Ротационная ковка

Радюченко Ю.С.

Машлит, 1962 г.

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И  СОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РОТАЦИОННОГО ОБЖАТИЯ

Ротационным обжатием на ротационно- и радиально-обжимныых машинах обрабатывают осесимметричные изделия с вытянутой осью.

Общий вид таких машин представлен на фиг. 1 и 2.

За основу конструкции механизма обжатия этих машин принят кривошипно-шатунный механизм, с помощью которого передается движение от привода к рабочим органам машины.

Благодаря наличию в обжимных машинах двух и более кривошипно-шатунных механизмов, равномерно расположенных по периферии механизма обжатия, заготовка обрабатывается одновременно со всех сторон.

Подробное описание различных конструкций обжимных машин приведено в главе III.

Процесс обжатия является как бы промежуточным между ков: кой и штамповкой.

Формоизменение изделия в данном процессе производится путем приложения по периферии заготовки большего количества усилий, в результате которых изделие как бы обжимается со всех сторон и, уменьшаясь в поперечном сечении, увеличивается по длине.

Ротационное обжатие несколько напоминает операцию Протяжки в вырезных ковочных бойках. В этом случае, как и при протяжке в бойках, к деформируемому участку примыкают с обеих сторон жесткие концы заготовки, не находящиеся под воздействием инструмента. Однако в отличие от вытяжки под молотом или прессом, осуществляемой путем последовательных обжимов заготовки с кантовкой ее после каждого одностороннего удара, пластическое формоизменение заготовки ротационным обжатием производится путем одновременного (с двух или более сторон) приложения усилий.

Несмотря на то, что ротационно-обжимные машины изготовляют уже свыше 50 лет, ротационное обжатие, как метод точной обработки изделий, начало интенсивно внедряться в производство сравнительно недавно.

По имеющимся данным, ротационно- и радиально-обжимные машины применяют для обработки изделий с широким диапазоном размеров. Так, на легких ротационно-обжимных машинах обрабатывают швейные иглы диаметром 0,3 мм, а на тяжелых — стальные трубы диаметром до 320 мм и сплошные ступенчатые валы диаметром до 250 мм.

На ротационно- и радиально-обжимных машинах можно изготовлять изделия не только круглого, но и граненого сечения.

Получение граненых изделий на ротационно-обжимных машинах с вращающимся инструментом может быть обеспечено путем вращения заготовки со скоростью, равной скорости вращения шпинделя.

В различных отраслях промышленности от легкой до тяжелого машиностроения с каждым годом увеличивается номенклатура изделий, изготавливаемых методом обжатия.

Развитие радиально-обжимных машин расширило и область применения «метода ротационного обжатия.

Изготовление ступенчатых валов для электродвигателей и других машин, получение нарезки и шлицев внутри полых изделий, профилирование винтовочных и пулеметных стволов, заковка концов баллонов — вот далеко не полный перечень операций, которые выполняются на обжимных машинах.

Применяя внутренние оправки, методом обжатия можно получит!» точные размеры в полых деталях. Однако некоторая трудность, возникающая при извлечении оправки из обработанной детали, является недостатком данного способа.

Ротационно-обжимные машины находят широкое применение и при выполнении различных сборочных операций. Так, сборка различных по форме наконечников с тросом, соединение двух тросов обжатой муфтой, трубчатые соединения и Другие операции производятся обжатием качественнее, быстрее и экономичнее но сравнению с другими видами обработки.

Обжатие во многих случаях является единственно возможным методам изготовления изделий. С помощью этого метода можно

деформировать малопластичные сплавы из специальных сталей и сплавы на основе алюминия, а также изделия из металлокерамики и металлопорошков [27], [31].

По данным фирмы «Standard» (США), ротационно-обжимные машины используются в мебельной промышленности для выполнения отделочных операций, взамен полировки, на круглых деревянных деталях.

Радиально-обжимные машины широко применялись во время второй мировой войны для изготовления легких орудийных стволов. При этом профилирование осуществлялось с помощью оправок как по внутреннему, так и по наружному контуру.

Безотходная обработка благородных металлов также открывает широкие возможности применения этого прогрессивного метода.

Изменение формы заготовки при обжатии происходит следующим образом. Па заготовку 1 (фиг, 3), подаваемую в зону обжатия, внешние сжимающие силы оказывают посредством бойков 2 давление и деформируют ее. При этом происходит уменьшение поперечного сечения заготовки и перемещение металла в направлении ее оси.

По мере уменьшения угла β боек приближается к заготовке и при определенном угле βι вступает в соприкосновение с заготовкой. При дальнейшем уменьшении угла β поверхность соприкосновения бойка с заготовкой увеличивается, причем каждому значению угла поворота бойка соответствует определенный объем металла, подвергаемого формоизменению. Окончанию обжатия заготовки соответствует сомкнутое положение бойков, при котором угол β=0.

По окончании обжатия заготовка в плоскости приложений усилий принимает форму эллипса и угол контакта Θ между бойком и заготовкой достигает своего максимального значения, которое в основном зависит от величины зазора между бойками при их сомкнутом положении и геометрии бойков.

При последующих обжатиях вследствие вращения бойков или заготовки эллипсная форма сечения заготовки превращается в круглую.

Такая последовательность обжатия наблюдается как при вращении инструмента, так и при вращении только заготовки независимо от характера распределения внешней нагрузки на деформируемую заготовку, которая исходя из профиля ручья бойков может быть сосредоточенной (фиг. 4, а) или распределенной (фиг. 4, б).

После каждого обжатия заготовка подается в направлении ее оси на определенную величину, называемую подачей.