Прокатное производство

Станы винтовой прокатки с меняющимся положением осей валков

Станы винтовой прокатки с меняющимся положением осей валков применяют для производства валов и осей переменного диаметра и большой длины (когда отношение длины к диаметру превышает 10—20). К таким изделиям относят, например, ступенчатые и конические оси типа вагонных осей, торсионные валы, полуоси автомобилей, шпиндели текстильных веретен и многие другие. Эти детали обычно изготовляли механической обработкой из обычного круглого проката, а также из заготовок, получаемых ковкой или штамповкой. При первом способе до 35 % металла уходило в стружку, при этом большой парк металлорежущих станков загружали непроизводительными обдирочными работами.

При обработке таких деталей большой эффект был получен в результате применения оригинального метода винтовой прокатки. На основании исследований удалось установить условия, при которых в центральной зоне изделия не возникает полостей или рыхлых участков, наблюдаемых при обычных процессах винтовой прокатки. Одно из этих условий — обработка тремя валками дисковой или конической формы на ограниченном участке по длине изделия. При этом для обеспечения более благоприятных условий винтовой прокатки без рыхлых участков в сердцевине в заготовке создается осевое натяжение. Изменение диаметра изделия во время прокатки осуществляют раздвижением или сближением валков с помощью гидравлических цилиндров, управляемых специальной следящей системой (рис. 228).

Схема прокатки круглых профилей переменного сечения

Процесс получения круглых периодических профилей на этих трехвалковых станах эффективен при производстве большинства заготовок круглого сечения вместо ковки (полуосей автомашин, вагонных осей и Др.). В этом случае повышается точность заготовок и благодаря этому устраняются обдирочные операции на металлорежущих станках (валов электродвигателей, осей вагонеток, шпинделей веретен и др.). Этот процесс позволяет также рационализировать изготовление поковок. Прокатанную заготовку целесообразно использовать как подкат для кривошипных прессов, производительность которых при этом возрастает.

ВНИИметмашем разработан ряд автоматизированных станов для винтовой прокатки круглых периодических профилей диаметром от 10 до 220 мм и длиной от 700 до 4000 мм (станы 10, 20, 50, 70, 80, 100, 120 и 250). Эти станы для прокатки периодических профилей небольшого размера устанавливают на машиностроительных заводах с массовым производством, а крупные станы 120 и 250 — на металлургических заводах.

Так, на Днепровском металлургическом заводе работает стан 120, где организована прокатка периодических профилей и заготовок для деталей 80 наименований, таких как валы электродвигателей, оси катков для тракторов, штанги буровых машин и т. д.

Большим достижением в этой области стала совместная работа ЭЗТМ, ВНИИметмаша, Днепровского завода и Укргипромеза по созданию первого в мировой практике стана для прокатки осей вагонов магистральных железных дорог.

Стан представляет собой комплексную автоматизированную линию от исходной заготовки до готовой оси производительностью более 340 тыс. осей в год. Исходным материалом служит круглая осевая заготовка, которую указанным методом обрабатывают на стане винтовой прокатки.

Применение этого стана дает значительную экономию металла, которая составляет 15—20 тыс. т/год вследствие уменьшения массы исходной заготовки и снижения припусков на токарную чистовую обработку. Съем стружки при механической обработке снижается на 40—60 кг для каждой оси.