Технические науки/7. Трубопрокатное производство

К.т.н. Панькив Константин Михайлович,

студент Шаламов Денис Юрьевич

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Анализ влияния жесткости и точности заготовок на технологический процесс обработки оснастки станов холодной прокатки труб

Холоднокатаные трубы являются достаточно точными изделиями с высокими техническими требованиями. Разделяют параметры шероховатости внутренней и внешней поверхностей, отсутствием дефектов, особенно внутренней поверхности трубы, и, в зависимости от применения трубы и диаметра, требованиями по округлости и стабильности толщины стенки трубы. Процесс производства труб холодной прокаткой происходит в результате деформации заготовки при взаимодействии с оправкой внутри заготовки и калибром снаружи. Поэтому на качество трубы напрямую влияет качество оснастки. Качество внутренней поверхности трубы зависит от качества оправки (рис. 1), качество внешней поверхности от качества калибра.

Исходя из требований к холоднокатаным трубам, более ответственной является внутренняя поверхность трубы, формируемая оправкой[1]. Поэтому повышение качества рабочей поверхности оправки является актуальной задачей изготовления оправок для станов холодной прокатки труб, при этом огромное внимание следует уделять и снижению себестоимости обработки. Кроме того, учитывая современную тенденцию обработки рабочих поверхностей оснастки на станках с ЧПУ, при их изготовлении необходимо ориентироваться на определенную схему формообразования в процессе изготовления [2].

Мировой опыт и перспективы развития показывают стремление ведущих производителей холоднокатаных труб использовать оправки с криволинейным профилем формообразующей поверхности. Однако такая оснастка требует особого подхода в обработке.

Рис. 1. Оправка стана ХПТ

Одним из методов снижения себестоимости продукции при обеспечении требуемого качества, является использование более прогрессивных высокоскоростных методов обработки деталей, таких как шлифование, увеличение стойкости оснастки на стане холодной прокатки труб, а также точное изготовление заготовок для уменьшения припуска под чистовую обработку.

В процессе обработки оправок для станов холодной прокатки труб возникает ситуация, когда необходимо обрабатывать детали малой жесткости с высокими требованиями к точности и шероховатости конечной поверхности. Поскольку заготовки на шлифование поступают после термообработки, к малой жесткости заготовки добавляется необходимость учитывать поведение заготовки в процессе обработки с точки зрения остаточных напряжений после термообработки.

Для изготовления криволинейных оправок обычно используют специальные круглошлифовальные станки со следящим люнетом, поскольку детали малой жесткости. Одним из примеров такого станка является специальный круглошлифовальный станок 3ЛКС12 (рис. 2), производства компании ООО «ЛБЮ-Тех» г. Киев, Украина. Данное оборудование позволяет обрабатывать оправки для труб внутренним диаметром от 6 мм (отдельные модификации позволяют обрабатывать оправки с диаметром от 4 мм) с повышенными параметрами округлости поперечного сечения, точности и шероховатости.

Рис.2 Станок 3ЛКС12 для шлифования оправок станов ХПТ

Станок 3ЛКС12 позволяет обрабатывать оправки с точностью ±0,01 мм по округлости и отклонению криволинейного профиля и 0,02 по биению. Однако, в процессе обработки тестовых оправок на специальном круглошлифовальном станке 3ЛКС12 было диагностировано нестабильное поведение заготовок во время обработки, связанное с изменением осевого положения заготовки.

Анализ ряда однотипных заготовок показал существенное отличие заготовок по длине, что объясняется большим допуском длины заготовок. Данная проблема может решаться путем смещения задней бабки станка во время установки каждой заготовки. Однако частое смещение задней бабки может привести к ухудшению конусности станка, что отрицательно влияет на точность криволинейного профиля оправки.

В свою очередь, анализ поведения заготовок в процессе обработки показал, что из-за внутренних напряжений заготовки после термообработки, оправка в процессе шлифования может, как перенапрягаться и выгибаться, так и ослабляться в осевом направлении. Такие изменения осевого положения оправки может привести как минимум к ухудшению параметров округлости, осевого биения и шероховатости. В худшем случае могут появиться дефекты рабочей поверхности оправки.

Проблема изменения осевого положения заготовки в процессе обработки может быть решена путем оснащения оборудования адаптивной системой контроля величины усилия осевого закрепления заготовки. Варианты реализации данного решения могут быть и путем создания полностью автоматизированной системы контроля усилия осевого зажима заготовки так и полуавтоматическая система с контролем усилия зажима заготовки оператором. Опыт использования подобной системы на станке 3ЛКС12 показал достаточность использования полуавтоматической системы с контролем усилия зажима оператором.

Литература:

1. Дехтярев В.С., Фролов Я.В. Новый метод построения поперечного профиля рабочей части ручья

калибров станов ХПТ // Теория и практика металлургии. Сб.трудов Национальной металлургической академии Украины №1, 2007,Днепропетровск.-С.25-29.

2. Петраков Ю.В., Пасичник В.А. Система автоматизированной подготовки производства для изготовления оснастки станов холодной прокатки труб / Прогресивні технології і системи машинобудування: Міжнародний збірник наукових праць. Вип.33. – Донецьк: ДонНТУ, 2007.-С.189-200