону. So, in comparison with the prototype, it was possible to reduce the machining allowance from 0.7 mm to 0.3 mm per side.

Claims

1. A device for the cross-wedge rolling of products of variable cross section, containing movable and fixed wedge tools, a heating element and a control system for the rolling process, characterized in that it is equipped with a loading device for pre-chopped billets, a swinging roller table for piece-wise feeding of billets into the rolling zone, having an adjustable stop for fixing the workpiece in the longitudinal direction, a threshold measure of the temperature of the workpiece in the form of a pyrometric sensor installed in the input part of the wedge tool and connected to the rolling process control system, and the pusher mounted on the rear of the movable wedge tool, while the heating element is made in the form of a high frequency current inductor.

2. The device according to p. 1, characterized in that the elements of the inductor of high-frequency currents and adjacent parts of the nodes of the device are made of non-magnetic material, such as non-magnetic steel.