CS214992B1 - Zařízení pro výrobu oblých polotovarů tvářením kovů - Google Patents

Abstract

Vynález řeší zařízení pro výrobu oblých polotovarů tvářením kovů s vřeteníkem uloženým ve stojanu, na němž je uložen tvářecí válec uspořádaný posuvně ve směru osy vřetena s polotovarem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že nejméně jedno vřeteno s válcem je vzhledem k vřetenu s polotovarem uspořádáno tak, že jejich osy otáčení svírají úhel o velikosti 90° až 180°. Zařízení je opatřeno opěrným prvkem pro uložení polotovaru, vytvořeným jako trn nebo matrice posuvně uložená v rovině válce na opěře vřetena polotovaru. V jiném provedení je zařízení opatřeno dvěma válci působícími současně na polotovar. Vřeteno s válcem je v rovině čelní plochy polotovaru natočeno o úhel maximálně 45°. Vřeteno s válcem je uloženo na vřeteníku v ložiskách umístěných v samostatné skříni a na vřeteníku je uložen mechanismus pro vychylování válce. Tento vychylovací mechanismus je proveden jako pracovní válec.

Description

Vynález se týká zařízení pro výrobu oblých polotovarů tvářením kovů s vřeteníkem uloženým na stojanu a opatřeným nejméně jedním vřetenem, na němž je uložen tvářecí válec, uspořádaný posuvně ve směru osy vřetena s polotovarem.

Jak známo, představují zařízení pro tváření tlakem produktivnější a účinnější způsob výroby polotovarů ve srovnání s jinými zařízeními pro mechanické opracování materiálů, například proti obrábění soustružením. Vysvětluje se to tím, že se při opracování tlakem zmenšuje odpad materiálu třískou.

V současné době je z metod tváření tlakem nejrozšířenějíší kování v zápustkách v podélném i příčném směru a válcování, včetně rozválcování.

Při zápustkovém kování zaujímá styčná plocha mezi nástrojem a polotovarem převážnou část velikosti opracovávané plochy polotovaru nebo jeho příčného průřezu. Proto je ke kování v zápustkách třeba velkých sil, životnost nástroje se zmenšuje a podíl nákladu na nástroj se vzhledem k celkovým nákladům na opracování zvyšuje, u zápustkového kování za studená až o 35 procent. Mimoto je při zápuistkovém kování obtížné zajistit přesně vzájemné přestavování prvků zápustky, důsledkem čehož se při tomto způsobu opracování nedosahuje vyšší přesnosti než 4. až 5. třídy.

Třídu přesnosti opracování je možno zvýšit pomocí nosníku posouvajícího se vratně v zápustce. V těchto zápustkách však zůstává polotovar stejně nepohyblivý, jako u běžných zápustek. Tím, že se polotovar uvede do otáčivého pohybu, je možno přesnost jeho opracování značně zvýšit, jelikož v tomto případě závisí přesnost na tuhosti zařízení a na chybách, k nimž došlo při nastavení a posuvu nástrojů, převážně v rovině jejich posuvu. Při opracování neotáčejících se polotovarů plastickým tvářením, zvláště při kování v zápustkách, závisí přesnost opracování na tuhosti zařízení a na chybě posuvů nástroje, ve dvou rovinách a je proto nižší než při tváření otáčejícího se polotovaru. K těmto známým zařízením, působícím tlakem na otáčející se polotovar, patří zařízení u něhož na otáčející se oblý polotovar působí otáčející se a relativně se posouvající válce, čímž se dosahuje plastického tváření polotovarů až se dosáhne žádoucích rozměrů, přičemž válce působí na polotovar v radiálním směru. Součástí zařízení je vřeteník umístěný na stojanu, na jehož otáčejícím se vřetenu je uložen tvářecí válec, přičemž vřeteník s válcem je uspořádán posuvně vzhledem k polotovaru, podepřenému opěrou a uváděnému do otáčivého pohybu působením válce.

U těchto známých zařízení závisí při radiálním posuvu tuhost systému značnou měrou na tuhosti válce, nacházejícího se uvnitř polotovaru, a je omezena rozměry polotovaru, zvláště jeho vnitřním průměrem, přičemž polotovar se opracovává poměrně podle svého vnitřního průměru. To omezuje použití příčného válcování nebo příčného rozválcování polotovarů s menším vnitřním průměrem. Mimoto se u známého zařízení vkládá jeden z válců dovnitř dutého polotovaru, čímž jsou jeho průměr, tuhost a pevnost omezeny velikostí vnitřního průměru polotovaru. Tím je omezen i sortiment polotovarů, jež mají být na tomto zařízení opracovány.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nejméně jedno vřeteno s válcem je vzhledem k vřetenu s polotovarem uspořádáno tak, že jejich osy otáčení svírají úhel o velikosti 90 až 180°. S podstatou vynálezu souvisí řada dalších význaků. Zařízení podle vynálezu je opatřeno opěrným prvkem pro uložení polotovaru. Tento opěrný prvek je vytvořen jako trn nebo matrice uložená v rovině válce na opěře vřetena polotovaru. V jiném provedení obsahuje zařízení podle vynálezu dva válce, jejichž osa otáčení svírá s osou otáčení polotovaru úhel o velikosti 90 až 180“. Vřeteno s válcem je v rovině čelní plochy polotovaru natočeno o úhel, jehož velikost je maximálně 45°. Vřeteno s válcem je uloženo na vřeteníku v ložiskách umístěných v samostatné skříni, přičemž na vřeteníku je uložen mechanismus kineticky spojený se skříní a s vřeteníkem pro vychýlení válce v rovině procházející jeho osou otáčení a pásmem působnosti válce na polotovar. Mechanismus vychylující válec je proveden jako pracovní válec, jehož pohyblivý prvek je kloubově spojen se skříní vřetena a nepohyblivý prvek je spojen se skříní vřeteníku.

Zařízení podle vynálezu umožňuje rozšíření sortimentu polotovarů pokud jde o jejich tvar, jelikož iprůměr, tuhost a pevnost válce nejsou omezeny průměrem polotovaru. Mimoto tento způsob a zařízení zvyšují třídu přesnosti opracování až na 3+2a, jelikož rozpěrné síly působící v radiálním směru jsou menší než je tomu u známých zařízení, u nichž rozpěrné síly odpovídají zcela velikosti tvářecí síly.

Zařízení podle vynálezu umožňuje výrobu profilovaných součástí s čelním ozubením, jichž se užívá v převodových skříních moderních dopravních prostředků. Opěrným prvkem se zvyšuje stabilita polotovaru při jeho opracovávání, což umožňuje úspěšné opracováni plochých částí, jako například třecích kotoučů, jichž se používá u spojek, a které se na jiných zařízeních velmi těžko opracovávají.

Při působení válce na čelo polotovaru se tento válec vzhledem k ose otáčení polotovaru posouvá, čímž se pásmo působení válce na polotovar účinně rozkládá postupně ve směru od středu k obvodu. Výchylné uspořádání vřetena s válcem v čelní rovině polotovaru zajišťuje větší stabilitu polotovaru v zařízení. Stability polotovaru v zařízení se dosahuje též opěrným prvkem ve tvaru trnu neb,i matrice.

Uspořádáním vřeteníku v ložiskách umístěných ve zvláštních skříních se dosahuje dodatečného zmenšení styčné plochy mezi válcem a polotovarem, a tím i dalšího zmenšení tvářecí síly a zvýšení přesnosti opracování. Zařízením podle vynálezu se dosahuje též rozšíření regulačního rozmezí posuvových rychlostí pásma.

Vynález je dále popsán na příkladech jeho konkrétního provedení podle výkresů, kde značí obr. 1 principiální schéma zařízení pro výrobu oblých, například dutých polotovarů podle vynálezu, obr. 2 podélný řez zařízením pro výrobu polotovarů podle vynálezu působením válce na čelo polotovaru, obr. 3 další obměnu principiálního schématu zařízení podle vynálezu působením válců současně na obě čela polotovaru, obr. 4 podélný řez zařízením podle vynálezu pro výrobu polotovarů současným působením válců na obě čela polotovaru, obr. 5 totéž jako v obr. 4 v pohledu ze strany v řezu, obr. 6 zařízení podle vynálezu, u něhož vřeteno s válcem je dodatečně skloněno, obr. 7 zařízení podle vynálezu s mechanismem vychylujícím válec na počátku tvářecího procesu polotovaru, obr.

totéž jako na obr. 7 na konci tvářecího procesu polotovaru.

Zařízení podle vynálezu sestává ze stojanu 7 (obr. 2), na němž jsou uspořádány dva vřeteníky, z nichž jeden označený vztahovým znakem 8 je nepohyblivý, kdežto druhý, označený vztahovým znakem 9, je proveden za účelem umožnění vzájemného přiblížení vřeteníku při práci zařízení jako pohyblivý. Oba vřeteníky 8, však mohou být v případě potřeby provedeny jako pohyblivé a mohou se při opracovávání polotovaru 1 posouvat proti sobě. Uvnitř vřeteníku 9 je na jeho otáčejícím se vřetenu uspořádán tvářecí válec 10. Ve skříni druhého vřeteníku 8 je umístěno otáčející se vřeteno 11 s vyhazovačem 12 posouvaným pracovním válcem 13. Pracovní válec 13 je spojen s vyhazovačem 12 přes ložiskovou soupravu 14. Vřeteno 11 vřeteníku 8 přitom nese matricí 15, jakož i stupňovitý trn 16 pro polotovar 17. Vřeteno s válcem 10 je vzhledem k vřetenu 11 polotovaru 17 skloněno tak, že mezi osami otáčení „a-a“ a „b-b“ vzniká úhel a 90° do 180° (na obr. 2 se úhel « rovná 90°).

Oblý polotovar 1 (obr. 1) je uspořádán na trnu 2 a je podepřen v oipěře 3, na čela oblého polotovaru 1 působí otáčející se tvářecí válce 4, 5. Přitom je část oblého polotovaru 1 uložena uvnitř přídavného prvku provedeného v podobě matrice 8. Během tváření působí válce 4, 5 na čela polotovaru 1 tak, že v přilehlém pásmu, v němž působí válce 4, 5 na toto čelo, dochází k postupné změně oblého polotovaru 1. Přitom se na oblém polotovaru 1 vytváří úsek „A“, nacházející se uvnitř matrice 6, v níž zůstává průměr polotovaru 1 přibližně stejný jako jeho původní průměr.

Po skončení tváření se válce 4, 5 od polotovaru 1 odsunou a oblý polotovar 1 se stáhne s trnu 2, přičemž opěra 3 se vede podle výkresu doprava.

Za účelem zvýšení stability je polotovar 1 uspořádán v matrici 6 nebo na trnu 2 s přesahem.

Na obr. 3 je znázorněn počáteční okamžik rozválcování polotovaru 1, který má například tvar prstence 18, v němž tvářecí válce působí současně na obě čela polotovaru 1. V tomto případě je prstenec 18 zasunut do matrice 19 a na obě jeho čela dosedají otáčející se tvářecí válce 20 a 21. Přitom je každý z těchto válců 20, 21 uložen vzhledem k prstenci 18 tak, že mezi jejich osami otáčení „a-a“ a „b-h“ vzniká úhel a, rovnající se 90°. K provedení této obměny slouží zařízení znázorněné na obr. 4 a 5.

Zařízení sestává dále ze dvou vřeteníků 22 a 23, z nichž jeden, a to vřeteník 23, provedený jako nepohyblivý, slouží současně jako boční část stojanu 7. Ve vřetenících 22 a 23 jsou uspořádány příslušné otáčející se tvářecí válce 24, 25, působící na polotovary 39 až 51, uložené v matricích 26 až 38.

Po skončení tváření jsou polotovary z matric vytlačovány prvkem, představujícím vyhazovač

52. Zařízení podle vynálezu je dále opatřeno podavačem 53 polotovarů, jakož 1 zařízením 54 dopravujícím matrice 26 až 38 s polotovary 39 až 51 do pracovního pásma. Uvedené prvky jsou uspořádány na stojanu kompaktního tvaru, sestávajícího z horní části 55, dolní části 56 a dvou bočních částí 23 a 57.

V pracovním pásmu zařízení jsou v místě rozválcování uspořádány tvářecí válce 24, 25, provádějící při svém otáčení a po dosednutí tváření polotovarů 39. Válec 24 je uspořádán na vřetenu pohyblivého vřeteníku 22. K témuž vřeteníku 22 je připevněna konzola 58 s vyhazovačem 52, jímž je polotovar 40 vytlačován z matrice 28 posuvem pohyblivého vřeteníku 22, vyvozovaným celkovým pohonem, například pracovními válci 59. Matrice 28 se opírá v okamžiku vytlačování o konzolu 80, připevněnou na nepohyblivém vřeteníku 23 zařízení. Polotovary 40 se vkládají do matrice 28 v poloze 41 podavačem 53. Na obr. 5 je znázorněno v řezu zařízení 54 pro dopravu matric s polotovary z vkládací polohy do pracovní polohy zařízení. Toto zařízení je provedeno jako nekonečný řetěz 54a, mezi jehož články jsou vloženy matrice. Nekonečný řetěz 54a s matricemi je uspořádán v nekonečném žlábku 61, jehož vnitřní plocha tvoří pohybovou dráhu matric s polotovary. Nekonečný řetěz 54a se pohybuje ve smyslu hodinových ručiček pomocí západky 62, nacházející se na pohyblivém prvku pracovního válce 63,

Polotovar je zasouván dovnitř matrice v poloze 41, načež je několika zdvihy pracovního válce 63 zasouván spolu s matricí do nekonečného žlábku 61 a je podáván nejprve do válcovací polohy 39 a poté do polohy 40, v níž jsou polotovary po vyválcování z matric vytlačovány.

Pro průchod tvářecích válců 24 a 25 jsou ve stěnách žlábku 61 provedeny otvory 64 a 65. Za účelem vedení polotovarů při jejich podávání podavačem 53 je boční stěna žlábku 61 opatřena dalším otvorem, v němž je uspořádána vodicí trubka 66.

Za účelem zvětšení styčné délky válců a polotovaru je vřeteno 67 (obr. 6) s tvářecím válcem 68 uspořádáno s možnostmi dodatečného vykyvování v rovině čela polotovaru 69 o úhel (3, který může dosáhnout až 45°. Polotovar 69 je přitom v opěrném prvku 70, přičemž je jako opěry použito, jak je již o tom zmínka výše, matrice 6 (obr. lj. Pro zvýšení stability polotovaru 69 je matrice 6 uspořádána v rovině posuvu válce 4, 5 posuvně, a je proto opatřena pružinou 71. Tato pružina 71 přitlačuje matrici k tvářecím válcům 4 nebo 5, čímž jsou zajištěny stejné rychlosti axiálního posuvu tvářecích válců 4 nebo 5 a matrice '6. V případě, že se opracovávají polotovary rozšířené o přírubu, budou zmíněné rychlosti rozdílné jak pokud jde o velikost, tak i směr, což je zajištěno použitím, například neznázorněného přídavného pracovního válce.

Za účelem snížení tvářecí síly důsledkem zmenšení styčné plochy mezi válcem a polotovarem posune se tvářecí válec 72 (obr. 7 a 8) vzhledem k ose otáčení polotovaru 69, v důsledku čehož pásmo „B“ působení tvářecího válce 72 na polotovar 69 se rozkládá postupně ve směru od středu k obvodu. K provedení tohoto posuvu slouží ústrojí znázorněné na obr.

a 8, přičemž na obr. 7 je znázorněno ústrojí, u něhož pásmo „B“ působení tvářecího válce 72 na polotovar 69 je blíže jeho středu, kdežto na obr. 8 je znázorněno ústrojí, u něhož toto pásmo je blíže obvodu polotovaru. Ostrojí se skládá ze skříně 73, v níž je uloženo vřeteno 67 s tvářecím válcem 72, vřeteník 74 a mechanismus vychylující tento válec 72 v rovině procházející jeho osou otáčení „a-a“ a pásmem „B“ působení tohoto válce 72 na polotovar 69. Přitom je mechanismus spojen se skříní 73 a vřeteníkem 74. Tento mechanismus je proveden jako pracovní válec 75, jehož pohyblivý prvek 76 je kloubově spojen se skříní 73 a nepohyblivý prvek 77 je spojen s vřeteníkem 74.

Zařízení v provedení podle obr. 1 až 3 podle vynálezu pracuje takto:

Ve výchozí poloze je polotovar 17 uložen v matrici 15 na vnitřním trnu 16, načež se při otáčeni válcovacích nástrojů přibližuje tvářecí válec 10 k matrici 15 a k vnitřnímu trnu 16, čímž dochází k vyválcování polotovaru 17. V této fázi se vřeteno 11 otáčí společně s matricí

15, která je v něm umístěna, a s vnitřním trnem 16, avšak otáčení vřetena 11 se nepřenáší na pístnici pracovního válce 13, jelikož mezi touto pístnici a vyhazovačem 12 je uložena ložisková souprava 14.

Po vyválcování se tvářecí válec 10 od matrice 15 a od vnitřního trnu 16 odsune na dostatečně velikou vzdálenost, umožňující vynětí vyválcovaného polotovaru 17, načež provede pracovní válec 13 zdvih doprava, čímž vysune vnitřní trn 16 spolu s vyválcovaným polotovarem 17 přes ložiskovou soupravu 14 a vyhazovač 12 z matrice 15. Poté se vyválcovaný polotovar 17 stáhne s vnitřního trnu 16 a odstraní se z pracovního pásma a po vložení dalšího polotovaru 17 začne nový cyklus tváření polotovaru 17.

Zařízení v provedení znázorněném na obr. 4 a 5 pracuje takto: Po posuvu nekonečného řetězu 54a s matricemi 26 až 38 a polotovary 39 až 51 vpřed o nejbllžší krok provádí pohyblivý vřeteník 22 pracovní pohyb ve směru vyznačeném šipkou na obr. 4. Tvářecí válce 24 a 25 se otáčejí při práci zařízení trvale v opačných směrech, například válec 25 ve smyslu pohybu hodinových ručiček, válec 24 ve smyslu proti pohybu hodinových ručiček. Když se pohyblivý vřeteník 22 přiblíží k nepohyblivému vřeteníku 23, vytlačí se nejprve v poloze 40 vyválcovaný polotovar 39 z matrice 28, a je vytvářen v této poloze tvářecími válci 24 a 25, procházejícími otvory 64 a 65 v nekonečném žlábku 61. Přitom se vnější průměr polotovaru 39 zvětšuje a dosahuje vnitřního průměru matrice 28. Současně s posuvem pohyblivého vřeteníku 22 vpřed posouvá se táhlo podavače 53, který zasune zvláštním otvorem, který je proveden v boční stěně a do něhož je zasunuta vodicí trubka 66, nejbližší polotovar 40 dovnitř matrice 27. Po vyválcování se přisune pohyblivý vřeteník 22 a pracovní válec 63 posune ústrojí pro posuv matric 26 až 38 s polotovary o jeden další krok.

Za účelem sníženi rozměrů zařízení podle vynálezu, zkrácení doby cyklu a kroku posuvu skládá se nekonečný řetěz 54a ze dvou skupin článků s rozličným krokem, například 250 a 75 mm, matrice 26 až 38 jsou uspořádány mezi články s větším krokem, články s menším krokem slouží jako spojovací.

Popsané zařízení dovoluje válcování polotovarů na dvouvřetenových válcovačkách závitů, které jsou v současné době ve strojírenství velmi silně rozšířeny.

Zařízení podle vynálezu v provedení znázorněném na obr. 6 pracuje obdobně, jak bylo shora popsáno. U zařízení v provedení znázorněném na obr. 7 a 8 se současně s posuvem pohyblivého vřeteníku 74, který je proveden obdobně jak je shora popsáno, ještě vychyluje pomocí pracovního válce 75 tvářecí válec 72.

Claims (7)

1. Zařízení pro výrobu oblých polotovarů tvářením kovů s vřeteníkem uloženým ve stojanu, opatřeným nejméně jedním vřetenem, na němž je uložen tvářecí válec uspořádaný posuvně ve směru osy vřetena s polotovarem, vyznačující se tím, že jeho vřeteno s tvářecím válcem je vzhledem k vřetenu s polotovarem uspořádáno vždy tak, že jejich osy otáčení (a-a), [b-b] svírají úhel («) o velikosti 90° až 180°.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že je opatřeno opěrným prvkem (70) pro uložení polotovaru.

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že opěrný prvek (70) je vytvořen jako trn nebo matrice posuvně uložená v rovině tvářecího válce (68) na opěře vřetena (67) polotovaru.

4. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že je opatřeno dvěma tvářecími válci (20, 21), jejichž osa otáčení (a-a) svírá vždy s osou otáčení (b-b) polotovaru úhel (a) o velikosti 90° až 180°

5. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vřeteno [67) s tvářecím válcem (68) je v rovině čelní plochy polotovaru natočeno o úhel (jS), jehož velikost je maximálně 45°.

6. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že vřeteno (67) s tvářecím válcem (72) je uloženo na vřeteníku (74) v ložiskách, umístěných v samostatné skříni (73), přičemž na vřeteníku (74) je uložen se skříní (73) a s vřeteníkem (74) kinematicky spojený mechanismus pro vychylování tvářecího válce (72) v rovině procházející jeho osou (a-a) a pásmem působnosti tvářecího válce (72) na polotovar.

7. Zařízení podle bodu 6, vyznačující se tím, že mechanismus pro vychylování tvářecího válce (72) je proveden jako pracovní válec (75), jehož pohyblivý prvek¹ (70) je kloubově spojen se skříní (73) vřetena (67) a nepohyblivý prvek (77) se skříní vřeteníku (74).