способ разделения труб на кольцевые заготовки

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ТРУБ НА КОЛЬЦЕВЫЕ ЗАГОТОВКИ, включающий вращение исходной трубы и воздействие посредством роликов с внутренней и наружной ее поверхностей на кольцевой участок трубы заданной ширины радиальными усилиями, равными по величине и направленными одно навстречу другому, отличающийся тем, что в начальный момент приложения радиальных усилий наружный и внутренний ролики перемещают один навстречу другому до достижения пластической деформации заготовки, а затем оба ролика синхронно перемещают в радиальном направлении от оси трубы, при этом величины перемещения внутреннего и наружного роликов связаны соотношением



где S_в, S_н - величины перемещения соответственно внутреннего и наружного роликов, мм;

D_o, d_o - соответственно наружный и внутренний диаметры трубы, мм;

D₁ - текущий наружный диаметр деформируемого кольцевого участка трубы, мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при разделении труб на кольца, в частности в подшипниковой промышленности при изготовлении кольцевых заготовок из труб под последующую раскатку или точение колец подшипников качения.

Известен способ разделения труб на кольцевые заготовки, включающий подачу трубы в зону разделения, раскатку и отделение кольцевой заготовки путем радиального перемещения ролика со стороны внутренней поверхности на участке трубы заданной ширины [1]

При отделении колец по известному способу происходит искажение профиля колец и профиля трубы, что снижает качество изделий. Это явление возникает потому, что при воздействии локального радиального усилия изнутри на участке, равном ширине отделяемого кольца, до наступления разрушения трубы по месту среза на внутренней поверхности трубы в результате пластической деформации образуется так называемая утяжина.

Одновременно с этим на наружной поверхности трубы у торца в месте среза образуется наплыв, а на наружной поверхности отделяемого кольца в той же зоне утяжина. Указанные дефекты аналогичны дефектам, образующимся при рубке заготовок на ножницах или в штампе.

Известен также способ отделения кольцевых заготовок от трубы, включающий вращение исходной трубы и воздействие посредством роликов с внутренней и наружной ее поверхностей на кольцевой участок трубы заданной ширины радиальными усилиями, равными по величине и направленными одно навстречу другому [2]

Этот способ полностью не устраняет искажения профиля отделяемых колец, так как несогласованное перемещение наружного и внутреннего роликов приводит к искажению круглой формы отделяемого кольца, что снижает качество изделий, вызывает повышенный расход металла на последующую механическую обработку и в ряде случаев приводит к браку.

Целью изобретения является повышение качества заготовок путем предотвращения искажения круглости их формы.

Это достигается тем, что в способе разделения труб на кольцевые заготовки, включающем вращение исходной трубы и воздействие посредством роликов с внутренней и наружной ее поверхностей на кольцевой участок трубы заданной ширины радиальными усилиями равными по величине и направленными одно навстречу другому, в начальный момент приложения радиальных усилий наружный и внутренний ролики перемещают один навстречу другому до достижения пластической деформации заготовки, а затем оба ролика синхронно перемещают в радиальном направлении от оси трубы, при этом величины перемещения внутреннего и наружного роликов связаны соотношением:

S_в= S_н где S_в, S_н величины перемещения соответственно внутреннего и наружного роликов, мм;

D_o, d_o соответственно наружный и внутренний диаметры трубы, мм;

D₁ текущий наружный диаметр деформируемого кольцевого участка трубы, мм.

При таком способе резки трубы на кольцевые заготовки при двухсторонней радиальной деформации кольцевого участка происходит и тангенциальная деформация его, способствующая увеличению диаметральных размеров. При этом в начальный момент приложения радиальных усилий наружный и внутренний ролики перемещают один навстречу другому до достижения пластической деформации заготовки а затем оба ролика синхронно перемещают в радиальном направлении от оси трубы, и величины перемещения внутреннего и наружного роликов связаны указанным соотношением.

При деформации в этом кольцевом участке возникают сжимающие тангенциальные напряжения, которые вызывают появление радиальных сдвиговых напряжений в плоскости сопряжения трубы и деформируемого кольцевого участка, что приводит к качественном отрезке кольцевой заготовки без образований утяжин и наплывов в пограничной зоне плоскости среза как на трубе, так и на отделенной кольцевой заготовке.

Кроме того, синхронное перемещение внутреннего и наружного роликов, определяемое заявленным соотношением, обеспечивает сохранение круглой формы деформируемой кольцевой заготовки на всем протяжении процесса от начала деформации до отделения кольцевой заготовки.

На чертеже изображена схема резки трубы на кольцевые заготовки.

Способ резки трубы на кольцевые заготовки осуществляется следующим образом.

Со стороны внутренней поверхности трубы 1 роликом 2 прикладывают радиальное усилие Р_вн к кольцевому участку 3 трубы заданной ширины b, а с наружной поверхности трубы роликом 4 прикладывают навстречу усилию Р_вн и равное ему по величине радиальное усилие Р_н к тому же кольцевому участку 3. При этом сначала ролики 2 и 4 перемещают один навстречу другому до достижения пластической деформации кольцевого участка 3 трубы, момент достижения которого определяют косвенным путем, а затем при сохранении направления перемещения ролика 2 от оси трубы ролик 4 начинают перемещать синхронно ролику 2 в радиальном направлении также от оси трубы, и величины их перемещений связаны указанным соотношением, т.е. величина перемещения внутреннего ролика S_в зависит от величины перемещения наружного ролика S_н и соотношения между исходными и текущими размерами отделяемого кольца.

В результате радиальной деформации кольцевой участок 3 стремится удлиниться в тангенциальном направлении, в радиальной плоскости сопряжения трубы 1 и деформируемого кольцевого участка 3 от тангенциальных сжимающих напряжений _сж, возникающих в отделяемом кольце, создается результирующая составляющая напряжение среза _ср, направленная к периферии участка 3.

Аналогичным образом, в остальной части трубы 1 в той же плоскости возникают растягивающие напряжения, создающие результирующую составляющую напряжение среза, направленную к оси трубы. Разнонаправленные результирующие напряжения (напряжения среза _ср) в двух сопряженных по плоскости разделения элементах трубы обеспечивают отделение кольцевой заготовки от трубы.

Взаимосвязанное перемещение внутреннего и наружного роликов обеспечивает сохранение круглой формы отделяемой кольцевой заготовки на всем протяжении деформации.

П р и м е р. Исходной заготовкой служила горячекатаная труба диаметром 72,4 мм и толщиной стенки 8,8 мм из стали ШХ15. Снаружи и изнутри вращающейся трубы на участок шириной 20 мм воздействовали наружным и внутренним роликами в радиальном направлении при перемещении их один навстречу другому до достижения пластической деформации. В этот момент переключением механизма перемещения наружный ролик начинают перемещать в том же направлении от оси трубы в зависимости от величины перемещения внутреннего ролика и исходных и текущих размеров отделяемой кольцевой заготовки.

В результате возникновения напряжений среза от трубы отделилось кольцо высотой 20 мм с наружным диаметром 80,9 мм и толщиной стенки 7,5 мм. Отклонения размеров отделенного кольца составили по диаметру и толщине стенки 0,15 мм, в то время как при отделении кольца по известному способу-прототипу отклонения размеров достигали по диаметру 0,25 мм, по толщине стенки 0,15 мм. Полученное изделие является заготовкой для последующего изготовления механической обработкой наружных колец подшипника 208 с минимально необходимыми припусками 0,9 мм по наружному диаметру и 1,4 мм по внутреннему диаметру.

Использование способа разделения труб обеспечивает повышение качества кольцевых заготовок благодаря уменьшению искажений формы отделяемого кольца как по периметру (сохранение круглой формы кольца), так и в поперечном сечении. Кроме того, использование способа обеспечивает экономию металла до 15% за счет снижения припуска на последующую обработку благодаря незначительному искажению формы кольца.