RU2777060C1

RU2777060C1 - Machine for the manufacture of auger spiral

Info

Publication number: RU2777060C1
Application number: RU2022104711A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Семёнович Фёдоров; Алексей Валерьевич Терентьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ижевский крановый завод"
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2022-08-01

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, and in particular to machine tools that perform continuous cold rolling of a screw helix made of steel tape, which can be used in the manufacture of machines and equipment equipped with screws, such as drilling rigs. The machine for the manufacture of a screw spiral has a frame in which conical rolling shafts inclined towards each other are installed in housings, equipped with drives that rotate them. The housings are made with the possibility of adjusting their position in the frame. On the upper part of the bed, a workpiece feeder and an adjustable table with a roller are installed. A pressure roller is installed between the workpiece feeder and the roller on an adjustable support.

EFFECT: simplification of the production of the screw spiral while increasing the accuracy of its manufacture and expanding the range of screws.

6 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к станкам, выполняющим непрерывную холодную прокатку спирали шнека из стальной ленты, который может быть использован при изготовлении машин и оборудования, снабженных шнеками, например, буровых установок. The invention relates to mechanical engineering, namely, to machine tools that perform continuous cold rolling of a steel tape screw helix, which can be used in the manufacture of machines and equipment equipped with screws, for example, drilling rigs.

Непрерывная холодная прокатка длинномерных стальных листов отличается высокой производительностью, экономией материалов, хорошим качеством спирали, высокой жесткостью и износоустойчивостью. The continuous cold rolling of long steel sheets features high productivity, material saving, good helix quality, high rigidity and wear resistance.

Из уровня техники известны различные устройства изготовления спиралей шнеков, например, по авторским свидетельствам SU 1611505, SU 1563807. Известен станок изготовления спиралей шнеков, обеспечивающий поэтапное формирование спирали: навивка на оправку плотного пакета витков и растяжение на заданный шаг с последующей калибровой (авторское свидетельство SU 1611505 A1). При таком формировании спирали увеличивается время изготовления спирали с заданными параметрами, не обеспечивается необходимая точность изготовления шнека с заданным шагом.Various devices for manufacturing screw spirals are known from the prior art, for example, according to copyright certificates SU 1611505, SU 1563807. 1611505A1). With such a spiral formation, the time for manufacturing a spiral with given parameters increases, and the necessary accuracy in manufacturing a screw with a given pitch is not ensured.

Известен станок для изготовления спиралей шнеков (по патенту RU 2239506), содержащий смонтированные между опорными валками в станине-клети прокатные валы с переходными участками, диаметр опорных валков в зоне выхода спирали меньше, чем в зоне их контакта с прокатными валами. Выводная проводка имеет геликоидную рабочую поверхность для контакта с изделием. Над верхним опорным валком установлен демпфирующий груз с упругим элементом с возможностью непрерывного нажима на верхний опорный валок и с возможностью регулировки усилия этого нажима, при этом стан снабжен системой для подачи смазочно-охладительной жидкости в область контакта прокатных валов с обрабатываемым ленточным материалом.A known machine for the manufacture of screw spirals (according to patent RU 2239506), containing mounted between the backup rolls in the frame-stand, rolling shafts with transitional sections, the diameter of the backup rolls in the exit zone of the spiral is less than in the zone of their contact with the rolling shafts. The output wiring has a helicoid working surface for contact with the product. A damping weight with an elastic element is installed above the upper support roll with the possibility of continuous pressure on the upper support roll and with the possibility of adjusting the force of this pressure, while the mill is equipped with a system for supplying a cutting fluid to the contact area of the rolling rolls with the processed strip material.

Известен станок для изготовления спирали шнека (по авторскому свидетельству SU 1291239 А1, выбран в качестве прототипа), содержащий станину, опоры для поддержки трубной заготовки и готового шнека, механизм формирования спирали, выполненный в виде устройства подачи заготовки подачи полосы и привода вращательно-поступательного перемещения трубной заготовки с фрикционными роликами, узел для жесткого соединения витков спирали с трубной заготовкой. Станок снабжен шнеком-копиром, жестко присоединенным к заготовке, а привод вращательно-поступательного перемещения трубной заготовки установлен за механизмом жесткого соединения витков спирали по ходу подачи заготовки и выполнен в виде двух роликов в форме усеченных конусов. Ролики расположены с зазором для прохождения спирали шнека. Привод вращательно-поступательного перемещения трубной заготовки выполнен с возможностью поворота относительно его вертикальной оси симметрии, проходящей между приводными роликами, с возможностью взаимного перемещения приводных роликов. A known machine for the manufacture of a screw spiral (according to the author's certificate SU 1291239 A1, selected as a prototype), containing a frame, supports to support the tubular billet and the finished screw, a spiral formation mechanism made in the form of a feeder for the strip feed billet and a rotational-translational movement drive tubular billet with friction rollers, a unit for rigid connection of the coils of the spiral with the tubular billet. The machine is equipped with a copier screw rigidly attached to the billet, and the drive for rotational-translational movement of the pipe billet is installed behind the mechanism for rigid connection of the spiral turns along the billet feed and is made in the form of two rollers in the form of truncated cones. The rollers are located with a gap for the passage of the screw spiral. The drive for rotational-translational movement of the tubular billet is made with the possibility of rotation about its vertical axis of symmetry passing between the drive rollers, with the possibility of mutual movement of the drive rollers.

Его недостатком является узкий спектр размеров выпускаемых шнеков, поскольку, при изготовлении спирали шнека воображаемые вершины фрикционных роликов в форме усеченных конусов, должны быть расположены на оси подачи заготовки, то есть на оси вращения спирали шнека. Следовательно, диаметры и шаг спирали шнека ограничиваются размерами фрикционного конуса. Кроме того, использование дополнительной трубной заготовки, приводит к использованию для каждого внутреннего диаметра спирали шнека трубной заготовки определенного размера. Еще одним недостатком является невозможность изготовления спирали шнека без вала. То есть на данном станке невозможно изготовить спираль шнека для безосевых конвейеров.Its disadvantage is the narrow range of sizes of manufactured screws, since, in the manufacture of the screw spiral, the imaginary tops of the friction rollers in the form of truncated cones must be located on the axis of the workpiece feed, that is, on the axis of rotation of the screw spiral. Therefore, the diameters and pitch of the screw are limited by the size of the friction cone. In addition, the use of an additional tubular blank results in the use of a specific size tubular blank for each screw inner diameter. Another disadvantage is the impossibility of manufacturing a screw spiral without a shaft. That is, it is impossible to make a screw spiral for axleless conveyors on this machine.

Технической задачей изобретения является обеспечение возможности регулировки в широком диапазоне параметров заготовки - стальной ленты, без использования дополнительных приспособлений и обеспечение высокой точности изделий. The technical objective of the invention is to provide the possibility of adjustment in a wide range of parameters of the workpiece - steel strip, without the use of additional devices and ensuring high accuracy of products.

Техническим результатом изобретения является упрощение производства спирали шнека, расширение ассортимента выпускаемых шнеков. Кроме того, повышается точность изготовления спирали шнека.The technical result of the invention is the simplification of the production of the screw spiral, the expansion of the range of manufactured screws. In addition, the manufacturing accuracy of the screw spiral is improved.

Технический результат достигается в станке для изготовления спирали шнека (далее, также - станок), имеющем станину, в которой установлены в корпусах наклоненные друг к другу конусные прокатные валы, оснащенные вращающими их приводами. Корпусы выполнены с возможностью регулировки их положения в станине. На верхней части станины установлены устройство подачи заготовки и регулируемый стол с роликом. Между устройством подачи заготовки и роликом на регулируемой опоре установлен прижимной ролик. Регулируемый стол выполнен в виде плит, перемещающихся на направляющих с помощью электроприводов и выполнен с возможностью изменения положения ролика и угла наклона его оси. Для регулировки положения корпусов в станине по вертикали используется шарико-винтовая пара, по горизонтали - гидроцилиндры. Станок оснащен системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости на прокатные валы. Конусные прокатные валы наклонены друг к другу под углом от 60° до 80°, с углом конусной части от 59° до 79° и с диаметром основания конуса от 180 мм до 300 мм.The technical result is achieved in a machine for the manufacture of a screw helix (hereinafter also referred to as a machine) having a frame in which tapered rolling shafts inclined towards each other are installed in housings, equipped with drives that rotate them. The housings are made with the possibility of adjusting their position in the frame. On the upper part of the bed, a workpiece feeder and an adjustable table with a roller are installed. A pressure roller is installed between the workpiece feeder and the roller on an adjustable support. The adjustable table is made in the form of plates moving on guides with the help of electric drives and is made with the possibility of changing the position of the roller and the angle of inclination of its axis. To adjust the position of the housings in the frame, a ball screw pair is used vertically, and hydraulic cylinders are used horizontally. The machine is equipped with a system for supplying cutting fluid to the rolling rolls. Tapered rolling rolls are inclined to each other at an angle of 60° to 80°, with a cone angle of 59° to 79° and a cone base diameter of 180 mm to 300 mm.

Изобретение поясняется рисунками:The invention is illustrated by drawings:

фиг.1-2 - общий вид станка;Fig.1-2 - General view of the machine;

фиг.3 - станок в составе линии;figure 3 - machine as part of the line;

фиг.4-5 - регулировка положения корпусов в станине по вертикали;Fig.4-5 - adjusting the position of the housings in the frame vertically;

фиг.6 - регулировка положения корпусов в станине по горизонтали;Fig.6 - adjusting the position of the housings in the frame horizontally;

фиг.7 - изготовление спирали шнека;Fig.7 - manufacture of the screw spiral;

фиг.8 - профиль шнека.Fig.8 - screw profile.

Станок для изготовления спирали шнека 27 имеет станину 1. Станина 1 изготавливается из стальных фрезерованных плит, в форме сужающейся к верху трапеции с углом наклона боковых сторон около 70 градусов, которые соединяются между собой винтами. Боковые стенки станины 1 имеют Т-образную форму (фиг. 5). Внутри этой трапеции установлена поднимающаяся опора 2 с клиновой поверхностью, которая перемещается в вертикальном направлении с помощью клина 3. The machine for the manufacture of the screw spiral 27 has a frame 1. The frame 1 is made of milled steel plates, in the form of a trapezoid tapering to the top with an angle of inclination of the sides of about 70 degrees, which are interconnected by screws. The side walls of the bed 1 have a T-shape (Fig. 5). Inside this trapezoid, a rising support 2 with a wedge surface is installed, which moves in the vertical direction with the help of a wedge 3.

В станине 1 установлены в корпусах 4 на подшипниках, наклоненные друг к другу под углом от 60° до 80°, конусные прокатные валы 5, оснащенные вращающими их приводами 6 (электромоторы 6). Прокатные валы 5 выполнены с углом конусной части от 59° до 79° и с диаметром основания конусов от 180 мм до 300 мм. От диаметра оснований конусов зависит максимальная ширина прокатываемой стальной полосы, от которой зависит максимальная ширина лопасти спирали шнека 27. Угол наклона прокатных валов 5 зависит от угла конусов. Угол наклона прокатных валов 5, как правило, больше угла конусов на 1°. От угла конусной части прокатных валов 5 зависит минимальный шаг спирали. Чем меньше угол конусной части, тем меньше минимальный шаг спирали шнека 27, но при этом уменьшается максимальная ширина прокатываемой стальной полосы 26, уменьшается сечение конусной части прокатных валов 5, тем самым уменьшается крутящий момент на прокатных валах 5. Указанные диапазоны углов и размеров частей позволяют прокатывать спирали шнеков 27 толщиной от 2 до 12 мм. При более острых углах конусной части прокатных валов 5, допускаемый крутящий момент уменьшается. А для прокатки спирали шнека из более толстой стальной полосы требуется повышенный крутящий момент. Поэтому при более острых углах конусной части крутящий момент на прокатном валу будет превышать допустимый. От диаметра основания конуса зависит максимальный крутящий момент на прокатном валу 5 и максимальная ширина прокатываемой стальной полосы. Оптимальным размером для диаметра основания конуса является от 180 до 300 мм. Свыше 300 мм можно прокатывать более широкие стальные полосы, но требуется чрезмерное усилие для прокатки. Поэтому такие спирали шнеков изготавливают из отдельных сегментов методом штамповки. Если применять прокатные валы 5 диаметром конусной части меньше 180 мм, то уменьшается спектр выпускаемых размеров спиралей шнеков при одних и тех же затратах на изготовление станка для прокатки.In the frame 1, installed in housings 4 on bearings, inclined to each other at an angle of 60° to 80°, tapered rolling shafts 5, equipped with drives 6 rotating them (electric motors 6). Rolling rolls 5 are made with a taper angle from 59° to 79° and with a diameter of the base of the cones from 180 mm to 300 mm. The diameter of the bases of the cones determines the maximum width of the rolled steel strip, which determines the maximum width of the screw spiral blade 27. The angle of inclination of the rolling shafts 5 depends on the angle of the cones. The angle of inclination of the rolling rolls 5, as a rule, is greater than the angle of the cones by 1°. The minimum pitch of the helix depends on the angle of the conical part of the rolling shafts 5. The smaller the angle of the conical part, the smaller the minimum pitch of the screw helix 27, but at the same time the maximum width of the rolled steel strip 26 decreases, the cross section of the conical part of the rolling shafts 5 decreases, thereby reducing the torque on the rolling shafts 5. The specified ranges of angles and sizes of the parts allow roll auger spirals 27 with a thickness of 2 to 12 mm. With sharper angles of the tapered part of the rolling shafts 5, the allowable torque is reduced. And for rolling a screw spiral from a thicker steel strip, increased torque is required. Therefore, at sharper angles of the conical part, the torque on the rolling shaft will exceed the allowable one. The maximum torque on the rolling shaft 5 and the maximum width of the rolled steel strip depend on the diameter of the base of the cone. The optimal size for the diameter of the base of the cone is from 180 to 300 mm. Above 300mm, wider steel strips can be rolled, but excessive rolling force is required. Therefore, such auger spirals are made from individual segments by stamping. If rolling shafts 5 with a diameter of the conical part less than 180 mm are used, then the range of sizes of screw spirals produced is reduced at the same cost for manufacturing a rolling machine.

Корпусы 4 выполнены с возможностью регулировки их положения в станине 1 по вертикали и по горизонтали. Для регулировки положения корпусов 4 в станине 1 по вертикали используется шарико-винтовая пара (фиг. 3). Узел регулировки по вертикали образован винтом 7, гайкой 8, клином 3 и мотором-редуктором 9. С помощью мотора-редуктора 9 вращение винта 7 через гайку 8 преобразовывается в поступательное движение клина 3, который через опору 2 с клиновой поверхностью поднимает или опускает корпусы 4 с прокатными валами 5. Контроль высоты прокатных валов 5 осуществляется с помощью линейки 24. Housings 4 are made with the possibility of adjusting their position in the frame 1 vertically and horizontally. To adjust the position of the housings 4 in the frame 1 vertically, a ball screw pair is used (Fig. 3). The vertical adjustment unit is formed by a screw 7, a nut 8, a wedge 3 and a gear motor 9. With the help of a gear motor 9, the rotation of the screw 7 through the nut 8 is converted into the translational movement of the wedge 3, which through the support 2 with a wedge surface raises or lowers the housings 4 with rolling rolls 5. The height of rolling rolls 5 is controlled using the ruler 24.

Для регулировки положения корпусов 4 в станине 1 по по горизонтали используются гидроцилиндры 17, соединенные с гидростанцией 23. Положение корпусов 4 после настройки фиксируются с помощью винтов 25.To adjust the position of the housings 4 in the frame 1 horizontally, hydraulic cylinders 17 are used, connected to the hydraulic station 23. The position of the housings 4 after adjustment is fixed with screws 25.

На верхней части станины 1 установлены устройство 10 подачи заготовки 26 и регулируемый стол 11 с роликом 12, выполненный в виде трех плит, перемещающихся на направляющих с помощью электроприводов 13, 14, обеспечивающих возможность изменения положения ролика 12 по трем координатам и угла наклона его оси в вертикальной плоскости. Устройство 10 подачи заготовки представляет собой регулируемые по вертикали и по горизонтали направляющие для стальной ленты 26.On the upper part of the frame 1 there is a device 10 for feeding the workpiece 26 and an adjustable table 11 with a roller 12, made in the form of three plates moving on guides using electric drives 13, 14, which make it possible to change the position of the roller 12 in three coordinates and the angle of inclination of its axis in vertical plane. The billet feeder 10 is a vertically and horizontally adjustable guide for the steel strip 26.

На линии между устройством 10 подачи заготовки и роликом 12, на регулируемой опоре 15 установлен прижимной ролик 16, выполненный в виде цилиндрической детали с вертикальной осью вращения, обеспечивающий точность шага спирали шнека. On the line between the workpiece feeder 10 and roller 12, on an adjustable support 15, a pressure roller 16 is installed, made in the form of a cylindrical part with a vertical axis of rotation, which ensures the accuracy of the screw helix pitch.

Станок оснащен системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на прокатные валы 5: для их охлаждения и смазки всех направляющих заготовку деталей, подается СОЖ насосом 18 из емкости 19.The machine is equipped with a system for supplying a cutting fluid (coolant) to the rolling shafts 5: for their cooling and lubrication of all parts guiding the workpiece, coolant is supplied by the pump 18 from the tank 19.

Изготовление спирали шнека происходит следующим образом.The manufacture of the spiral screw is as follows.

На рисунке 3 показан станок в составе линии по изготовлению спирали шнека 27. С разматывающего устройства 21 подают конец стальной полосы 26 через устройство 10 подачи заготовки. Настраивают положение прокатных валов 5. При установке левого прокатного вала 5 в задней части, а правого в передней части, можно прокатать спираль шнека правого вращения. А при установке левого прокатного вала 5 в передней части, а правого в задней части, можно прокатать спираль шнека левого вращения. Валы фиксируются с помощью винтов 25. Устанавливают расстояние между прокатными валами 5 - расстояние между концами прокатных валов 5 должно быть равно толщине металла. Высоту подачи и натяг стальной полосы 26 настраивают с помощью устройства 10 подачи заготовки, обеспечивая ее выравнивание и натяг. Ролик 12 выставляют так, чтобы центр его оси был на уровне концов прокатных валов 5. Ролик 12 регулируется по высоте вверх и вниз до подходящего положения в соответствии с размером внешнего диаметра прокатываемой спирали шнека 27. Также регулируется его наклон, чтобы внешняя кромка спирали шнека 27 перемещалась в канавке ролика 12 с усилием. Диаметр спирали шнека 27 уменьшается при приближении ролика 12 к прокатным валам 5. Перемещением ролика 12 в стороны регулируется шаг спирали шнека 27. Перемещением ролика 12 по направлению движения спирали шнека 27 уменьшается шаг спирали и увеличивается внутренний диаметр. Таким образом, обеспечивается возможность регулировки в широком диапазоне геометрических параметров спирали шнека. Для точной выдержи шага используется прижимной ролик 16, обеспечивающий дополнительную точку опоры для формируемой спирали шнека 27, обеспечивая точность изготовления. Figure 3 shows the machine as part of the line for the production of the screw spiral 27. From the unwinder 21, the end of the steel strip 26 is fed through the billet feeder 10. The position of the rolling shafts 5 is adjusted. When the left rolling shaft 5 is installed in the rear part, and the right one in the front part, it is possible to roll the right-hand screw spiral. And when installing the left rolling shaft 5 in the front part, and the right one in the rear part, it is possible to roll the spiral of the screw of the left rotation. The shafts are fixed with screws 25. The distance between the rolling shafts 5 is set - the distance between the ends of the rolling shafts 5 must be equal to the thickness of the metal. The feed height and tension of the steel strip 26 is adjusted using the billet feeder 10, ensuring its alignment and tension. The roller 12 is set so that the center of its axis is at the level of the ends of the rolling shafts 5. The roller 12 is adjusted in height up and down to a suitable position in accordance with the size of the outer diameter of the rolled screw spiral 27. Its inclination is also adjusted so that the outer edge of the screw spiral 27 moved in the groove of roller 12 with force. The diameter of the screw spiral 27 decreases as the roller 12 approaches the rolling shafts 5. By moving the roller 12 to the sides, the pitch of the screw spiral 27 is adjusted. By moving the roller 12 in the direction of movement of the screw spiral 27, the spiral pitch decreases and the inner diameter increases. Thus, it is possible to adjust the screw spiral in a wide range of geometrical parameters. To accurately maintain the pitch, a pressure roller 16 is used, which provides an additional point of support for the formed screw spiral 27, ensuring manufacturing accuracy.

Claims

1. A machine for the manufacture of a screw spiral, having a frame in which tapered rolling shafts inclined towards each other are installed in housings, equipped with drives rotating them, the housings are made with the ability to adjust their position in the frame, a billet feeder and an adjustable table are installed on the upper part of the frame with a roller, a pressure roller is installed between the workpiece feeder and the roller on an adjustable support.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the adjustable table is made in the form of plates moving on guides with the help of electric drives and is configured to change the position of the roller and the angle of inclination of its axis.

3. The machine according to claim 1, characterized in that a ball screw pair is used to adjust the position of the housings in the frame vertically.

4. The machine according to claim 1, characterized in that hydraulic cylinders are used to adjust the position of the bodies in the frame horizontally.

5. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a system for supplying cutting fluid to the rolling shafts.

6. The machine according to claim 1, characterized in that the conical rolling shafts are inclined to each other at an angle of 60° to 80° with a cone angle of 59° to 79° and with a cone base diameter of 180 mm to 300 mm.