Станы для поперечной прокатки изделий и кузнечных заготовок.

Процессы прокатки многообразны, и классифицировать их можно по разным признакам. Различают прокатку продольную, поперечную и винтовую. Если ось прокатываемой полосы перпендикулярна оси валков, то прокатку называют продольной. Продольная прокатка является наиболее распространенной.

Поперечная прокатка отличается тем, что ось обрабатываемого тела параллельна оси валков (рис.5.1). Оба валка вращаются в одну и туже сторону. Они постоянно сближаются, в результате чего уменьшается диаметр изделия, которое также вращается, но в сторону, противоположную вращению валков. В продольном направлении обрабатываемое тело не перемещается. Боковые ролики выполняют вспомогательную функцию: они удерживают изделие между валками.

Рис. 5.1. Схема поперечной прокатки: 1 – валки; 2 – ролики; 3 - изделие

Поперечная прокатка используется в металлургии и машиностроении для изготовления валов, осей, втулок, шестерен и других изделий типа тел вращения.

Винтовая прокатка, называется также косой, занимает промежуточное положение между поперечной и продольной прокаткой. В этом случае оси валков располагаются под углом друг к другу и к оси прокатываемой круглой заготовки (рис.5.2). Заготовка в процессе прокатки совершает не только вращательное, но и поступательное движение. Процесс винтовой прокатки широко применяется при производстве бесшовных труб, в частности на прошивных станах, где из сплошной трубной заготовки получают черновую трубу – гильзу. Для обрабатывания в заготовке отверстия правильной формы между валками 1 устанавливается оправка 2, закрепленная на стержне. Линейки 3 служат для удержания заготовки в валках.

Рис. 5.2. Схема косой прокатки на прошивном стане: 1-валки; 2-оправки; 3-линейки; 4-заготовка; 5-черновая труба (гильза)

Частным случаем поперечной прокатки является поперечно-клиновая прокатка. Схема осуществления процесса показана на (рис.5.3). Заготовка, предварительно нарубленная на прессе, укладывается поперек заходной части неподвижного клинового инструмента. Подвижный клиновой инструмент перемещается параллельно неподвижному, внедряется в заготовку, вызывая ее вращение. Оба клиновых инструмента имеют боковые грани, которые заставляют перемещаться избытки металла по направлению к торцам, тем самым, удлиняя заготовку. Оставшаяся часть металла профилируется поверхностями инструмента. Так, непрерывно перекатывая заготовку вдоль неподвижного клинового инструмента, последовательно от центральной части к торцам оформляют требуемый профиль детали. На заключительной стадии прокатки специальными ножницами, отрезают избытки металла от окончательно сформированной детали. Прокатную деталь удаляют, а подвижный инструмент возвращают в исходное положение.

Рис. 5.3. Схема стана ПКП с плоской неподвижной плитой

Существует несколько схем станов поперечно-клиновой прокатки. При одновалковой прокатке (рис.5.4) заготовка опирается на два ролика и деформируется одним валком. В этом случае возможно искривление заготовки при деформировании одним клином. Двухвалковая прокатка (рис.5.5) используется при прокатке от прутка или при прокатке штучной заготовки. Расположение осей валков может быть горизонтальным и вертикальным. Станы применяются для прокатки, как с нагревом, так и без нагрева заготовок.

Рис. 5.4. Схема одновалкового стана

Рис. 5.5. Схема двухвалкового стана

Существует также двухвалковая прокатка в винтовых калибрах используемая при прокатке заготовок для штамповки шатунов.

Трехвалковая прокатка не требует направляющих проводок для удержания заготовки, за счет трех валков изменяется схема напряженно-деформированного состояния. Недостатком является то, что валки большого диаметра нельзя близко свести друг к другу, так как они упираются друг в друга и тем самым ограничены минимальный диаметр и максимальная длина изделия.

Валково-сегментные станы (рис.5.6). Они сложны в конструкции, поэтому их выпуск не велик. Существуют двухсегментные станы. Они применяются для накатки шлиц. Отличаются низкой производительностью.

Рис. 5.6. Валково-сегментный стан

Плоскоклиновые станы с двумя подвижными плитами предназпачены для прокатки штучной заготовки диаметром 20-100 мм и длиной 100-630 мм. Стан не обеспечивает высокой точности деталей из-за невозможности регулировок инструмента без остановки стана. Недостаток стана – это громоздкость его привода. Станы с двумя дисками не нашли применение из-за сложности изготовления инструмента.

Из всех выше перечисленных станов наибольшее применение получили плоскоклиновые и двухвалковые станы. В процессе эксплуатации этих конструкций определились их преимущества и недостатки. Плоскоклиновые станы отличаются высокой степенью автоматизации – обслуживает их один рабочий. Плоскоклиновые станы легко переналаживаются с прокатки одних деталей на другие. Недостатком является трудоемкость за счет рубки заготовок на прессе и понижение коэффициента использования металла вследствие отрезки двух концевых отходов.

Преимуществом двухвалковых станов является возможность прокатки от прутка, более высокая производительность за счет отсутствия холостых ходов, простота прокатки асимметричных деталей. Отсутствует сложность прокатки длинномерных изделий.

Недостатком валковых станов является низкая твердость инструмента, что определяет изготовление его гравюры на токарных станках после термообработки. В итоге валковый инструмент имеет меньшую стойкость. Валковые станы более металлоемки и менее автоматизированы.