Валки передних клетей профилегибочного стана и способ формовки профиля в технологическом переходе для изготовления шины карниза
Владельцы патента RU 2317872:
Общество с ограниченной ответственностью "Русские Карнизы" (RU)
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к инструменту для изготовления тонкостенных профилей типа шины карнизов. Валки состоят из рабочего ручья, формующих валков, центрирующих направляющих буртов нижнего валка с расстоянием между его внутренними торцевыми поверхностями, равными ширине входящего профиля, конических элементов, сопровождающих предварительную формовку профиля до его попадания в рабочий ручей. На направляющих буртах перед его внутренними торцевыми поверхностями выполнены улавливающие входящий профиль конусные поверхности, а на конических элементах, сопровождающих предварительную формовку профиля перед попаданием его в закрытый рабочий ручей, выполнены внутренние торцевые поверхности. При этом расстояние между конусными и торцевыми поверхностями равно ширине сформованного профиля в закрытом ручье валков. Способ включает улавливание входящего профиля, центрирование по внутренним направляющим торцев валков, осуществление предварительной формовки по коническим поверхностям валков свободной гибкой до попадания в рабочий ручей валков. При этом улавливание входящего профиля осуществляют перед центрированием конусными поверхностями направляющих буртов, а после предварительной формовки свободной гибкой в конических элементах валков профиль целенаправленно вталкивают верхними валками в рабочий ручей валков с ограничением по ширине сформованного профиля в технологическом переходе. Повышается точность формовки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к профилировочному инструменту для изготовления тонкостенных профилей из штучных заготовок, в частности для изготовления профилей шины карнизов, в машиностроении.
Известен инструмент для изготовления тонкостенных профилей из рулонной ленты в валках профилегибочного стана с рабочим ручьем, фиксирующим положение профиля с краев. Улавливающих профиль конусных элементов в этих валках нет. Рулонная лента при наладке принудительно проталкивается в ручей валков. Рулон разматывается, формуется, отрезается на определенную длину, а затем выходящий из стана конец рулона соединяют сваркой с входящим концом нового рулона до завершения изготовления этого профиля. (См. В.И.Давыдов, М.П.Максаков. Производство гнутых тонкостенных профилей. Альбом переходов профилей, рис.1, 3 и другие. Госнаучтехиздат по черной и цветной металлургии. - М., 1959 г.)
Недостатком известного инструмента является отсутствие улавливающих элементов захода профиля, что делает невозможным штучное профилирование. Об этом В.И.Давыдов пишет на стр.230 п.7 "На профилировочных станках работа со штучными заготовками, как правило, невозможна".
Известен профилировочный инструмент передних клетей для изготовления штучных профилей из тонколистового металла в профилегибочном стане, состоящий из закрытых калибров рабочего ручья и улавливающих входящий профиль конусных поверхностей [см. РТМ-105-0-210-83. Профили гнутые. Типовые технологические процессы изготовления. Ростов-на-Дону. НИИТМ, стр.121, черт.27 (2)] или SU 408688 21D 5/06 30.11.1973. Известные валки применялись Ростовским НИИТМом для изготовления штучных профилей в интервале толщин металла 0,8...2 мм относительно жесткого металла, а при формовке профилей толщиной 0,5 мм и тоньше из мягкого металла и при наличии улавливающих конусов применялись вспомогательные роликовые устройства. При наличии улавливающих конусов при формовке рулонной ленты она попадала в ручьи валков и проходила без проталкивания через все пары валков. Однако при сложной формовке центральной части профиля в переходе необходимо уловить профиль, зафиксировать в направляющих элементах, осуществлять предварительную свободную формовку с фиксацией по ширине готового профиля перед окончательной жесткой формовкой в закрытом ручье.
Наиболее близкими аналогами к заявленным валкам являются по конфигурации рабочего ручья валков валки рабочей клети профилегибочного стана:
[SU 1072949 A В21D 5/06 15.02.84 (3)
SU 1077680 A В21D 5/06 07.03.84 (4)
SU 1303213 A1 В21D 5/06 15.04.87 (5)]
Эти валки предназначены для изготовления профилей швеллеров равнополочных и не равнополочных далеко не из тонкостенного металла и условия формовки в заявленных валках и известных не совпадают.
Валок рабочей клети по (SU 1072949 В21D 5/06) содержит нижний составной валок, состоящий из цилиндрического валка основания по форме стенки швеллера, двух одинаковых конусных валков по форме полок равнополочного швеллера в переходе, двух одинаковых конусных элементов для предварительной гибки полок швеллера и двух направляющих цилиндрических буртов, ограничивающих рабочий ручей нижнего валка по ширине входящего профиля из предыдущего валка, а верхний валок выполнен в виде цилиндрического тела по стенки профиля швеллера.
Профиль швеллера, полки которого подогнуты на угол α, двигаясь вдоль стана, попадает принудительно в ручей между внутренними торцевыми поверхностями буртов из-за отсутствия улавливающих конусов на входной части буртов, центрируется направляющими буртами нижнего валка, а затем, достигая конусных участков предварительной гибки, формоизменяется путем постепенной гибки на угол β.
При этом обеспечивается непрерывный контакт кромок подгибаемых полок швеллера с буртами валков от входа профиля до осевой плоскости валков, что позволяет предупредить поперечное смещение профиля в валках и переформовку его участков, уменьшить разноширинность полок профиля и смятие кромок профиля.
Недостаток известных валков вытекает из предназначения валков. Эти валки предназначены для формовки профиля толщиной 2 мм и больше. Отсутствие улавливающих конусов на входе профиля создает сложность с попаданием профиля в ручей, ввиду того, что формовка в таком незакрытом ручье - это свободная гибка с максимальными углами пружинения для металла толщиной 2 мм или больше. Действительная входная ширина профиля на входе будет больше расчетной. Кроме того, профиль, двигаясь от валка к валку, уходит от оси профиля. Все это на входе искажает форму входящего профиля и направить профиль между направляющими торцами буртов можно только принудительно, а свободная гибка не всегда выправляет погрешности входа профиля.
Валок рабочей клети по (SU 1077680 A В21D 5/06) предназначен для изготовления неравнополочных профилей швеллеров. Из-за этого форма этого валка отличается от валков по (SU 1072949 A). Валок этот содержит нижний составной валок, состоящий из цилиндрического валка по форме стенки профиля, двух конусных валков по форме полок профиля в окончательной формовке, разных по размерам из-за разности полок швеллера, конусного элемента предварительной формовки со стороны малой стенки и направляющих буртов с расстоянием между внутренними торцами их равным теоретически ширине входящего профиля.
Формующий конусный валок со стороны большой полки не ограничивает по ширине окончательную форму готового профиля швеллера.
Формула зависимости δ=Вм(Cosαм-Cosβм) и Dм только сужает диапазон применения валков. Верхний валок этого швеллера одинаковый по форме и предназначению с верхним валком (SU 1072949 A). Профиль полок, подогнутый теоретически на углы αδ - большей полки и αм - меньшей полки, заходит принудительно между торцами направляющих буртов, а затем одновременно касается верхних точек диаметров конусных элементов, примыкающим к направляющим буртам, и заканчивает формовку на конусных валках, формующих окончательную форму полок швеллера.
По мнению заявителей, это предупреждает поперечное смещение профиля в валках и переформовку его участков, продольное скручивание в сторону подгибки большей полки и продольный изгиб.
Недостатки заключаются также в отсутствии улавливающих конусов на входе профиля, а также другие недостатки за счет свободной гибки полок.
Валок рабочей клети (SU 1303213 В21D 5.06) по назначению и форме исполнения похож на валок по (SU 1072949), только он выполнен конструктивно облегченным.
Дополнительно к недостаткам формовки профиля (SU 1072949) он еще не фиксирован концевым ограничением профиля в заключительной стадии формовки и это в сочетании со свободной гибкой профиля верхним валком не предотвращает поперечное смещение и переформовку.
Ввиду перечисленных недостатков известных валков по (SU 1072949, US 1303213) они не могут быть использованы для изготовления профилей из тонколистовой мягкой стали толщиной 0,5 мм и меньше. Пружинение тонколистовой мягкой стали толщиной 0,5 мм и меньше практически отсутствует. Улавливающие элементы валков при профилировании из мягкой стали должны поймать и направить профиль в закрытый ручей, образованный соприкасающими через профиль поверхностями верхнего и нижнего валков, иначе при формовке профиль будет искажен.
Для достижения поставленной цели в валках передних клетей профилегибочного стана, предназначенных для формовки тонколистового металла из штучных заготовок или рулонной ленты, калибровка которых состоит из закрытого рабочего ручья формующих валков, центрирующих направляющих буртов нижнего валка с расстоянием между его внутренними торцевыми поверхностями, равным ширине входящего профиля, сопровождающих предварительную формовку профиля до его попадания в рабочий ручей конических элементов, в которых дополнительно выполнены на направляющих буртах перед его внутренними торцевыми поверхностями, улавливающие входящий профиль, конусные поверхности, а на конических элементах, сопровождающих предварительную формовку профиля перед попаданием его в закрытый рабочий ручей, выполнены внутренние торцевые поверхности, расстояние между которыми равно ширине сформованного профиля в закрытых калибрах валков.
Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении точной отформовки профилей из штучных заготовок или рулонной ленты тонколистового металла толщиной 0,5 мм и тоньше на первых технологических переходах до образования жесткого сечения профиля.
Поставленная задача решается тем, что направляющие бурты со стороны внутренних торцевых поверхностей выполнены с улавливающими входящий профиль конусными поверхностями, которые свободно улавливают входящий профиль и направляют его между торцевыми поверхностями направляющих буртов.
Поставленная задача решается также тем, что конические элементы, сопровождающие предварительную формовку профиля перед попаданием его в закрытый рабочий ручей, выполнены внутренние торцевые поверхности, расстояние между которыми равно ширине сформованного профиля в закрытом ручье валков, благодаря чему зажатый между торцевыми поверхностями конусных элементов и калибрами верхнего валка тонколистовой профиль целенаправленно доводится до соприкосновения с ручьем нижнего валка и принудительно формуется, как в штампе, до нужной формы практически без пружинения в отличие от свободной гибки в известной калибровке валков.
Калибровка предлагаемых валков решает следующие задачи: улавливание входящего профиля в валки, направление относительно оси профиля, предварительное профилирование перед попаданием в рабочий ручей, целенаправленное вталкивание верхними валками в рабочий ручей с ограничением по ширине, принудительная формовка преимущественно в закрытом ручье валков.
Поставленная технологическая задача формовки профиля в технологическом переходе решается за счет того, что в известном способе, при котором входящий в валки профиль улавливают, центрируют по внутренним направляющим торцев валков, осуществляют предварительную формовку по коническим поверхностям валков свободной гибкой до попадания в рабочий ручей валков, осуществляется тем, что улавливание входящего профиля осуществляют перед центрированием конусными поверхностями направляющих буртов, а после предварительной формовки свободной гибкой в конических элементах валков профиль целенаправленно вталкивают верхними валками в рабочий ручей валков с ограничением по ширине сформованного профиля в технологическом переходе, а валки формуют штучную заготовку или ленту из мягкой стали толщиной 0,5 мм или тоньше.
В известных валках профиль направляется очевидно роликовыми устройствами до входа в валки стана, без чего они неработоспособны.
На фиг.1 схематически изображена II-я пара валков; на фиг.2 изображена III-я пара валков; на фиг.3 изображена IV-я пара валков.
В предлагаемых валках первая пара валков не изображена ввиду того, что она не относится к формующим валкам, а представляет собой направляющие валки, которые известны (См. РТМ-105-0-210-83. Профили гнутые. Типовые технологические процессы изготовления. НИИТМ. Ростов-на-Дону. Стр.106, черт.1, 1983).
II-я пара валков осуществляет первоначальную формовку криволинейного контура профиля по радиусам R1 и R2 на угол α1. Валки II-й пары состоят из верхних валков 1, 2, разделенных по оси профиля на два валка, не обязательно симметричных, и нижних составных валков, состоящих из центральных формующих 3 и 4, разделенных по оси профиля, крайних улавливающих 5 и 6. Формующие валки 1, 2, 3, 4 образуют закрытый рабочий ручей по линии соприкосновения рабочей поверхности валков с профилем (См. В.И.Давыдов, М.П.Максаков. Производство гнутых тонкостенных профилей. Стр.20, рис.13. Госнаучтехиздат по черной и цветной металлургии. М., 1959 г.). Крайние улавливающие валки 5 и 6 состоят из конусных улавливающих поверхностей 7 и 8, внутренних направляющих торцев 9 и 10 направляющих буртов 5 и 6, образующих входной ручей с расстоянием между торцами, равным ширине входного профиля L1 конических элементов 11 и 12, сопровождающих предварительную формовку профиля до его попадания в закрытый рабочий ручей 13, внутренних торцевых поверхностей, 14 и 15, расстояние между которыми равно ширине сформованного профиля L2 в калибрах закрытого ручья валков 13. Улавливающие конусные поверхности 7 и 8 выполнены под углом β=45...60° и сопряжены с торцевыми участками 9 и 10 закруглениями r1. Величина сопровождения h входного профиля на торцах 9 и 10 зависит от конструктивных размеров входного профиля. Угол скольжения γ1 и γ2 на конических элементах 11 и 12 выбран равным 20...30°. Величина f участков торцев 11 и 12 превышает толщину профилируемого металла. Функциональное обозначение валков в порядке набора на рабочих валках от упорной базы
верхнем 2-В-1 и 2-В-2
нижнем 2-H-1; 2-H-2; 2-Н-3; 2-Н-4, что означает. Вторая пара валков, верхний или нижний, порядковый номер расположения от базы. Заявленные валки II-й пары работают следующим образом.
От I-й пары валков штучная заготовка или лента I входит во II-ю пару валков, улавливается конусными поверхностями 7 и 8 валков 5 и 6, центрируется внутренними торцами 9 и 10 относительно оси профиля, а затем, достигая конусных элементов 11 и 12, формоизменяется постепенной свободной гибкой при непрерывном контакте кромок с поверхностью конусных элементов до достижения ширины L2 размера готового профиля в переходе, после чего профиль целенаправленно вталкивают в рабочий ручей 13 вдоль внутренних торцевых поверхностей 14 и 15 конусных элементов, расстояние между внутренними поверхностями которых равно ширине готового профиля, где профиль жестко формуется до получения криволинейного контура и становится профилем II в технологическом переходе, который направляется далее в III-ю пару валков.
III-я пара валков осуществляет следующую формовку кромок профиля на угол гибки α2 по радиусу R3.
Валки III-й пары аналогично состоят из верхних валков 16 и 17, разделенных по оси профиля и нижних составных, состоящих из центральных формующих 18 и 19 и крайних улавливающих 20 и 21. Формующие валки 16, 17, 18 и 19 образуют закрытый ручей 22 по линии соприкосновения рабочих поверхностей валков с профилем III. Крайние улавливающие валки 20 и 21 выполнены с конусными улавливателями 23 и 24, внутренними направляющими торцами 25 и 26 направляющих буртов, расстояние между внутренними поверхностями которых равно L2, конических элементов 27 и 28, сопровождающих предварительную формовку профиля II до его попадания в рабочий ручей 22, внутренних торцевых поверхностей 29 и 30, расстояние между которыми равно ширине сформованного профиля L3. Улавливающие конусные поверхности 23 и 24 выполнены также под углом β=45...60° и сопряжены с участками 25 и 26 закруглениями r1 и участками сопровождения h1. Углы скольжения γ1 и γ2=20...30° конических элементов 27 и 28 и сопряжены закруглениями r2 с внутренними торцевыми поверхностями 29 и 30 с участками сопровождения f1 с расстоянием между торцами 29 и 30, равным L3. Функциональное обозначение валков в III-й паре на рабочих валах сходно со II парой
верхним 3-В-1 и 3-В-2;
нижнем 3-Н-1; 3-Н-2; 3-Н-3; 3-Н-4
Заявленные валки III пары валков работают следующим образом.
От II-й пары валков входящий профиль II входит в III-ю пару валков, улавливается конусными поверхностями 23 и 24, центрируется внутренними торцами 25 и 26, а затем, достигая конусных элементов 27 и 28, предварительно профилируется, проскальзывая по конусным элементам до достижения ширины L3, размера готового профиля в переходе, после чего профиль по торцевым поверхностям 29 и 30 целенаправленно вталкивается в закрытый рабочий ручей 22, где профиль жестко формуется по кромкам профиля на угол гибки α2 по радиусу R3, становится технологическим профилем в переходе III и направляется в IV-ю пару валков.
IV пара валков осуществляет формовку профиля на угол гибки α3 по радиусу R3.
Валки IV-й пары состоят из верхних 31 и 32 и нижних 33 и 34. В данной паре формующие и улавливающие элементы валков не разделены.
Формующие элементы валков 31, 32, 33, 34 образуют рабочий ручей 35, открытый по линии соприкосновения рабочих поверхностей валков с профилем IV.
На крайних участках валков 33, 34 аналогично предыдущим размещены конусные улавливающие поверхности 36 и 37, внутренние направляющие торцы 38 и 39 с расстоянием между ними L3, конические элементы 40 и 41, внутренние торцевые поверхности конических элементов 42 и 43 совпадают с рабочей поверхностью ручья 35.
Улавливающие конусные поверхности 36 и 37 выполнены по углам β=45...60° и сопряжены с торцевыми поверхностями участков 38 и 39 закруглениями r1. Величина участка сопровождения равна h2. Угол наклона конусных элементов γ1 и γ2 равен 30...40°. Функциональное обозначение валков в IV паре
верхнем 4-В-1 и 4-В-2;
нижнем 4-Н-1 и 4-Н-2.
Заявленные валки IV пары работают следующим образом:
От III пары валков входящий профиль III входит в IV-ю пару валков, улавливается конусными поверхностями 36 и 37, центрируется внутренними торцами 38 и 39, а затем, достигая конусных элементов 40 и 41, предварительно профилируется, проскальзывая по конусным элементам до достижения ширины L4, размера готового профиля в переходе. После этого профиль по торцевым поверхностям 42 и 43 целенаправленно вталкивается в рабочий ручей 35, формуется по кромкам профиля на угол гибки α3 по радиусу R3, становится технологическим профилем в переходе IV и направляется дальше в следующую пару (на чертеже не показано).
Предлагаемая конструкция валков по сравнению с прототипом имеет следующее преимущество: улавливание валками, при котором профиль швеллера в переходе при всех его отклонениях по ширине и направлению войдет в направляющие бурты по теоретическому размеру, а после предварительной формовки на конусных элементах войдет в зафиксированном положении в рабочий ручей и жестко сформуется, причем величина скручивания, отклонения от формы резко уменьшатся за счет уменьшения пружинения. Особенно это заметно на несимметричном профиле ввиду того, что свободная гибка полос дает максимальное пружинение.
Предложенная конструкция валков по сравнению с аналогами на тонком профиле за счет целенаправленного улавливания, направления, предварительной формовки, ориентированного ввода в рабочий ручей валков обеспечит качество профиля за счет исключения отклонений по сечению профиля, пружинения, переформовки и уменьшит количество рабочих клетей в профилегибочном стане.
1. Валки передних клетей профилегибочного стана, преимущественно для формовки тонколистового металла из штучных заготовок или рулонной ленты, в частности, для изготовления профилей шины карнизов, калибровка которых состоит из рабочего ручья, преимущественно закрытого, формующих валков, центрирующих направляющих буртов нижнего валка с расстоянием между его внутренними торцевыми поверхностями, равными ширине входящего профиля, конических элементов, сопровождающих предварительную формовку профиля до его попадания в рабочий ручей, отличающиеся тем, что на направляющих буртах перед его внутренними торцевыми поверхностями выполнены улавливающие входящий профиль, конусные поверхности, а на конических элементах, сопровождающих предварительную формовку профиля перед попаданием его в закрытый рабочий ручей, выполнены внутренние торцевые поверхности, расстояние между которыми равно ширине сформованного профиля в закрытом ручье валков.
2. Валки передних клетей профилегибочного стана по п.1, отличающиеся тем, что количество пар валков в инструментальном комплекте с закрытым ручьем равно двум.
3. Способ формовки в технологическом переходе в валках передних клетей профилегибочного стана в технологической последовательности, включающий улавливание входящего профиля, центрирование по внутренним направляющим торцев валков, осуществление предварительной формовки по коническим поверхностям валков свободной гибкой до попадания в рабочий ручей валков, отличающийся тем, что улавливание входящего профиля осуществляют перед центрированием конусными поверхностями направляющих буртов, а после предварительной формовки свободной гибкой в конических элементах валков профиль целенаправленно вталкивают верхними валками в рабочий ручей валков с ограничением по ширине сформованного профиля в технологическом переходе.
4. Способ формовки по п.2, отличающийся тем, что формуют штучную заготовку или ленту из мягкой стали толщиной ≤0,5 мм.
