Устройство и работа горизонтально-ковочных машин

Горизонтально-ковочные машины предназначены главным образом для изготовления поковок высадкой и прошивкой, т. е. для изготовления таких деталей, как болты, гайки, кольца, втулки, шестерни, ролики, детали, имеющие стержень и утолщение на конце или в середине стержня, с отверстием и без отверстия. Конечно, на ковочной машине можно производить также отрезку поковок от заготовки и обрезку заусенца. За последнее время на этих машинах начали выполнять также гибку и просечку боковых отверстий в поковках. Всякие другие детали более сложной конфигурации на г.к.м. штамповать нельзя.
Горизонтально-ковочные машины имеют производительность большую, чем, например, молоты. На поковки, штампуемые на г.к.м., расходуется меньше металла, и поковка может быть получена более точной и близкой к форме готовой детали.
По своей конструкции горизонтально-ковочная машина имеет сходство с ковочно-штамповочным прессом, положенным горизонтально. Разница состоит в том, что, кроме основного рабочего главного ползуна, машина имеет еще зажимной ползун, предназначенный для зажима заготовки во время штамповки, так как заготовка штампуется не в вертикальном, а в горизонтальном направлении с ее торца. Штамповка производится в штампах, имеющих пуансоны и разъемные матрицы. Одна половина матриц крепится к станине, а другая к зажимному ползуну. Пуансоны закрепляются в главном (высадном) ползуне в специальном пуансонодержателе через державки. Матрицы имеют ручьи, в которых производится штамповка поковок. Штамповщик заготовку подает между матрицами, прижимая ее к неподвижной половине. Горизонтально-ковочная машина работает следующим образом (фиг. 202).

Электродвигатель 1 через ременную передачу и муфту включения с маховиком 2 приводит в движение приводной вал 3, имеющий малую шестерню 15, которая вращает большую шестерню 17, сидящую на коленчатом валу 20. На коленчатом валу укреплен шатун 18, приводящий в движение главный или высадной ползун 19 с рычагом 14. На коленчатом валу насажен еще эксцентрик 21, приводящий в движение боковой ползун 4, а он, передвигаясь вперед, двигает систему рычагов 5,7 и 8, связанную с зажимным ползуном 6. Таким образом, поворот коленчатого вала вызывает поступательные движения бокового и зажимного ползунов и почти одновременно с ними рабочее движение высадного ползуна.
С высадным ползуном через рычаги и ролики связан передний упор 12. При крайнем заднем исходном положении ползунов упор опущен в штамповое пространство машины и находится между пуансоном и матрицей. Как только ползуны начинают двигаться вперед, упор начинает подниматься кверху и выходит из штампового пространства. Если между матрицами положить нагретую заготовку и нажать педаль, то начнет вращаться приводной, а потом коленчатый вал, который двинет вперед боковой, зажимной и высадной ползуны. Зажимной ползун зажмет заготовку между матрицами 9 и 11, а на долю секунды позже высадной ползун пуансоном 13 ударит по торцу заготовки и произведет высадку — штамповку поковки. После высадки происходит обратное движение ползунов, зажимной ползун, отходя, раскрывает матрицы, и кузнец-штамповщик имеет возможность убрать заготовку или переложить ее в другой ручей матрицы.
Машина, как и всякий пресс, имеет холостой и рабочий ход. Холостой ход машины начинается включением только электродвигателя, при этом вращается его шкив и одна половина муфты-маховика. На рабочий ход машина включается при нажатии педали 10. Сжатый воздух, проходящий через механизм педали, устремляется во вторую половину муфты, двигает там поршень, а он в свою очередь толкает имеющиеся в муфте подвижные пластины. Эти пластины соединяются с неподвижными в первой половине муфты, муфта вся начинает вращаться и вращает приводной вал, малую и большую шестерни и коленчатый вал.
Машина имеет еще один очень важный орган — тормоз 16. Он расположен на конце приводного вала рядом с малой ведущей шестерней и действует при помощи сжатого воздуха, также проходящего через механизм педали. При холостом ходе машины лента тормоза затянута и удерживает приводной вал так, что коленчатый вал находится в самом крайнем заднем положении. При нажатии педали сжатый воздух высвобождает ленту тормоза, а тормоз — приводной и коленчатый валы. Если штамповщик нажал педаль и сразу же ее опустил, тормоз и механизм муфты включения позволяет коленчатому валу сделать только один оборот. Если же педаль не отпускать, то сжатый воздух будет свободно проходить через клапаны, имеющиеся в механизме педали, как в муфту включения, так и цилиндр тормоза, и машина будет работать без остановки между ходами, т. е. автоматически.

Горизонтально-ковочная машина имеет прочную и жесткую конструкцию станины. Так же, как в конструкции штамповочных молотов и ковочно-штамповочных прессов, жесткость станины, имеет важнейшее значение для получения высокой точности поковок. Поэтому, во избежание деформации станины при штамповке, в ней предусмотрены сверху массивные стяжные болты.
Для предотвращения износа станины и плоскостей зажимного ползуна правая и левая матрицы крепятся на своих местах через подштамповые плиты: нижнюю, боковую, грудную (фиг. 203). В нижней части матриц имеются шпоночные пазы. Шпонка, закладываемая в них, удерживает матрицы от смещения при обратном ходе высадного ползуна, когда возникают большие силы трения между поковкой и пуансоном. Сверху матрицы крепятся клеммами, пуансоны обычно — в пуансонодержателе через промежуточные державки. Эти державки бывают самой различной конструкции: пуансоны закрепляются в них либо винтами (фиг. 204, а и б), либо клиньями (фиг. 204, в). У всех державок есть одна одинаковая часть — это хвостовик, которым державка удерживается в гнезде пуансонодержателя. Хвостовики закрываются крышками 9 и закрепляются болтами 10 (фиг. 204, г). В табл. 19 приведены данные о некоторых горизонтально-ковочных машинах.



Совсем недавно в кузнице ЧТЗ поломалась огромная станина 7 1/2-дюймовой горизонтально-ковочной машины, что вывело из строя очень дорогой и важный агрегат для штамповки многих крупных деталей трактора С-80. При этом не было обнаружено каких-либо особых ненормальностей в эксплуатации машины: штампы были обычные, крепление их хорошее, штамповщик не сделал каких-либо явных нарушений правил работы на машине, ремонт и уход за машиной были также обычными. Поэтому ни виновника, ни явной причины поломки не найдено.
Такие случаи могут происходить систематически с оборудованием, которое работает в условиях ударной и резко меняющейся нагрузки. Детали этого оборудования и особенно такие, как станина, коленчатый вал, высадной и зажимной ползуны в процессе работы то растягиваются, то сжимаются или изгибаются и скручиваются, причем не спокойно и постепенно, а с ударами или, как говорят, они испытывают динамическую нагрузку. А такие нагрузки приводят к усталости металла, и детали даже крупных размеров, имеющие большую прочность, могут быстро поломаться, несмотря на наличие специальных предохранителей.
Вот почему такое оборудование, как горизонтально-ковочные машины, прессы, молоты, требует к себе исключительного внимания в ремонте, наладке, в обслуживании и эксплуатации.
При ремонте машины изношенные детали не просто должны быть заменены полноценными, что само собой разумеется, но должна быть качественно выполнена сборка этих деталей. He должно допускаться излишних зазоров между трущимися поверхностями, крепление болтами и винтами должно быть прочным, без чрезмерной затяжки. Например, завинтить гайку иногда можно так, что в ней уже возникнут недопустимые напряжения и при появлении ударной нагрузки болт может быстро разорваться. Особое внимание при сборке должно быть уделено установке предохранителей.
Предохранитель — это устройство, предназначенное для предохранения от поломок крупных и ответственных деталей машины. Чаще всего он представляет собой умышленно ослабленную деталь, которая при перегрузке ломается, останавливает машину, предохраняет от поломки основные детали. У многих современных машин такие устройства автоматически выключаются после того, как перегрузка исчезла: таким образом, машина не останавливается и продолжает нормально работать. Другие машины в качестве предохранителей имеют шпильки, которые рвутся при перегрузке. Шпильки могут быть заменены только при остановке машины. Поэтому размеры таких шпилек должны быть подобраны с таким расчетом, чтобы не только предохранять машину от поломок, но обеспечить нормальную работу :на ней, т. е. при незначительных перегрузках шпилька не должна рваться. У некоторых горизонтально-ковочных машин такие предохранительные шпильки устанавливаются в маховике или в одном из рычагов бокового и зажимного ползунов. У многих машин рычаги этих ползунов имеют такую конструкцию, что перегрузка вызывает сжатие мощной пружины, установленной сзади машины. Однако, если рычаги отрегулированы недостаточно точно на возможную перегрузку или если поставлена слабая пружина, то при попадании между матрицами заготовки увеличенного диаметра пружина сожмется до отказа и не предохранит детали машины от поломки. Может сломаться один из рычагов или тяга, удерживающая пружину, а если эти детали выдержат большую нагрузку, то сломается ползун и даже станина. Как раз такой случай и произошел в кузнечном цехе ЧТЗ.
Кузнец-штамповщик этого цеха С.Н. Рогузько, имеющий многолетний стаж работы, говорит, что можно научиться понимать даже на слух, хорошо или плохо воспринимает машина перегрузку. Можно также по наблюдению за работой пружины заметить, что она сжимается даже при отсутствии перегрузки. Это у штамповщика должно вызвать тревогу, так как при перегрузке обязательно что-нибудь сломается или создадутся условия для поломки в дальнейшем. А для этого нужно внимательно прислушиваться к звукам, возникающим в машине. Это поможет своевременно обнаружить мелкие недостатки в работе машины, которые могут привести к крупным поломкам. Например, характерный хрустящий звук указывает на раздробление и поломку роликовых подшипников в узле приводного вала. Необычайно сильный, внезапно возникший гул электродвигателя также характеризует перегрузку.
Что же вызывает перегрузку машины? Перегрузка машины происходит в основном по двум причинам: низкая температура штамповки и увеличенные размеры заготовки. Нужно отметить, что эти же причины часто вызывают и брак поковок. Низкая температура — это значит, что заготовка нагрета до температуры, ниже необходимой для начала ковки, или уже успела остыть в процессе подачи- к машине и штампуется при температуре, ниже необходимой для конца ковки. Перегрузка происходит потому, что машина и ее предохранители рассчитаны на температуру заготовки обычно не ниже 800—1000°. Кузнец должен знать, что если предел прочности стали при температуре 1200° составляет 2,5 кг/мм2, то при температуре 800° этот предел увеличивается до 11 кг/мм2, т. е. в 4,5 раза. Это значит, что усилие для высадки заготовки при такой температуре потребуется в 4,5 раза больше. Кузнец-штамповщик должен внимательно следить за температурой заготовки и не допускать штамповки при температуре ниже 850—900°, особенно это касается тех случаев, когда штамповка ведется от прутка, конец которого нагревается на несколько поковок.
Увеличенные размеры заготовки могут быть по таким причинам: 1) заготовка случайно оказалась по сечению больше, чем требуется по технологическому процессу; 2) заготовка оказалась длиннее, чем требуется, так как упор на машине пружинит, сбит или поврежден. При увеличении размеров в ручей попадает металла больше, чем нужно, и машина перегружается. Кроме того, металл вытекает наружу, образуя толстый заусенец. Если такой заусенец образовался в разъеме матриц, то он может раздвигать блоки матриц, перегружая механизм зажимного и бокового ползунов. Чтобы не допустить всего этого, штамповщик должен аккуратно подавать пруток или штангу до переднего упора, не сбивать его и не ломать, а при работе с задним клещевым или приставным упором смотреть, чтобы заготовка не была чрезмерно длинной.
Перегрузку машины могут вызвать и другие причины — это попадание посторонних предметов в разъем матриц, ослабление крепления матриц или пуансонов. Штамповщик должен следить, чтобы в разъем матрицы не попали его клещи, рычаги и ломики, чтобы не осталось там отштампованных поковок. Нельзя нажимать педаль, не убедившись, что в штамповом пространстве ничего нет, а заготовка правильно, без смещений и перекосов, уложена в ручей. Нужно систематически следить за состоянием крепления пуансонов и матриц, а также упора. Пуансон может сместиться со своего положения и ударить в торец матрицы. Такие случаи чаще всего возможны у пуансонов последних ручьев.
Перегрузку машин, преждевременный выход из строя или поломку ее деталей, а также ненормальную работу, приводящую к браку и снижению производительности, вызывает также недостаточная смазка, особенно направляющих зажимного, бокового, высадного ползунов и коленчатого вала, чрезмерная затяжка тормоза или, наоборот, слабая затяжка, которая приводит обычно к сдваиванию рабочих ходов машины при однократном нажатии педали. Сдваивание — очень опасный недостаток в работе машины, который может вызвать не только крупные поломки, брак, но и травму работающих, так как штамповщик, не ожидая рабочего хода, может не вынуть заготовку из штампового пространства или не успеет ее перенести в следующий ручей. Поэтому штамповщик должен очень внимательно следить за работой машины и регулярно проверять ее состояние. Например, необходимо чаще подходить к нагревающимся частям ее: электродвигателю, фрикционной муфте, тормозу — и ощупыванием рукой установить, не перегрелись ли они. При нормальной работе этих узлов температура не должна превышать 60° (рука терпит). Нужно особо наблюдать, не поломалась ли пружина, зубья шестерни, нет ли утечки воздуха в трубопроводе, не повреждены ли видимые наружные маслопроводные трубки.
Хотя за всем этим обязан следить дежурный слесарь, но поскольку слесарь назначается один на несколько машин, то наблюдение за машиной со стороны штамповщика поможет лучше сохранить машину, предохранить ее от поломок и обеспечить ее высокопроизводительную работу. И кто, как не кузнец-штамповщик, постоянно работающий на машине, лучше, чем дежурный слесарь, сумеет сохранить работоспособность машины на длительный срок.