Летучие ножницы

ОП ИСАНИЕ 854619ИЗОБВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл,В 23 О 25/2 В 23 О 35/00 В 26 О 1/56 Государственный комнтет Опубликовано 15.08.81. Бюллетень30Дата 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, А. М. Резниченко,В. С. Летяев и В. К. Мирошниченко(54) ЛЕТУЧИЕ НОЖНИЦЫИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для резки на ходу профильного проката любой конфигурации.Известны летучие ножницы барабанноготипа 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 Фор.ма 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 высо.те калибров, невозможно. Кроме того, для удовлетворительного соприкосновения по.верхностей разность максимальных радиусов режущих кромок ножей должна быть существенно больше величины перекрытия но.жей 11.Чрезмерное перекрытие ножей и увеличенная разность радиусов режущих кро.мок приводит к следующим недостаткам при работе ножниц. Рез происходит, ког.до ножи на значительный угол еще не доШ- ли до положения максимального перекры,- 15 тия, т, е. при большом угле между радиусамйножей и плоскостью осей вращения ножей (Ф 40 - 45). В результате при резе один конец полосы поднимается ножом на значи.тельную величину, а второй - отклоняется ножом вниз. Так как в этом положении нофа жей вертикальные составляющие линейныхскоростей ножей составляют значительную долю от окружных скоростей, то при высо.кой скорости ножей концы полосы после85 реза резко отбрасываются в поперечном )-, преи, что првди к изгибуполос 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 непосредственно 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 цеперпсндикулярным к Оси полосы, причем уГОл наклона торца зависит от величины этой разности. Известны летучие ножницы, содержащие два параллельных вала, соедиценные 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 ножа 121.Недостаток. данных летучих ножниц состоит в низком качестве реза профильного проката.Цель изобретения - повышение качества реза профильного проката.ПоставЛенная цель достигается тем, что в летучих ножницах, содержащих два параллельных вала, соеди,неццые между собою зубчатой передачей, и ножи, жестко связанные с валами и взаимодействующие между собою, причем режущая кромка одного изножей выполнена по кривой, а режущая кромка второго ножа выполнена по линии пересечения поверхности, совпадаюшей 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 Острь)м углом к поверхности, описываемой режуц 1 ей 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, два параллельных вала 2 и 3, соединенные между собоазубчатой передачей в виде шес;) О 15 Я 2 ЗО 35 4 О 45 терен 4 и 5, и ножи 1 и 7, жестко связанные с валами 2 и 3 посредством державок 8 и 9. Деркавки 8 и 9 выполнены в виде кривошипов. Олин из валов, например вал 3, соединен с приводсм 1 це показан). Державки с ножами 6 и 7 враща)отся в направлении, показашгом на фиг.стрелками, верхняЯ Вращается со скоост)цо и 5 ь нижняя - со скоростью 5)=О).1. Ножи 6 и 7 имен)т передние грани 10 и 1., Взаимо. действующие с разрезаемым профилем. Передние грани представляют собо)о цилицд. ричуские поверхности с образу 1 ощими, расположенными в плоскостях, пергендикуляр. цых осям вращения ножей. Эти поверхности образуют на ножах калибры, Задние гра. ни ножей предстзвля.от собой поверхность 12 верхнего ножа и поверхность 13 ижне. го псжа, которые ь процессе реза скользят по получающейся в результате резании поверхности среза металла Оци также имеют вид цилиндрических новерх)юстен с Ооразуюш и ми, рзс положен цы ми в плоскостях. перпендикулярных осям врзИеи я ножей, под п 1 зямым или острьм Глом к образ 1 О- щим перед 1 их Грдцеи. Пересечения задних и передних Граней нксй Образуют режущие кромки каждого нз ножей.В положении Начала перекрь. Ня режущих кромок во фронГз,)ьно)5 1)росиц)51 режщ 11 Я крол 1 кз ни)ки)еО ИОкс ЛЬЬВГГ. 4) Й режущая кромка верхнего ножа асса составляют замкнуть)й к 1)1,;ур, ил;евший фор му разрезаемого сечения. В Г)рофильно 11 проекции режущие кромки предстзвля)ОГ собой отрезки некоторых линий аЬ 5 гс (фиг. 3).необходимыл 5 и достато Иыл. условием нормального осуп,ествления процесСа РЕЗКИ ЯВЛЯЕТСЯ УСЛОВИЕ (СКОЛЬКЕНИЯ РЕ- жущей кромки ОднОГО ножа Относительно режущей кромки другого ножа. Под выражением скольке 11 ие; рек щих кромок пони ма)от не оько скол ьженис в виях физическоГО ко)такта (тгеИ 1)го), но и движения с зазором между ними при условии, что э 1 ОТ зазор не превы. пает допустимой для данных условий резания величины.Скольжение какой-нибудь поверхности одного ножа относительно поверхности другого для нормального осуществления процесса резания не требуется. Исходя из этого, а также учитывая. что через любу)о пространственную кривую можно провести бесчисленное множество поверхностей, через режуцие кромки ножей можно провести поверхности, представля)ощие собой задние грани этих ножей, и тем самым определить расположение и форму ножей таким образом, что при скольжении режущих кромок во время реза ножи свободцо расходятся, не врезаясь один в другой. Б этом случае прил)енсние чрезмерных перекрытий для ножей с калибрами не требуется, тзк как пововот ножен в процессереза не влияет на скольжение режущих кромок, а следовательно, и на зазор междурежущими кромками.Геометрия ножей полностью определяется двумя факторами: конфигурацией и расположением режущих кромок ножей, а также формой и расположением поверхностейзадних граней ножей. Режущие кромки ножей представляют собой некоторые пространственные кривые, причем одна из этих кривых имеет заданную форму в соответствиис конфигурацией калибра, а форма второй окривой определяется условием обеспечениянепрерывного контакта режущих кромок впроцессе реза и также конфигурацией калибра.Непрерывный контакт режущих кромокили скольжение одной режущей кромкипо другой достигается за счет расположения режущей кромки одного из ножей наповерхности, описываемой при вращенииножей режущей кромкой второго ножа вовращающейся системе координат, неподвиж- .оно связанной с первым ножом, т. е. на поверхности, описываемой в относительномдвижении вокруг первого ножа режущейкромкой 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 ивторой поменять местами.На фиг. 5 поверхность 14 описана режущей кромкой нижнего ножа 7 в относительном движении ее относительно ножа 6 прн одновременном вращении обоихножей вокруг своих осей 0101 и 00 в направлениях, указанных стрелками. Образование поверхности 14 можно представить 35следуюцим образом. Всей системе, т. е. ножницам в целом, придается вращение вокругоси 0101 со скоростью, равной скорости ььно направленной противоположно. В этомслучае нож 6 становится неподвижным, анож 7 вращается относительно некоторойпромежуточной оси со скоростью 01+ ир,.Режущая кромка аЬЬа при этом описываетповерхность 4, Режущая кромка верхнегоножа асса представляет собой линию пересечения поверхности 14 с поверхностью 1 Окалибра, 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 окромка второго ножа находится с помощьювычислений или геометрических построений.На фиг. 6 показаны только режущие кромки ножей в положении начала перекрытияих на фиг. 7 изображены те же режущиекромки, но в другой (фронтальной) проекции. Предположим, что режущая кромка аЬЬа нижнего ножа задана с помощьютекущих координат в системе координат хуг,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 аЬЬа нижнего ножа в своем движении относительно верхнего ножа описывает некоторую кривую, Геометрическое место этих кривых представляет собой поверхность 14 (фиг. 5).Так как режущая кромка асса представляет собой пересечение поверхности 14 с поверхностью 1 О калибра, то каждая точка режуцей кромки асса верхнего ножа представляет собой пересечение соответствующих этой точке кривой и образуюгцей поверхности О. Например, некоторой произвольной точке гп режущей кромки аЬЬа на фиг. 6 и 7 с координатами х, У и г соответствует на режущей кромке асса точка и, представляющая собой точку пересечении кривой гпп с образующей пр, Координаты точки п в системе координат ХУ 2, подобной системе хуг, но связанной с осью вращения 01 верхнего ножа, можно определить так.же, не прибегая к построению кривой. Так как точки гп и и расположены в одной плоскости, параллельной плоскости Х(фХОУ), то 2=а.Величина координаты У 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 гп и и должны совместиться. На фиг. 6 показано положение отрезков, представляющих координаты ху и ХУ после поворота нижнего ножа на угол р(верхний нож при этом повернется на уголф, Спроектировав эти отрезки на осн х (Х) н у(У), получим уравнениях ви цН-усов р)-Хв)п н- Усов(у А х соя р - увп 1 р - (Хсов р - Увп ф =Огде А - расстояние между осями враще ния ножей.В этих уравнениях имеются две неизвестные величины, угол р и искомая координа.та Х, поэтому они решаются однозначно.Второй фактор, определяющий геомет рию ножей, расположение и форма задних граней ножей. Задние грани обоих ножей представляют собой цилиндрические по.верхности. 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 точ. ку режущей кромки) на некоторый угол, например на угол а (фиг. 5). Величина этого угла выбрана таким образом, чтобы в любом положении ножа 6 в пределах зоны перекрытия ножей тело ножа 6 не пересе иялось поверхностью 14. В этом случае обес. печивается свободный поворот ножей в зоне перекрытия без врезяния одного ножа в другой. В положении начала перекрытия ножи или, точнее, их задние грани расположенц по отношению к вертикали под некоторыми углами В и,рн (см. фиг. 3), которые выбраны исходя из приведенных выше условий. Профили цилиндрических Мове)гхностей задних граней 12 и 13 но. жей в сечениях, перпендикулярных обраЬующим этих поверхностей, зависят от конфигураций режущих кромок и величин углов фи ф.Так кяк эти профили в боль. шинстве случаев получаютсп в виде некоторых кривых, весьма сложных для выполнения, то целесообразно для упрощения обработки ножей аппроксимировать их более простыми элементами, я именно Лугами окружностей и Отрезками прямых. При этом в результате отклонений яппроксимировднных профилей от расчетных между режущими крбмкамн ножей появляется зазор, который должен быть в пределах допустимого. После аппроксимации поверхности задних граней ножей выполнены я виде комбинации ,чястков цилиндрических поверхностей с пдпвявляю.цими в виде окруж ности и участков плоскостей.Ножницы работают следующим образом.Ножи 6 и 7 (фиг, 1 и 2) вместе с державкями 8 н 9, валами 2 и 3 и шестер.нями 4 и 5 врмцяются вокруг осей О и О, В положении начала перекрытия режущих кромок ножи захватывают профиль ПРИ ЭГОМ РЕ РУгЦИЕ КРОа,:КИ НОЖЕЙ ОХВДтф.дают разрездемыи металл со всех сторон.Начиняя с этого положения при дальней ием врдщении но кей режущие кромки п ъ рекрывяют одна другую и начинается рез.В процессе реза по мере перекрытия ножей режущие кромки скользяг (с учетом зазора между ними) Одна по другой, д ножи поворачиваются один относи тельно другого и не мешают один логому так кдк 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 Ь и с на фиг. 3 и 4), перекрывают одна другую,КаЧественная резка осуществима прИлюбой величине перекрытия ножей, обес.йечивяющей минимальное положительное перекрытие во всех точках контура сечения. Отсюда следует, что летучие ножницы с подобными ножами не имеют ограниче.ний в скорости, и применение их на прокатных станах позволит увеличить скорости прокатки и улучшить качество продукции.Фориула изобретенияЛетучие ножницы, содержащие два параллельных вала, связанные между собоюзубчатои передачей, и ножи, жестко связанные с валами и взаимодействующие меж.ду собою,причем режущая кромка одногоиз ножей выполнена по кривой, а режущаякромка второго ножа выполнена по линииБ пересечения поверхности, совпадающей с егопередней гранью, с поверхностью, описываемой режущей кромкой первого ножа относительно неподвижного второго ножа,отличающиеся тем, что, с целью повышениякачества реза профильного проката, ноживыполнены с калибрами, а задняя граньвторого ножа расположена под острым углом к поверхности, описываемой режущейкромкой первого ножа относительно неподвижного второго ножа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР212014, кл. В 23 О 25/12, 1966.2, Авторское свидетельство СССР по заявке2565762/25-27, кл. В 23 В 25/12, 1978ФО прототип) .854619 Фаа 7 Составитель Л. ЩепнинзТехред А Бойкас Корректор В. СинТираж ИЗГосударственного комитетаелам изобретений и открытиАсква, Ж - 3 б, Раушскзя наб., д. 4/5аПатенть, г. Ужгород, ул. Проектнан, 4 Редактор М. Бандура Закаэ 6 ЬУ 4 ИУ ВНИИПИ по 113035, М Филиал ППП