RU2139163C1 - Automatic machine for expanding rings and method for making bandages - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely manufacture of ring-shaped articles, possibly bandages with complex-shape cross section. SUBSTANCE: ring expanding automatic machine with vertical expansion plane, outer driven roll having stationary rotation axis and radially moving inner expanding mandrel includes movable centering rollers with locking device, mechanism for radially moving inner expanding mandrel mounted on rocking lever for moving mandrel axis along circle. Relation of radius of said circle to value of working stroke of mandrel is no less than 25:1. Expanding mandrel has hinged support mounted on two spindles secured to body of rocking lever and having axes parallel relative to mandrel axis. Mechanisms for charging blank and discharging expanded bandage are in the form of movable lever supports mounted in body of moving hinged support of expanding mandrel. Method for making bandages comprises steps of successively deforming ring blank at first between outer rotating roll and inner expansion mandrel at applying radial effort to mandrel and applying limitation efforts by means of two moving pressure rollers to outer portion of blank near outer roll. Then blank is deformed between working rolls at applying limitation efforts by means of two moving centering rollers arranged opposite relative to pressure rollers and at removing limitation efforts of pressure rollers. Blank is deformed at removing radial effort acting upon mandrel and it is rotated relative to three stationary supports at side of outer roll and two fixed centering rollers. EFFECT: lowered labor consumption at making bandages of enhanced quality, increased reliability of automatic machine. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для изготовления изделий, имеющих форму кольца как простого, так и сложного профиля поперечного сечения, в частности бандажей. The invention relates to the field of metal forming, and in particular to devices for the manufacture of articles having a ring shape of both simple and complex cross-sectional profiles, in particular bandages.

Известен стан для раскатки колец, в котором раскатка осуществляется между наружным и внутренним рабочими валками и опорными валками, расположенными по окружности, соответствующей наружному диаметру готового кольца, см. патент ФРГ N1 260 423, кл. 7f, 1/12, 1968 г. A known mill for rolling rings, in which rolling is carried out between the outer and inner work rolls and backup rolls located on a circle corresponding to the outer diameter of the finished ring, see Germany patent N1 260 423, class. 7f, 1/12, 1968

Однако, недостаток указанного стана заключается в том, что опорные валки стационарно расположены на подвижной каретке, а это приводит к тому, что кольцо контактирует со всеми опорными валками только в конце процесса раскатки, а геометрические погрешности на кольце закладываются в начале процесса деформирования. Кроме того, прирост диаметра кольца в замкнутом калибре опорных валков может привести к вспучиванию кольца вследствие потери его устойчивости между неподвижными опорными валками. Наличие же подвижной каретки с опорными валками усложняет конструкцию стана и снижает надежность из-за наличия направляющих скольжения, расположенных вблизи рабочей зоны. However, the disadvantage of this mill is that the support rolls are stationary on a movable carriage, and this leads to the fact that the ring is in contact with all the support rolls only at the end of the rolling process, and geometric errors on the ring are laid at the beginning of the deformation process. In addition, an increase in the diameter of the ring in the closed gauge of the backup rolls can lead to swelling of the ring due to the loss of its stability between the stationary backup rolls. The presence of a movable carriage with backup rolls complicates the design of the mill and reduces reliability due to the presence of sliding guides located near the working area.

Известно техническое решение по а.с. СССР N695048, кл. B 21 H 1/06, БИ N30 от 15.08.82 г., являющееся наиболее близким техническим решением по конструктивному исполнению формообразующих валков кольцераскатного стана. Это решение характеризуется тем, что стан снабжен поворотными рычагами, кинематически связанными между собой и с осями поворота, закрепленными на подвижной каретке, и зубчато-реечным механизмом, состоящим из двух зубчатых реек, одна из которых закреплена на станине, а вторая - на штоке силового цилиндра, оси, установленной в опорах на каретке, шестерни, расположенной между рейками и закрепленной на этой оси, а также зубчатого колеса, закрепленного на этой же оси, причем опорные валки смонтированы на поворотных рычагах, а на оси поворота одного из рычагов установлена шестерня, связанная с зубчатым колесом зубчато-реечного механизма. Known technical solution for A.S. USSR N695048, class B 21 H 1/06, BI N30 from 08/15/82, which is the closest technical solution for the design of the forming rolls of a ring rolling mill. This solution is characterized by the fact that the mill is equipped with pivoting levers kinematically connected with each other and with pivot axes mounted on a movable carriage, and a rack-and-pinion mechanism consisting of two gear racks, one of which is fixed to the bed, and the second to the power rod a cylinder, an axis mounted in bearings on a carriage, a gear located between the racks and mounted on this axis, and a gear mounted on the same axis, the backup rolls being mounted on pivoting levers, and one on the pivot axis Of the levers, a gear is connected associated with the gear of the rack and pinion mechanism.

Однако, такая конструкция, предусматривающая наличие только одной неподвижной базы на опорном наружном приводном валке также приводит к снижению точности размеров и геометрии раскатываемого кольца, так как остальные опорные валки размещены на подвижной каретке и кинематически связаны с силовым цилиндром через многозвенную систему, состоящую из нескольких рычагов, осей и зубчатых зацеплений, приводящих к повышенной погрешности размеров. Такая конструкция также усложняет загрузку кольцевой заготовки и выгрузку раскатного кольца, вызывает применение специальных механизмов для этой цели, загораживающих рабочую зону и увеличивающую общую материалоемкость стана. Кроме того, наличие консоли на раскатной оправке приводит к искажению профиля из-за разностенности кольца у опоры оправки и на консоли. Наличие направляющих скольжения у рабочей зоны раскатки снижает надежность работы из-за попадания на них окалины и охлаждающей воды. However, such a design, which provides for the presence of only one fixed base on the supporting outer drive roll, also leads to a decrease in the accuracy of the dimensions and geometry of the rolling ring, since the remaining backup rolls are placed on the movable carriage and kinematically connected to the power cylinder through a multi-link system consisting of several levers , axles and gears leading to increased dimensional error. This design also complicates the loading of the annular billet and the unloading of the rolled ring, causing the use of special mechanisms for this purpose, blocking the working area and increasing the overall material consumption of the mill. In addition, the presence of the console on the rolling mandrel leads to distortion of the profile due to the difference in the ring at the mandrel support and on the console. The presence of sliding guides at the working zone of rolling reduces the reliability of operation due to ingress of scale and cooling water on them.

Описание в этом же изобретении взаимодействия опорных валков и раскатываемого кольца также предопределяет и способ изготовления колец, заключающийся в постоянном подпоре контура заготовки в течение всего процесса раскатки. Но так как раскатка осуществляется при неизменяемых режимах обжатия, скорости вращения и перемещения, то совсем исключить влияние инерционных явлений на точность раскатываемых колец не представляется возможным. Из-за наличия в приводе перемещения опорных валков большого числа зазоров не гарантируется одновременное расположение линий касания валков с заготовкой и, как следствие, не представляется возможным полное устранение овальности. The description in the same invention of the interaction of the support rolls and the rolling ring also determines the method of manufacturing the rings, which consists in constantly supporting the contour of the workpiece during the entire rolling process. But since rolling is carried out under unchanged compression, rotation and displacement modes, it is not possible to completely eliminate the influence of inertial phenomena on the accuracy of the rolled rings. Due to the large number of gaps in the movement of the backup rolls in the drive, the simultaneous arrangement of the contact lines of the rolls with the workpiece is not guaranteed and, as a result, it is not possible to completely eliminate ovality.

Овальность же является следствием неравномерности распределения объема металла по периферии кольцевого полуфабриката-заготовки, неравномерного распределения температуры по ободу, неравномерности степени деформации за каждый оборот заготовки в процессе раскатки и несовершенства конструктивных схем кольцераскатных станов. По этой причине в производстве бандажей, например, для железнодорожных и трамвайных колес применяется после раскатки на станах дополнительная операция-"растяжка" - для устранения овальности, выполняемая на специальных "сегментных" прессах, что вызывает дополнительные затраты на их производство. Ovality is a consequence of the uneven distribution of the volume of the metal along the periphery of the annular semi-finished product, the uneven distribution of temperature along the rim, the uneven degree of deformation for each revolution of the workpiece during rolling and the imperfection of the design of ring rolling mills. For this reason, in the production of tires, for example, for railway and tram wheels, an additional “stretching” operation is used after rolling on mills to eliminate ovality, performed on special “segment” presses, which causes additional costs for their production.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности размеров и геометрии кольцевых изделий, повышение надежности работы кольцераскатного автомата и сокращение его материалоемкости. The technical task of the present invention is to improve the accuracy of the size and geometry of the ring products, increasing the reliability of the ring rolling machine and reducing its material consumption.

Поставленная задача достигается тем, что кольцераскатный автомат снабжен двумя центрирующими роликами, закрепленными на станине с возможностью синхронного перемещения от гидроцилиндров, размещенных на двуплечих рычагах оппозитно прижимным роликам, и стопорным устройством в виде гидрозамка гидроцилиндров, привод внутренней раскатной оправки в радиальном направлении выполнен в виде качающегося от гидроцилиндра рычага, один конец которого шарнирно закреплен на станине, и закрепленного на нем шпинделя, с внутренней раскатной оправкой, ось которой совершает качательное движение по траектории окружности с радиусом, величина которого соотносится с величиной рабочего хода оправки не менее 25:1, внутренняя раскатная оправка имеет подвижную в осевом направлении от гидроцилиндров накидную шарнирную опору, установленную на двух скалках, закрепленных в корпусе рычага внутренней раскатной оправки и имеющих оси, расположенные параллельно оси оправки, механизмы загрузки заготовки и выгрузки раскатанного бандажа выполнены в виде подвижных от гидроцилиндров качающихся рычагов со смонтированными на них опорами для заготовки и раскатанного бандажа и установлены на корпусе подвижной накидной опоры внутренней раскатной оправки. The task is achieved in that the ring rolling machine is equipped with two centering rollers mounted on the bed with the possibility of synchronous movement from hydraulic cylinders placed on two shoulders levers opposite to the pressure rollers, and a locking device in the form of a hydraulic lock for hydraulic cylinders, the drive of the internal rolling mandrel in the radial direction is made in the form of a swinging from the hydraulic cylinder of the lever, one end of which is pivotally mounted on the bed, and the spindle mounted on it, with an internal rolling mandrel, the axis of which oscillates along a circular path with a radius, the value of which corresponds to a working stroke of the mandrel of at least 25: 1, the inner rolling mandrel has a movable hinged support mounted axially from the hydraulic cylinders, mounted on two rolling rods mounted in the lever housing of the inner rolling mandrels and having axes parallel to the axis of the mandrel, the mechanisms for loading the workpiece and unloading the rolled band are made in the form of swinging levers movable from the hydraulic cylinders with supports mounted on them for the workpiece and rolled bandage and mounted on the housing of the movable cap support of the internal rolling mandrel.

Что касается способа изготовления бандажей, то поставленная задача достигается тем, что раскатку производят сначала с максимально возможной по величине радиальной подачей на один оборот заготовки между деформирующими рабочими валками и с максимально возможной окружной скоростью вращения заготовки при приложении расчетного усилия радиального обжатия, соответствующего данным условиям устойчивого протекания процесса раскатки и при приложении от двух подвижных прижимных роликов на внешнюю сторону кольцевой заготовки у наружного валка ограничительных сил, предотвращающих раскачивание кольца до момента достижения значения диаметра раскатанного бандажа, равного 0,95 от расчетного диаметра, затем снижают величину радиального обжатия заготовки до значения 0,05-0,1 по отношению к величине первоначального обжатия, снижают окружную скорость вращения заготовки до значения 0,5 от первоначального значения, снижают величину усилия радиального обжатия до 0,1-0,3 от первоначального значения, одновременно прекращают воздействовать ограничительными силами от двух подвижных прижимных роликов и прикладывают ограничительные силы от двух подвижных центрирующих роликов в зоне наружной части заготовки, оппозитной месту приложения усилий со стороны прижимных роликов, и при достижении расчетного значения диаметра раскатанного бандажа прекращают воздействовать на заготовку усилием радиального обжатия, останавливают радиальное перемещение оси раскатной оправки, фиксируют положение центрирующих роликов так, что наружную часть раскатанного бандажа заключают в жесткий концентрический калибр, образованный тремя неподвижными линиями соприкосновения на траектории окружности расчетного диаметра бандажа со стороны наружного валка и двух центрирующих роликов, и вращают бандаж в этом концентрическом калибре как минимум на 360^o вокруг оси.As for the method of manufacturing bandages, the task is achieved by rolling out first with the maximum possible radial feed per revolution of the workpiece between the deforming work rolls and with the highest possible peripheral speed of rotation of the workpiece when applying the calculated radial compression force corresponding to these stable conditions the process of rolling and when applying from two movable pinch rollers to the outer side of the annular workpiece at the outer roll and the limiting forces that prevent the ring from swinging until the diameter of the rolled band is reached equal to 0.95 of the calculated diameter, then the radial compression of the workpiece is reduced to a value of 0.05-0.1 with respect to the initial compression, and the peripheral speed of rotation of the workpiece is reduced to a value of 0.5 from the initial value, reduce the magnitude of the force of the radial compression to 0.1-0.3 from the original value, at the same time cease to act with restrictive forces from two movable clamping rollers and apply restrictive forces from two movable centering rollers in the area of the outer part of the workpiece, opposite to the place of application of pressure from the side of the pressure rollers, and when the calculated value of the diameter of the rolled band is reached, the workpiece is stopped by the radial compression force, the radial movement of the axis of the rolling mandrel is stopped, the position is fixed centering rollers so that the outer part of the rolled band is enclosed in a rigid concentric caliber formed by three fixed contact lines on the trajectory of the circle of the estimated diameter of the band from the side of the outer roll and two centering rollers, and rotate the band in this concentric caliber at least 360 ^o around the axis.

На фиг.1 показана принципиальная схема кольцераскатного автомата со стороны фронтальной части в момент окончания раскатки; на фиг.2 - разрез Г-Г на фиг. 1 с представлением схемы узла внутренней раскатанной оправки и накидной шарнирной опоры; на фиг.3-разрез Д-Д на фиг.1 с представлением схемы механизма загрузки заготовки на рабочую позицию с использованием накидной шарнирной опоры раскатной оправки; на фиг.4-фрагмент схемы механизма нагрузки раскатанного бандажа из рабочей зоны с использованием накидной шарнирной опоры внутренней раскатной оправки; на фиг.5-схема начальной стадии раскатки кольцевой заготовки; на фиг.6-схема предпоследней стадии раскатки кольцевой заготовки при достижении значения текущего диаметра D_x бандажа, равного 0,95 от расчетного значения.Figure 1 shows a schematic diagram of a ring rolling machine from the front side at the end of rolling; in Fig.2 - section GG in Fig. 1 with a representation of a knot diagram of an inner rolled mandrel and a hinge support; in Fig.3-section DD in Fig.1 with a representation of a diagram of the mechanism for loading the workpiece to its working position using a spherical support of a rolling mandrel; figure 4 is a fragment of a diagram of the load mechanism of the rolled bandage from the working area using a spherical support of the inner rolling mandrel; figure 5 is a diagram of the initial stage of rolling of the annular blank; Fig.6 is a diagram of the penultimate stage of rolling the ring blank when the value of the current diameter D _{x of the} bandage is equal to 0.95 of the calculated value.

Кольцераскатный автомат содержит станину 1 и установленный на ней в верхней части наружный приводной валок 2 с неподвижной осью вращения, два прижимных ролика 3 с осями на синхронно подвижных рычагах 4, гидроцилиндр 5 привода качания этих рычагов. Подвод давления в гидроцилиндр 5 осуществляется через клапан давления 6 и управляемый гидрораспределитель 7. В средней части станины на шарнире 8 закреплен качающийся рычаг 9, на свободном конце которого шарнирно установлен ролик 10, опирающийся на шток главного силового гидроцилиндра 11. В нижней части станины 1 шарнирно установлены два центрирующих ролика 12 с осями на синхронно подвижных рычагах 13 и два гидроцилиндра 14 привода качания рычага 13. Штоковые и поршневые полости гидроцилиндров 14 соединены между собой соответственно трубопроводами 15 и 16. Подвод давления "p" в штоковые полости гидроцилиндров 14 осуществляется напрямую от станции гидропривода (не показана). Давление "p" в поршневые полости гидроцилиндров 14 подводится через клапан давления 17 (с обратным клапаном), управляемые гидрораспределители 18 и 19, а также через гидрозамок 20. The ring rolling machine comprises a bed 1 and an external drive roller 2 with a fixed axis of rotation mounted on it in the upper part, two pressure rollers 3 with axes on synchronously movable levers 4, a hydraulic cylinder 5 of the swing drive of these levers. The pressure is supplied to the hydraulic cylinder 5 through a pressure valve 6 and a controlled valve 7. In the middle part of the frame, a swinging lever 9 is mounted on the hinge 8, the roller 10 is pivotally mounted on its free end, resting on the rod of the main power hydraulic cylinder 11. It is pivotally in the lower part of the frame 1 two centering rollers 12 with axes on synchronously movable levers 13 and two hydraulic cylinders 14 of the swing arm of the lever 13 are installed. The rod and piston cavities of the hydraulic cylinders 14 are connected to each other respectively E 15 and 16. The supply of pressure "p" in the rod end of the hydraulic cylinders 14 is carried directly by the hydraulic drive station (not shown). The pressure "p" in the piston cavity of the hydraulic cylinders 14 is supplied through a pressure valve 17 (with a check valve), controlled valves 18 and 19, as well as through a hydraulic lock 20.

На рычаге 9 шарнирно установлен с возможностью вращения шпиндель 21 и закрепленная в нем внутренняя раскатная оправка 22. Равноудаленно от оси шпинделя 21 в рычаге 9 неподвижно закреплены две пустотелые скалки 23, содержащие гидроцилиндры 24. На скалках 23 установлен корпус 25 накидной шарнирной опоры 26 раскатной оправки. Корпус 25 содержит шарнирно установленные в нем ролики 27, опирающиеся на скалки 23. Штоки гидроцилиндров 24 размещены внутри скалок 23. Концы этих штоков неподвижно крепятся к корпусу 25. Таким образом обеспечивается возможность возвратно-поступательного перемещения корпуса 25 по скалкам 23. On the lever 9, the spindle 21 and the inner rolling mandrel 22 fixed therein are rotatably mounted therein. Equally distant from the axis of the spindle 21, two hollow rolling rods 23 containing the hydraulic cylinders 24 are fixedly mounted on the rolling rods 23. The housing 25 of the rolling joint support 26 of the rolling mandrel . The housing 25 contains pivotally mounted rollers 27 therein, resting on the rolling pin 23. The rods of the hydraulic cylinders 24 are placed inside the rolling pins 23. The ends of these rods are fixedly attached to the housing 25. In this way, the housing 25 can be reciprocated along the rolling pins 23.

На корпусе 25 шарнирно закреплены гидроцилиндры 28, 29 и 30. Шток гидроцилиндра 28 шарнирно связан с качающимся рычагом 31 и упором 32. Шток гидроцилиндра 29 шарнирно связан с качающимся рычагом 33 и шарнирно закрепленной в рычаге 33 опорой 34 для заготовки 35. Шток гидроцилиндра 30 шарнирно с качающимся рычагом 36 и закрепленной в рычаге 36 опорой 37 для раскатанного бандажа 38. The hydraulic cylinders 28, 29 and 30 are pivotally fixed to the housing 25. The hydraulic cylinder rod 28 is pivotally connected to the swing arm 31 and the stop 32. The hydraulic cylinder rod 29 is pivotally connected to the swing lever 33 and the support 34 is pivotally mounted in the lever 33 for the workpiece 35. The hydraulic cylinder rod 30 is pivotally with a swinging lever 36 and fixed in the lever 36 support 37 for rolled bandage 38.

Кольцераскатный автомат работает следующим образом. Ring rolling machine works as follows.

Нагретую кольцевую заготовку 35 в вертикальном положении на опоры 34, при этом заготовка 35 своей внешней вертикальной плоскостью опирается на упоры 32. С этого момента при нажатии оператором кнопки "Цикл" на пульте управления (не показан) кольцераскатный автомат работает в автоматическом режиме. The heated ring blank 35 in an upright position on the supports 34, while the blank 35 rests on its supports 32 with its outer vertical plane. From now on, when the operator presses the “Cycle” button on a control panel (not shown), the ring rolling machine operates in automatic mode.

Корпус 25 с накидной шарнирной опорой 26 и установленной заготовкой 35 смещается назад в сторону станины 1 в крайнее положение, при котором опора 26 надевается на свободный конец раскатной оправки 22, а затем заготовка 35 помещается в рабочую зону раскатного инструмента, образованного наружным приводным валком 2 и внутренней раскатной оправкой 22. Опоры 34 отводятся назад и заготовка 35 опускается в гравюру раскатной оправки 22. Упоры 32 отводятся назад от заготовки и дают команду на включение привода вращения шпинделя 21 (привод на фигурах не показан) и на ускоренный холостой ход вверх главного силового гидроцилиндра 11, который воздействует на ролик 10 и поднимает рычаг 9 вместе со шпинделем 21, оправкой 22, скалками 23, гидроцилиндрами 24, корпусом 25 и накидной опорой 26. The housing 25 with the hinged support 26 and the mounted workpiece 35 is shifted back towards the bed 1 to the extreme position at which the support 26 is worn on the free end of the rolling mandrel 22, and then the workpiece 35 is placed in the working area of the rolling tool formed by the outer drive roll 2 and internal rolling mandrel 22. Supports 34 are retracted and the workpiece 35 is lowered into the engraving of the rolling mandrel 22. The stops 32 are retracted from the workpiece and give the command to turn on the spindle drive 21 (the drive is not shown in the figures) and on accelerated idling upward of the main power hydraulic cylinder 11, which acts on the roller 10 and raises the lever 9 together with the spindle 21, the mandrel 22, rolling pins 23, hydraulic cylinders 24, the housing 25 and the cap support 26.

В этот момент прижимные ролики 3 сведены, как показано на фиг.5, так как масло под давлением по магистрали "p" подается одновременно в штоковую и поршневую полости гидроцилиндра 5. При соприкосновении заготовки 35 с вращающимся приводным наружным валком 2 поступит команда на отключение привода вращения шпинделя 21, на установление скорости рабочего хода гидроцилиндра 11, обеспечивающую радиальную подачу оси раскатной оправки 22 на максимально возможную величину Δh_max (фиг.5) на один оборот заготовки, на установление максимально возможной окружности скорости V_max (фиг.5) вращения наружного приводного валка 2 и на установление усилия радиальной подачи оправки 22, равного расчетному усилию F_р (фиг.5) для указанных выше условий деформирования вращающейся заготовки. Одновременно заготовка воздействует на прижимные ролики 3 и в зоне их контакта с заготовкой появляются ограничительные силы F_п (фиг.5), величина которых достаточна для удержания заготовки от раскачивания и не препятствует росту наружного диаметра заготовки, что определяется соответствующей настройкой клапана давления 6. Этот период раскатки сопровождается интенсивным ростом диаметра кольца.At this moment, the pinch rollers 3 are brought together, as shown in Fig. 5, since oil under pressure along the “p” line is supplied simultaneously to the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder 5. Upon contact of the workpiece 35 with the rotating drive outer roll 2, a command will be issued to turn off the drive spindle rotation 21, to establish a stroke speed of the hydraulic cylinder 11, providing radial feeding reeling axis of the mandrel 22 to the maximum possible value of Δh _max (5) by one revolution workpiece to establish the maximum possible circumference ti velocity V _max (5) rotation of the outer drive roller 2 and the establishment of radial feed force of the mandrel 22 equal to the nominal force F _p (5) for the aforementioned deformation conditions rotating workpiece. At the same time, the workpiece acts on the pressure rollers 3 and in the zone of their contact with the workpiece, restrictive forces F _p appear (Fig. 5), the value of which is sufficient to keep the workpiece from swaying and does not prevent the outer diameter of the workpiece from growing, which is determined by the corresponding setting of pressure valve 6. This the rolling period is accompanied by an intensive increase in the diameter of the ring.

При достижении размера диаметра раскатываемого кольца, равного 0,95 от значения расчетного диаметра D_расч (фиг.6), поступит команда на изменение скорости вращения наружного приводного валка до значения 0,5 V_max (фиг.6), на установление радиальной подачи оси раскатной оправки 22 до значения 0,05-0,1 Δh_max (фиг.6) и на установление усилия радиальной подачи оправки 22 до значения 0,1-0,3 F_р (фиг.6). При этом также поступит команда на переключение гидрораспределителя 7, что вызовет отвод прижимных роликов 3 от заготовки, и на переключение гидрораспределителей 18 и 19, что вызовет сведение центрирующих роликов 12. Последние входят в соприкосновение с раскатываемым кольцом в его нижней части, и в зоне их контакта с заготовкой появляются ограничительные силы F_ц (фиг.6), величина которых достаточна для удержания заготовки от раскачивания и не препятствует росту наружного диаметра заготовки, что определяется соответствующей предварительной настройкой клапана давления 17.Upon reaching the size of the diameter of the rolled ring equal to 0.95 from the value of the calculated diameter D _calculation (Fig.6), a command will be received to change the speed of rotation of the outer drive roll to a value of 0.5 V _max (Fig.6), to establish a radial feed axis rolling mandrel 22 to a value of 0.05-0.1 Δh _max (Fig.6) and to establish the efforts of the radial feed of the mandrel 22 to a value of 0.1-0.3 F _p (Fig.6). In this case, a command will also be received to switch the control valve 7, which will cause the pressure rollers 3 to be removed from the workpiece, and to switch the control valves 18 and 19, which will cause the centering rollers to be brought together 12. The latter come into contact with the rolling ring in its lower part, and in the zone of them contact with the workpiece appear restrictive force F _i (Figure 6), the magnitude of which is sufficient to hold the preform from swinging and does not inhibit the growth of the outer diameter of the preform, which is determined by appropriate preliminary Adjusting the pressure valve 17.

При достижении размера раскатываемого кольца, равного расчетному значению D_расч, потупит команда на отключение давления в главном гидроцилиндре 11 и остановку его перемещения вверх, на переключение гидрораспределеителей 18 и 19, благодаря чему гидрозамок 20 закрывается и слив масла из поршневых полостей гидроцилиндров 14 привода центрирующих роликов 12 невозможен и оси последних остаются в неподвижном состоянии, так что на траектории внешнего расчетного диаметра бандажа образуются три неподвижные линии контакта раскатанного бандажа с наружным приводным валком 2 и двумя центрирующими роликами 12. Так как заготовка остается прижатой между наружным приводным валком 2 и внутренней раскатной оправкой 22 под действием сил упругости, то она последовательно перекатывается по трем неподвижным линиям контакта с наружной стороны и после заранее установленного по программе времени вращения подается команда на переключение гидроцилиндра 11 и быстрое опускание рычага 9 вместе со шпинделем 21, внутренней раскатной оправкой 22, скалками 23, гидроцилиндрами 24, корпусом 25, накидной опорой 26 и раскатанным бандажом 38 в крайнее нижнее положение. При этом, не доходя до крайнего нижнего положения рычага 9, поступит команда на выдвижение опор 37 и упора 32 вперед (фиг. 4).Upon reaching the size of the rolling ring equal to the calculated value of D _calculation , the command to turn off the pressure in the main hydraulic cylinder 11 and stop its movement upward, to switch the control valves 18 and 19, so that the hydraulic lock 20 closes and drains the oil from the piston cavities of the hydraulic cylinders 14 of the centering roller drive 12 is impossible and the axes of the latter remain stationary, so that three fixed contact lines of the rolled band with the bunk with an old drive roll 2 and two centering rollers 12. Since the workpiece remains pressed between the outer drive roller 2 and the inner rolling mandrel 22 under the action of elastic forces, it sequentially rolls along three fixed contact lines from the outside and after a rotation time pre-set according to the program a command is given to switch the hydraulic cylinder 11 and quickly lower the lever 9 together with the spindle 21, the inner rolling mandrel 22, the rolling pins 23, the hydraulic cylinders 24, the housing 25, the cap support 26 and askatannym shroud 38 to its lowest position. In this case, not reaching the extreme lower position of the lever 9, a command will be received to extend the supports 37 and the stop 32 forward (Fig. 4).

В крайнем нижнем положении рычага 9 поступит команда на разведение центрирующих роликов 12 путем соответствующего переключения гидрораспределителей 18 и 19 и гидрозамка 20. Так как внутренняя раскатная оправка 22 опустилась и освободила внутренний контур бандажа 38, а центрирующие ролики 12, поддерживавшие бандаж после окончания раскатки, начинают расходиться, то бандаж плавно опускается на опоры 37, предварительно выдвинутые при опускании внутренней раскатной оправки 22 вниз. В этом положении дается команда на отвод корпуса 25 и накидной опоры 26 вместе с раскатанным бандажом 38 из рабочей зоны раскатного инструмента. На этом автоматический цикл работы кольцераскатного автомата завершается и готовый бандаж снимается с опор 37. После нажатия кнопки "Исходное положение" упоры 32 и опоры 34 для заготовки занимают переднее рабочее положение, а опоры 37 отводятся назад. Автомат готов к приему следующей заготовки. In the lowermost position of the lever 9, a command will be received for breeding the centering rollers 12 by correspondingly switching the directional valves 18 and 19 and the hydraulic lock 20. Since the inner rolling mandrel 22 has lowered and freed the inner contour of the bandage 38, and the centering rollers 12 that supported the bandage after rolling to diverge, then the bandage smoothly lowers onto the supports 37, previously advanced when lowering the inner rolling mandrel 22 down. In this position, a command is given to retract the housing 25 and the sleeve support 26 together with the rolled band 38 from the working area of the rolled tool. This completes the automatic cycle of the ring rolling machine and the finished band is removed from the supports 37. After pressing the "Initial position" button, the stops 32 and supports 34 for the workpiece occupy the front working position, and the supports 37 are retracted. The machine is ready to receive the next workpiece.

Устранение в данной конструкции подвижных направляющих скольжения значительно повышает надежность работы кольцераскатного автомата, так как используемые опоры качения закрыты от окалины и удалены из рабочей зоны раскатки. Elimination of movable sliding guides in this design significantly increases the reliability of the ring rolling machine, since the rolling bearings used are closed from the scale and removed from the working zone of rolling.

Использование накидной шарнирной опоры для раскатной оправки повышает жесткость последней и точность геометрии раскатываемого профиля сечения колец. The use of a spherical hinge support for a rolling mandrel increases the rigidity of the latter and the accuracy of the geometry of the rolled section profile of the rings.

Использование корпуса накидной шарнирной опоры для размещения механизмов загрузки кольцевой заготовки и выгрузки раскатанного бандажа значительно сокращает материалоемкость конструкции автомата, обеспечивает свободный доступ в рабочую зону и удобство обслуживания при наладках в ремонте. The use of a housing of a hinged support to accommodate the loading mechanisms of the annular billet and unloading the rolled band significantly reduces the material consumption of the design of the machine, provides free access to the work area and ease of maintenance during commissioning and repair.

Применение центрирующих роликов с возможностью их фиксации на траектории окружности раскатываемых колец позволяет повысить точность размеров и устранить овальность раскатанных бандажей. The use of centering rollers with the possibility of fixing them on the trajectory of the circle of the rolled rings allows to increase the dimensional accuracy and eliminate the ovality of the rolled bandages.

Способ изготовления бандажей осуществляется с использованием описанного выше кольцераскатного автомата следующим образом. Полученную кузнечным способом кольцевую заготовку размещают между вращающимся приводным наружным валком с неподвижной осью вращения и раскатной оправкой с перемещаемой в радиальном направлении осью ее вращения и производят сначала деформирование с приложением к заготовке максимально возможной окружной скорости V_max вращения наружного приводного валка, максимально возможной по величине радиальной подачей Δh_max раскатной оправки на один оборот заготовки, с приложением расчетного усилия радиального обжатия F_р, соответствующего данным условиям устойчивого протекания процесса раскатки, а также с приложением ограничительных сил F_п от прижимных роликов, как представлено на фиг.5. При этом усилия F_п от прижимных роликов не могут вызвать пластический изгиб заготовки, их величина определяется только условиями предотвращения раскачивания заготовки на этом этапе раскатки и регулируется с помощью клапана давления 6 (фиг.1). Этот период раскатки характеризуется интенсивным ростом текущего диаметра D_x (фиг.5) кольцевого полуфабриката. Имеющиеся дефекты геометрии по овальности при этом полностью не устраняются.A method of manufacturing bandages is carried out using the above ring-rolling machine as follows. The ring blank obtained by forging is placed between a rotating drive outer roll with a fixed axis of rotation and a rolling mandrel with a axis of rotation rotatable in the radial direction, and first they are deformed by applying to the workpiece the maximum possible peripheral speed V _{max of} rotation of the outer drive roll, the maximum possible radial value by feeding Δh _{max of the} rolling mandrel per revolution of the workpiece, with the application of the calculated radial compression force F _p corresponding to the data conditions for a stable course of the rolling process, as well as with the application of restrictive forces F _p from the pressure rollers, as shown in Fig.5. In this case, the forces F _p from the pressure rollers cannot cause plastic bending of the workpiece, their value is determined only by the conditions for preventing the workpiece from swaying at this stage of rolling and is regulated using the pressure valve 6 (Fig. 1). This rolling period is characterized by intensive growth of the current diameter D _x (Fig. 5) of the annular semi-finished product. Existing geometry defects by ovality are not completely eliminated.

Далее при достижении значения диаметра раскатываемого полуфабриката 0,95 от расчетного диаметра бандажа резко снижают величину радиального обжатия заготовки до значения 0,05-0,1 Δh_max, снижают окружную скорость вращения наружного валка до значения 0,5 V_max, снижают величину усилия радиального обжатия до значения 0,1-0,3 F_р и одновременно прекращают воздействовать ограничительными силами от двух прижимных роликов на внешнюю сторону кольцевого полуфабриката у наружного валка, но прикладывают ограничительные силы F_ц от двух подвижных центрирующих роликов в зоне наружной части заготовки, оппозитной месту приложения усилий со стороны прижимных роликов, как показано на фиг. 6. При этом усилия F_ц от центрирующих роликов устанавливают с помощью клапана давления 17 (фиг.1) таким, что они не могут оказать сопротивления продолжающемуся росту диаметра полуфабриката, но имеют величину, близкую к величине усилия, способного вызвать пластический изгиб профиля бандажа. Поэтому в этой стадии раскатки начинается частичное устранение овальности кольцевого полуфабриката.Further, when the diameter of the rolled semi-finished product reaches 0.95 from the calculated diameter of the band, the radial compression of the workpiece is sharply reduced to 0.05-0.1 Δh _max , the peripheral speed of the outer roll is reduced to 0.5 V _max , and the radial force reduction to a value of 0,1-0,3 F _p is stopped and simultaneously act restrictive forces from the two pressure rollers on the outer side of the annular semifinished product at the outer roll, but restrictive applied force F _p from the two sliders tsentriruyuschi x rollers in the area of the outer part of the workpiece opposite to the place of application of force from the side of the pressure rollers, as shown in FIG. 6. In this case, the forces F _c from the centering rollers are set using the pressure valve 17 (Fig. 1) so that they cannot resist the continued increase in the diameter of the semi-finished product, but have a value close to the value of the force that can cause plastic bending of the band profile. Therefore, at this stage of rolling, a partial elimination of the ovality of the annular semi-finished product begins.

Наконец, при достижении расчетного значения диаметра раскатанного бандажа прекращают воздействовать усилием радиального обжатия, останавливают радиальное перемещение оси раскатной оправки, фиксируют положение центрирующих роликов так, что наружную часть раскатанного бандажа заключают в жесткий калибр из трех неподвижных линий в точках "А", "Б" и "В" соприкосновения на траектории окружности расчетного диаметра бандажа со стороны наружного валка и двух центрирующих роликов, как показано на фиг.1 в заключительной стадии раскатки. Для окончательного устранения овальности бандаж вращают вокруг его оси как минимум на 360^o. В условиях вращения бандажа по трем неподвижным и концентрическим относительно наружного диаметра бандажа базам остаточная овальность устраняется, так как все наружные периферийные части профиля бандажа последовательно подвергнутся воздействию реактивных сил от неподвижных опор при наличии овальности.Finally, when the calculated value of the diameter of the rolled band is reached, the force of radial compression is stopped, the axis of the rolled mandrel is stopped radially moving, the position of the centering rollers is fixed so that the outer part of the rolled band is enclosed in a rigid gauge of three fixed lines at points "A", "B" and "B" of contact on the trajectory of the circle of the estimated diameter of the bandage from the side of the outer roll and two centering rollers, as shown in figure 1 in the final stage of rolling. To completely eliminate ovality, the bandage is rotated around its axis by at least 360 ^o . Under conditions of rotation of the bandage along three fixed and concentric with respect to the outer diameter of the bandage bases, residual ovality is eliminated, since all the outer peripheral parts of the bandage profile will be sequentially exposed to reactive forces from the fixed supports in the presence of ovality.

Так, например, кольцевую заготовку с наружным диаметром 609 мм и внутренним диаметром 400 мм раскатывали по этому способу и при требуемом наружном диаметре 727⁺⁶ мм и допустимой эллипсности ≤ 3 мм получен наружный диаметр 727,5 мм и эллипсность 0,8 мм.So, for example, an annular billet with an outer diameter of 609 mm and an inner diameter of 400 mm was rolled out by this method, and with the required outer diameter of 727 ⁺⁶ mm and an acceptable ellipse ≤ 3 mm, an outer diameter of 727.5 mm and an ellipse of 0.8 mm were obtained.

Использование предлагаемого кольцераскатного автомата и способа изготовления бандажей позволяет уменьшить трудоемкость их производства, повысить точность геометрии бандажей и надежность работы. Using the proposed ring rolling machine and a method of manufacturing bandages can reduce the complexity of their production, increase the accuracy of the geometry of the bandages and reliability.

Claims (5)

1. Кольцераскатный автомат с вертикальной плоскостью раскатки, содержащий станину и расположенные на ней наружный приводной валок с неподвижной осью вращения и внутреннюю раскатную оправку с приводом, установленную на оси вращения с возможностью перемещения в радиальном направлении, прижимные ролики, установленные с возможностью перемещения в зоне наружного валка, механизм загрузки кольцевой заготовки и механизм выгрузки раскатного бандажа, отличающийся тем, что он снабжен двумя центрирующими роликами, размещенными оппозитно прижимным роликам на двуплечих рычагах и установленными на станине с возможностью синхронного перемещения от гидроцилиндров, и стопорным устройством гидроцилиндров, выполненным в виде гидрозамка. 1. Ring-rolling machine with a vertical plane of rolling, comprising a bed and an external drive roll with a fixed axis of rotation and an internal rolling mandrel with a drive mounted on the axis of rotation with the possibility of movement in the radial direction, pinch rollers mounted to move in the outer zone a roll, an annular blank loading mechanism and a rolling band unloading mechanism, characterized in that it is provided with two centering rollers placed opposite the clamp th rollers on two-armed levers mounted on the frame and with the possibility of simultaneous displacement of hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, and a locking device designed as a hydraulic lock. 2. Кольцераскатный автомат по п.1, отличающийся тем, что привод внутренней раскатной оправки выполнен в виде рычага с корпусом, установленного с возможностью качания от гидроцилиндра, один конец которого шарнирно закреплен на станине, и смонтированного на рычаге с возможностью вращения шпинделя, при этом внутренняя раскатная оправка закреплена в шпинделе с возможностью обеспечения качательного движения ее оси по траектории окружности, величина радиуса которой относится к величиной рабочего хода внутренней раскатной оправки не менее чем 25 : 1. 2. The ring-rolling machine according to claim 1, characterized in that the drive of the internal rolling mandrel is made in the form of a lever with a housing mounted to swing from a hydraulic cylinder, one end of which is pivotally mounted on a bed, and mounted on the lever with the possibility of rotation of the spindle, the inner rolling mandrel is fixed in the spindle with the possibility of ensuring the swinging movement of its axis along the trajectory of a circle, the radius of which refers to the working stroke of the inner rolling mandrel not less than 25: 1. 3. Кольцераскатный автомат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен накидкой шарнирной опорой, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения на двух скалках, закрепленных в корпусе рычага привода внутренней раскатной оправки, оси которых расположены параллельно оси внутренней раскатной оправки. 3. The ring-rolling machine according to claim 1 or 2, characterized in that it is provided with a cape with a hinged support mounted with the possibility of reciprocating movement on two rolling pins fixed in the drive arm housing of the internal rolling mandrel, the axes of which are parallel to the axis of the internal rolling mandrel. 4. Кольцераскатный автомат по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что каждый из механизмов загрузки заготовок и выгрузки раскатанного бандажа выполнен в виде рычага с опорой для заготовки или раскатанного бандажа, установленного с возможностью качания от гидроцилиндра на корпусе накидной шарнирной опоры внутренней раскатной оправки. 4. The ring rolling machine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each of the mechanisms for loading the blanks and unloading the rolled band is made in the form of a lever with a support for the blank or rolled band installed with the possibility of swinging from the hydraulic cylinder on the body of the hinged support inner rolling mandrel. 5. Способ изготовления бандажей с использованием кольцераскатного автомата, включающий радиальную раскатку в профильном инструменте наружного приводного валка с неподвижной осью вращения и внутренней раскатной оправки с подвижной в радиальном направлении осью вращения с приложением ограничительных сил от двух подвижных прижимных роликов в зоне наружного валка и от двух подвижных центрирующих роликов на внешнюю сторону кольцевой заготовки в зоне, оппозитной прижимным роликам, отличающийся тем, что раскатку производят сначала с максимально возможной по величине радиальной подачей на один оборот заготовки между наружным приводным валком и внутренней раскатной оправкой и с максимально возможной окружной скоростью вращения заготовки при приложении расчетного усилия радиального обжатия, соответствующего данным условиям устойчивого протекания процесса раскатки при приложении от двух подвижных прижимных роликов на внешнюю сторону кольцевой заготовки у наружного валка ограничительных сил, предотвращающих раскачивание кольца до момента достижения значения диаметра раскатанного бандажа, равного 0,95 от расчетного диаметра, затем снижают величину радиального обжатия заготовки до значения 0,05 - 0,1 по отношению к величине первоначального обжатия, окружную скорость вращения заготовки до значения 0,5 от первоначального значения, величину усилия радиального обжатия до 0,1 - 0,3 от первоначального значения, одновременно прекращают воздействовать ограничительными силами от двух подвижных прижимных роликов и прикладывают ограничительные силы от двух подвижных прижимных роликов и прикладывают ограничительные силы от двух подвижных центрирующих роликов в зоне наружной части заготовки, оппозитной месту приложения усилий со стороны прижимных роликов, и по достижении расчетного значения диаметра раскатанного бандажа прекращают воздействовать на него усилием радиального обжатия, останавливают радиальное перемещение оси раскатной оправки, фиксируют положение центрирующих роликов для создания жесткого концентрического калибра для наружной части раскатанного бандажа, образованного тремя неподвижными линиями соприкосновения на траектории окружности расчетного диаметра бандажа со стороны наружного валка и двух центрирующих роликов, и вращают бандаж в этом концентрическом калибре не менее чем на 360^o вокруг оси.5. A method of manufacturing bandages using a ring rolling machine, comprising radial rolling in a profile tool of an external drive roll with a fixed axis of rotation and an internal rolling mandrel with a radially movable axis of rotation with the application of restrictive forces from two movable pressure rollers in the outer roll zone and from two movable centering rollers on the outer side of the annular workpiece in the area opposite to the pressure rollers, characterized in that the rolling is carried out first with maxi the largest possible radial feed per turn of the workpiece between the outer drive roll and the internal rolling mandrel and with the maximum possible peripheral speed of rotation of the workpiece when applying the calculated radial compression force corresponding to these conditions of a stable rolling process when two movable pressure rollers are applied to the outside ring blanks at the outer roll of the limiting forces that prevent the ring from swinging until the diameter reaches the value rolled band equal to 0.95 of the calculated diameter, then reduce the value of the radial compression of the workpiece to a value of 0.05 - 0.1 relative to the value of the initial compression, the peripheral speed of rotation of the workpiece to a value of 0.5 from the original value, the magnitude of the force of the radial compression up to 0.1 - 0.3 from the initial value, at the same time cease to act with restrictive forces from two movable pressure rollers and apply restrictive forces from two movable pressure rollers and apply restrictive forces from two movable centering rollers in the area of the outer part of the workpiece, opposite to the place of application of pressure from the side of the pressure rollers, and upon reaching the calculated value of the diameter of the rolled bandage stop acting on it with the force of radial compression, stop the radial movement of the axis of the rolling mandrel, fix the position of the centering rollers to create hard concentric caliber for the outer part of the rolled band formed by three fixed lines of contact on the path of approx the calculated diameter of the bandage from the side of the outer roll and two centering rollers, and rotate the bandage in this concentric caliber at least 360 ^o around the axis.

Images