Летучие ножницы

Летучие ножницы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 854619

ИЗОБВЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.09.79 (21) 2816234/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет —. (5) ) М, Кл,з

В 23 D 25/12

В 23 D 35/00

В 26 D I/56

Государственный комнтет

Опубликовано 15.08.81. Бюллетень №30

Дата опубликования описания 25.08.81 (53) УДК 621.967, .3 (088.8) оо делам нзооретений и открытий

А. И. Целиков, Н. И. Крылов, Б. В. Попов, А. 3. Слоним, М. Н. Васьковцев, В. И. Резин, A. М. Резниченко, В. С. Летяев и В. К. Мирошниченко (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) ЛЕТУЧИЕ НОЖНИЦЫ!

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для резки на ходу профильного проката любой конфигурации.

Известны летучие ножницы барабанного типа с ножами, имеющими калибры, для резки сортового проката. Ножи у этих ножниц выполнены таким образом, что при резе поверхность одного ножа скользит по поверхности другого ножа. Соприкасающиеся поверхности этих ножей, т. е. поверхности их задних граней, выполнены цилиндрическими. При этом образующие этих поверхностей параллельны осям вращения ножей. Форма кривых задних поверхностей ножей определяется траекториями движения режущих кромок. Эти кривые аппроксимированы отрез. ками прямых. Особенностью таких ножниц является применение больших перекрытий и большой разности радиусов ножей, в несколько раз (приблизительно в три-четыре раза) превышающих максимальный суммарный размер калибров по высоте. Это объясняется тем, что нормальный процесс реза можно обеспечить только при удовлетворительном соприкосновении поверхностей задних граней ножей, так как зазор между поверхностями в данном случае равен зазору между режущими кромками. Обеспечение такегс соприкосновения поверхнос тей в течение всего периода реза при перекрытии ножей, близком к суммарной высоте калибров, невозможно. Кроме того, для удовлетворительного соприкосновения поверхностей разность максимальных радиусов режущих кромок ножей должна быть существенно больше величины перекрытия ножей (1j

Чрезмерное перекрытие ножей и увеличенная разность радиусов режущих кромок приводит к следующим недостаткам при работе ножниц. Рез происходит, когда ножи на значительный угол еще не доШли до положения максимального перекры,l$ тия, т. е. при большом угле между радиусамй ножей и плоскостью осей вращения ножей (40 — 45 ). В результате при резе один конец полосы поднимается ножом на значительную величину, а второй — отклоняется ножом вниз. Так как в этом положении ножей вертикальные составляющие линейных скоростей ножей составляют значительную долю от окружных скоростей, то при высокой скорости ножей концы полосы после

85 реза резко отбрасываются в поперечном )-, правлении, что приводHT к изгиб> полос и к застреванию полос. Увеличение угла поворота ножей в зоне перекрытия их усложняет прохождение полосы через эту зону. Во-первых, потому что удлиняется эта зона и, следовательно, увеличивается проем между вводной и выводной проводками, вовторых, удлиняется участок пути, перекрываемый при резе кожами, движущимися Håпосредственно перед полосой и за отрезанной частью полосы (после реза). Вследствие большой неравномерности горизонтальной составляющей скорости ножей происходят столкновения полосы с ножами или удары по полосе, вызывающие деформации или застревания полосы. Вследствие разности радиусов переднего и заднего ножей торец полосы после реза получается неперпендиКУЛЯРНЫМ К ОСИ ПОЛОСЫ, ПРИHЕМ УГОЛ НЯКЛОна торца зависит от величины этой разности.

Известны летучие ножницы, содержащие два параллельных вала, соединенные между собою зубчатой передачей, и ножи с наклонными режущими кромками, жестко связанные с валами и взаимодействующие между собою, причем режущая кромка одного из ножей выполнена по кривой, а рсжущач кромка второго ножа выполнена по линии пересечения поверхности, совпадающей с его передней гранью, с поверхностью, описываемой режущей кромкой первого ножа относительно неподвижного второго но>?,а (21.

Недостаток-данных летучих ножниц состоит в низком качестве реза профильного проката.

Цель изобретения — повышение качества реза профильного проката.

Постав)!енная цель достигается тем, что в летучих ножницах, содержащих два параллельных вала, соеди,ненные между собою зубчатой передачей, и ножи, жестко связанные с валами и взаимодействующие между собою, причем режущая кромка одного из ножей выполнена по кривой, а режущая кромка второго ножа выполнена по линии пересечения поверхности, совпадаю!дей! с его передней гранью, с поверхностью, описываемой режущей кромкой первого ножа относительно неподвижного второго ножа, ножи выполнены с калибрами, а задняя грань второго ножа расположена под острым углом к поверхности, описываемой режуцГей кромкой первого ножа относительно неподвижного второго ножа.

На фиг. и 2 схематически показаны йожницы, общий вид в двух проекциях; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 4 вид Б на фиг. 1; на фиг. 5 - — геометрия ножей летучих ножниц; на фиг. б и 7 метод построения режущих кромок ножей.

Летучие ножницы содержат станину 1, двя параллельных вала 2 и 3, соединенные между собоазубчатой переда?е)1 в виде шес"

I0

15 >I)

ЗО

46

45 терен 4 и 5, и ножи 1) и 7, жестко связанные с валами 2 и 3 посредством державок

8 и 9. Дер>кавки 8 и 9 выполнсны в виде кривошипов. Один из валов, например вал

3, соединен с приводсм (не показан). Державки с ножами 6 и 7 вращаются в направлении, показаш?о На фиг. стрелками. Верхняя Вря щяется сО ско, )Ост)ио нижняя — co скорос"! bio !)) p=. 1Q-!. Ножи 6

H 7 яме?от передние гря? и 0 и 1., взаимодействующие с разрез".eìûM профилем. Передние грани представляют собо?о цилиндpH«gcHHe поверхности с образующими, расположенными в плоскостях, пергендикулярных осям вращения ножей. Эти поверхности образуют на ножах калибры. Задние граН1! ?ножей предстявля.от собой поверхность

12 верхнего ножа и поверхность !3 и !)«Него нс>ка, которые ь процессе реза. скользят по получающейся в результате резани-! поверхности среза мета,.;,?я. О?!и также имеют вид цилин Ц)ических !!Ове!)хностей с Образуюшими, рясположенныMH D плоскостях. перпендикулярных осям яра ще?и" я ножей, под прямым или острым углом к образу)ощим перед?!их Гра1!СЙ. Пересечения ":ÿäHèõ

H передних граней но>Ней образуют режущие кромки каждого из ножей

В положении начала пере«рь . "HH режу)цих кромок во фронта)?ьно!й? проекции режущ!)я к1)ох1!?а ниж!!еl.О нО>«с! а ЬЬЯ Г!)н Г. 4 )

Й режущая кромка верхнего ножа аccä составляют замкнутый к;)н-; р, их;еюшH!! фор му разрезаемого сечения. Б профи.)ьно1! проекции режущие кромки предстявля?от собой отрезки некоторы линий аЬ ч гс (фиг. 3) . Необходимы.:1 и достаточны-,. условием нормального Осуп?сствлсния процесса резки является условие «сколь>кения: ре>кущей крОмки ОднОГО нОжа oTHocHTC))üío режущей кромки другого ножа. Под выражс н ив м (< с кол ь >к е ! 1! е ) р с ж > щ и х к р О м О к понимают не только скольжение в условиях физического ко)!такт>! (тс)че шо:-о), но и движения с,азоро?! между ними при условии, что э1от зазор не прсвыпает допустимой для данных условий резания величины.

Скольжение какой-нибудь поверхности одного ножа относительно поверхности другого для нормального осуществления процесса Г)езания не требуется.

Исходя из этого, а также учитывая. что через любу?о пространственную кривую можно провести бесчисл нное множество поверхностей, через режу!цне кромки ножей можно провести поверхности, представля?ощие собой задние грани этих ножей, и тем самым определить расположение и форму ножей таким образом, что Hðè скольжении режущих кромок во время реза ножи свободно расходятся, не вр!".=.Hÿcü Один в другой. Б этом случае применение черезмерных перекрытий для ножей с калибрами не требуется, так как пововот ножей в процессе

854619 реза не влияет на скольжение режущих кромок, а следовательно, и на зазор между режущими кромками.

Геометрия ножей полностью определяется двумя факторами: конфигурацией и расположением режущих кромок ножей, а также формой и расположением поверхностей задних граней ножей. Режущие кромки ножей представляют собой некоторые пространственные кривые, причем одна из этих кривых имеет заданную форму в соответствии с конфигурацией калибра, а форма второй кривой определяется условием обеспечения непрерывного контакта режущих кромок в процессе реза и также конфигурацией калибра.

Непрерывный контакт режущих кромок или «скольжение» одной режущей кромки по другой достигается за счет расположения режущей кромки одного из ножей на поверхности, описываемой при вращении ножей режущей кромкой второго ножа во вращающейся системе координат, неподвиж- до но связанной с первым ножом, т. е. на поверхности, описываемой в относительном движении вокруг первого ножа режущей кромкой второго ножа. Сама режущая кромка первого ножа при этом образуется пересечением упомянутой поверхности с поверхностью калибра.

Это правило справедливо и в том случае, е ли наименования ножей «первый» и

«второй» поменять местами.

На фиг. 5 поверхность 14 описана режущей кромкой нижнего ножа 7 в относительном движении ее относительно ножа 6 прн одновременном вращении обоих ножей вокруг своих осей 0>0i и 0 0 в направлениях, указанных стрелками. Образование поверхности 14 можно представить 35 следующим образом. Всей системе, т. е. ножницам в целом, придается вращение вокруг оси 0101 со скоростью, равной скорости ьь но направленной противоположно. В этом случае нож 6 становится неподвижным, а нож 7 вращается относительно некоторой промежуточной оси со скоростью eq+ ui.

Режущая кромка аЬЬа при этом описывает поверхность 14. Режущая кромка верхнего ножа асса представляет собой линию пересечения поверхности 14 с поверхностью 10 калибра, т. е. с передней его гранью.

Построение режущих кромок ножей производится следующим образом- форма и расположение режущей кромки одного из ножей задается в соответствии с требующейся формой калибра этого ножа, а режущая >о кромка второго ножа находится с помощью вычислений или геометрических построений.

На фиг. 6 показаны только режущие кромки ножей в положении начала перекрытия их на фиг. 7 изображены те же режущие кромки, но в другой (фронтальной) проекции. Предположим, что режущая кромка ahba нижнего ножа задана с помощью текущих координат в системе координат xyz, связанной с осью 0 а вращения ножа и плоскостью осей вращения 010» и расположенной так, как показано на фиг. 6 и 7. Каждая точка режущей кромки abba нижнего ножа в своем движении относительно верхнего ножа описывает некоторую кривую.

Геометрическое место этих кри вых представляет собой поверхность 14 (фиг. 5).

Так как режущая кромка асса представляет собой пересечение поверхности 14 с поверхностью 10 калибра, то каждая точка режущей кромки асса верхнего ножа представляет собой пересечение соответствующих этой точке кривой и образующей поверхности 10. Например, некоторой произвольной точке m режущей кромки abba на фиг. 6 и 7 с координатами х, Y и г соответствует на режущей кромке асса точка и, представляющая собой точку пересечении кривой mnl с образующей пр. Координаты точки п в системе координат XYZ подобной системе xyz, но связанной с осью вращения

01 верхнего ножа, можно определить также, не прибегая к построению кривой. Так как точки m и и расположены в одной плоскости, napaëëåëüíoé плоскости Xgj(X0qY), то Z=z.

Величина координаты Y известна, так как она определяется формой калибра, которая задана. Величина координаты Х определяется из того условия, что после поворота обоих ножей на некоторый угол (см. фиг. 6) . точки m и и должны совместиться. На фиг. 6 показано положение отрезков, представляющих координаты ху и XY после поворота нижнего ножа на угол <р(верхний нож при этом повернется на угол i ф. Спроектировав эти отрезки на осн х(Х) н y(Y), получим уравнения хsiiii y+gcosi rp+Xsin y+ Ycosqc=А

xcosi <р — gsini y — (Xcos y — Ув1п ф =О где А — расстояние между осями враще. ния ножей.

В этих уравнениях имеются две неизвест. ные величины, угол ср и искомая координата Х, поэтому они решаются однозначно.

Второй фактор, определяющий геомет рию ножей, расположение и форма задних граней ножей. Задние грани обоих ножей представляют собой цилиндрические поверхности. Каждая образующая этих поверхностей, начинаясь у соответствующей точки режущей кромки, направлена так, что она располагается в плоскости окружности, описываемой этой точкой при вращении ножей.

При этом указанные образующие отклонены от поверхности, описываемой той или иной режущей кромкой в относительном движении (от касательной к этой поверхности, проведенной через соответствующую точку режущей кромки) на некоторый угол, например на угол at (фиг. 5). Величина этого угла выбрана таким образом, чтобы в любом положении ножа 6 в пределах зоны перекрытия ножей тело ножа 6 не пересекалось поверхностью 14. В этом случае обеспечивается свободный поворот ножей в зоне перекрытия без врезания одного ножа в другой. В положении начала перекрытия ножи или, точнее, их задние грани расположены по отношению к вертикали под некоторыми углами Pg u,фи (см. фиг. 3), которые выбраны исходя из приведенных выше услови,. Профили цилиндрических

Ьове1гхностей задних граней 12 и 13 ножей в сечениях, перпендикулярных образующим этих поверхностей, зависят от конфигураций режущих кромок и величин углов ф и ф . Так как эти профили в большинстве случаев получаютсп в виде некоторых кривых, весьма сложных для выполнения, то целесообразно для упрощения обработки ножей аппроксимировать их более простыми элементами, 3 именно,Фугами окружностей и отрезками прямых. При этом в результате отклонений аппроксимированных профилей or расчетных между режущими крбмкамн ножей появляется зазор, который должен быть в пределах допуcTHмого. После аппроксимации поверхности задних граней ножей выполнены в виде комбинации <астков цилиндрических поверхностей г напвавляющими в виде окружности и участков плоскостей.

Ножни M работают следующим Обр33Ом.

Ники 6 и 7 (фиг. 1 и 2) вместе с дерн<авками 8 и 9, валами 2 и 3 и шестернями 4 и 5 врац<аются вокруг осей О< и

О, В пол женин ft3rf3 33 перекрытия щих кромок ножи захватывают профиль„ при этом peNgttlHO KpoiKf ножей охватыB3 foT разрез 3 е м ы и маT= f. fr co всех c i opof<.

Начиная с этого положения при дальней

ILfeM вращении ножей режущие кромки перекрывают одна другую и начинается рез.

В процессе реза по мере перекрытия ножей режущие кромки скользят (с учетом зазора ме/кду ними) одна по другой, а ножи поворачиваются один относи тельно дру Ого и не м шают один до Гому T3K К3К вы" йуклая цилиндрическая поверхность задней грани одного ножа входит в просвет калибра другого ножа. Рез заканчивается после того, как точки режущих кромок, имеющие минимальные радиусы (точки 6 и с на фиг. 3 и 4), перекрывают одна другую.

КаЧественная резка осуществима прИ любой величине перекрытия ножей, обегйечивающей минимальное положительное перекрытие во всех точках контура сечения. Отсюда следует, что летучие ножницы с подобными ножами не имеют ограничений в скорости, и применение их на прокатных станах позволит увеличить скорости прокатки и улучшить качество продукЦИИ..

Фо/тиула изобретения

Летучие ножницы, содержащие два параллельных вала, связанные между собою зубчатои передачей, и ножи, жестко связанные с валами и взаимодействующие между собою, причем режущая кромка одного из ножей выполнена по кривой, а режущая кромка второго ножа выполнена по линии д пересечения поверхности, совпадающей с его передней гранью, с поверхностью, описываемой режущей кромкой первого ножа относительно неподвижного второго ножа, отличающиеся тем, что, с целью повышения качества реза профильного проката, ножи Эо выполнены с калибрами, а задняя грань второго ножа расположена под острым углом к поверхности, описываемой режущей кромкой первого ножа относительно неподвижного второго ножа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 212014, кл. В 23 В 25/12, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2565762/25-27, кл. В 23 В 25/12, 1978

4О прототип).

85461 Q

Составитель Л. Щепннна

Редактор М. Бандура Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 6574И7 Тираж 1И8

ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытиА

1l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Филиал ППП аПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4