Станы для прокатки коротких тел вращения (в винтовых калибрах).
Массовыми изделиями являются также шары, применяемые как в подшипниках машин, так и в мельницах для руды, угля и строительных материалов. Процесс производства крупных шаров с использованием кузнечно-прессового оборудования весьма и требует тяжелого физического труда. Разработанный ВНИИМЕТМАШем новый технологический процесс прокатки заготовок шаров позволил уменьшить расход металла до 20% и снизить трудоемкость их производства на разных заводах от 2 до 10 раз. В настоящее время прокатывают заготовки шаров диаметром 40 – 125 мм для мельниц.
Сущность рассматриваемого технологического процесса (рис. 130, а) заключается в том, что нагретый пруток подается между двумя вращающимся косорасположенными валками с винтовым калибром. Профиль калибра соответствует форме и размерам прокатываемого шара. Пруток захватывается валками, вращается и одновременно продвигается по оси прокатки. Вследствие постепенного повышения высоты реборды калибра заготовка обжимается, приобретая форму шара, а затем отделяется то прутка. При этом за каждый оборот прокатывается один шар. С целью повышения производительности применяют двух-, трех-, и четырехзаходные винтовые калибры. Причем за каждый оборот валков прокатывается два. Три и четыре шара.
Процесс прокатки заготовок шаров диаметров 25 – 125 мм ВНИИМЕТМАШем разработан ряд типоразмеров шаропрокатных станов: 25-50, 40-80 и 80-125, обеспечивающих производительность 45-385 шт/мин.
В состав оборудования шаропрокатного стана входит 25-50, предназначенного для производства заготовок шаров подшипников и различных шаров, входят индукционная нагревательная печь для нагрева круглых заготовок диаметром 25-50 и длиной 3000-5000 мм до температуры прокатки (850÷1000°С), двухвалковая рабочая клеть с главным приводом и средства для отделки готовых изделий.
Рабочая клеть стана выполнена с валками диаметром 300 мм на подшипниках качения и снабжена устройствами для их регулировки в радиальном и осевом направлении, а также для наклона осей валков. Между валками установлены проводки. Поддерживающие заготовку в процессе прокатки. Вращение валков со скоростью 75 – 180 0б/мин осуществляется от главного электродвигателя мощностью 160 кВт через редуктор, шестеренную клеть и шарнирные шпиндели. На одном из шарнирных шпинделей предусмотрена фрикционная муфта, позволяющая поворачивать один из валков вокруг своей оси для совмещения калибров. Скорость вращения валков изменяется переключения зубчатых муфт ступенчато. Производительность стана в зависимости от диаметра шаров составляет 75 – 180 шт. в минуту, а его масса 27 т.
В 50 – 60х годах станы для поперечно-винтовой прокатки шаров установлены на Московском и Куйбышевском подшипниковых заводах, на металлургических заводах “Азовсталь” и им. Дзержинского, Нижнее-Тагильском металлургическом комбинате и др. В конце 60-х годов в СССР работало 14 шаропрокатных станов, выпускающих свыше 400 тыс. т шаров в год. В результате перевода изготовления шаров со штамповых на прокатку достигнута годовая экономия около 2,8 млн. руб.
Отечественными шаропрокатными станами заинтересовались зарубежные фирмы и заводы, на которые поставлено три стана: стан 25-50 – в Англию. Стан 40-80 – в Чехословакию и стан 80-125 – в Болгарию. Во второй половине 60-х годов фирма Danieli (Италия) также освоила выпуск шаропрокатных станов для производства мельничных шаров диаметром 20 – 80 мм.
Прокаткой в винтовых калибрах можно получать не только шары. Но и другие изделия типа гладких и профилированных цилиндрических тел вращения короткой длины. Этот принцип прокатки, разработанный для выпуска заготовок велосипедных втулок, конических колец подшипников и пр.
Велосипедная втулка
Короткие цилиндрические изделия применяют как мелющие тела и заготовки для производства штифтов диаметром 3 – 20 мм и игл подшипников диаметром 2 – 3 мм, причем эти изделия с отношением длины к диаметру, равным 2 – 5 , прокатывают между гладкими калиброванными валками, что значительно упрощает настройку стана и уменьшает затраты на изготовление инструмента (рис. 130, б). При этом цилиндрические изделия диаметром менее 10 мм можно прокатывать без нагрева со смазкой в очаге деформации. Двухвалковый стан для прокатки заготовок цилиндрических штифтов диаметром 8 – 20 мм установлен на Московском заводе “Станконормаль”.
Прокатка кольцевых и втулочных изделий из круглых заготовок состоит из двух основных операций – прошивки круглых заготовок в гильзу на двухвалковом прошивном стане и формовки гильзы в готовое изделие на оправке с использованием трехвалкового стана с винтовыми калибрами (рис. 130, в). Рабочие валки перед винтовыми калибрами снабжены конусными кольцами для редуцирования гильзы по диаметру в толщине стенки.
Для отечественной промышленности ВНИИМЕТМАШем разработано два типоразмера станов для прокатки втулочных кольцевых заготовок с наружным метром 60 и 60 – 105 мм производительностью 30 и 45 – 150 шт. в минуту соответственно.
На рис. 131 показана схема расположения оборудования агрегата для прокатки профилированных трубных заготовок велосипедных втулок на Харьковском велосипедном заводе в составе: нагревательной печи, прошивного стана, формовочного стана, транспортирующих средств для подачи оправок и перемещении заготовок.
Агрегат, предназначенный для массового производства экономичных заготовок велосипедных втулок в виде профилированных труб, выполняет две операции – прошивку и формовку заготовок требуемых размеров и формы. Исходным материалом являются горячекатаные стальные прутки диаметром 60 и длиной 600 – 900 мм. Прутки нарезанные на прессе, заданной длинны, поступают для нагрева до 1300°С в индукционную печь. Нагретая заготовка подается к прошивному двухвалковому стану с валками 270х265 мм, где получается толстостенная гильза диаметром 60/34х1300 мм. Последняя без дополнительного подогрева поступает в приемный желоб трехвалкового формовочного стана. Через гильзу продевается круглая оправка большой длинны. После чего гильза вместе с оправкой задается во вращающиеся в одну сторону валки рабочей клети. Валки диаметром 240 мм и длинной бочки 250 мм выполнены с винтовым калибром и конусными редуцирующими кольцами. Гильза требуемых размеров поступает в винтовой калибр валков, имеющий профиль, негативный наружному профилю заготовки веловтулки. Металл подается в валки непрерывно до тех пор, пока не прокатается вся гильза, причем за один оборот валков получается одна втулочная заготовка. Из прокатанной профильной трубы извлекается оправка, которая подвергается охлаждению и смазке. После этого она вновь поступает к входной стороне формовочного стана. Профильные трубы также охлаждаются, а затем режутся на штучные заготовки для велосипедных втулок, травятся и направляются на механическую обработку.
Технологический процесс прокатки колец конических роликоподшипников подобен процессу для прокатки втулочных заготовок. На трехвалковом формовочном стане получают заготовки двух видов: профилированные трубы для внутренних колец и штучные кольцевые заготовки для наружных колец. При прокатке штучных кольцевых заготовок в конце формовки тонкая перемычка, соединяющая кольцо с заготовкой, перерезается ребордами винтового калибра валков.