ITTO20130979A1 - Apparecchiatura per la rullatura a freddo di un elemento anulare, in particolare un anello di cuscinetto di rotolamento, e metodo associato - Google Patents

Apparecchiatura per la rullatura a freddo di un elemento anulare, in particolare un anello di cuscinetto di rotolamento, e metodo associato

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ITTO20130979A1
ITTO20130979A1 IT000979A ITTO20130979A ITTO20130979A1 IT TO20130979 A1 ITTO20130979 A1 IT TO20130979A1 IT 000979 A IT000979 A IT 000979A IT TO20130979 A ITTO20130979 A IT TO20130979A IT TO20130979 A1 ITTO20130979 A1 IT TO20130979A1
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IT
Italy
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forming tool
annular
lateral surface
annular blank
axial
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Paolo Colasanti
Stefano Galfre
Stefano Richaud
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Skf Ab
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Description

APPARECCHIATURA PER LA RULLATURA A FREDDO DI UN ELEMENTO ANULARE, IN PARTICOLARE UN ANELLO DI CUSCINETTO DI ROTOLAMENTO, E METODO ASSOCIATO
D E S C R I Z I O N E
Settore Tecnico dell’Invenzione
La presente invenzione è relativa ad una apparecchiatura per formare mediante rullatura a freddo elementi anulari, in particolare per ottenere una superficie radialmente interna di profilo desiderato di anelli di cuscinetti di rotolamento, e ad un relativo metodo di esecuzione utilizzante tale apparecchiatura.
Tecnica Nota
Come è noto, ad esempio da EP1385651 elementi anulari, come gli anelli di un cuscinetto di rotolamento o almeno una parte di essi recante le piste di rotolamento per i corpi volventi, possono venire formati vantaggiosamente per rullatura a freddo, imprimendo un profilo desiderato su un superficie radialmente esterna e/o radialmente interna di uno sbozzato anulare.
Questa operazione viene effettuata serrando radialmente a pacco lo sbozzato anulare tra un mandrino formatore assialsimmetrico inserito assialmente passante all’interno dello sbozzato anulare, ed un utensile o stampo, pure assialsimmetrico, disposto su un asse parallelo a quello del mandrino e che viene portato contro una superficie radialmente esterna dello sbozzato anulare.
Il mandrino reca su una sua superficie laterale radialmente esterna un profilo complementare a, cioè riproducente in negativo, il profilo da realizzare su una superficie laterale radialmente interna dell’elemento anulare da ottenere; in uso, il mandrino viene premuto radialmente contro la superficie laterale radialmente interna dello sbozzato, mentre l’utensile o stampo viene premuto con una sua superficie laterale radialmente esterna contro la superficie radialmente esterna dello sbozzato anulare, mentre entrambi il mandrino e l’utensile o stampo sono portati in rotazione intorno ai propri rispettivi assi, trascinando in rotazione anche lo sbozzato anulare, che si deforma. La superficie laterale radialmente esterna dell’utensile o stampo presenta anch’essa un profilo complementare a quello da formare sull’elemento anulare da ottenere che, durante il processo di formatura, si assottiglia in direzione radiale e si allunga in direzione assiale.
Durante questo processo di formatura per rullatura, in particolare quando uno dei profili da ottenere sull’elemento anulare da formare presenta tratti non cilindrici, si possono verificare, nonostante i mezzi di contrasto assiale normalmente predisposti sul mandrino, piccoli spostamenti assiali dell’elemento anulare in fase di formatura, che possono compromettere la precisione di ottenimento dei profili desiderati.
Sintesi dell’Invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di fornire una apparecchiatura per formare mediante rullatura a freddo elementi anulari, in particolare anelli di cuscinetti di rotolamento, priva degli inconvenienti descritti, che permetta di evitare anche piccolissimi spostamenti assiali dell’elemento in lavorazione, soprattutto all’inizio della lavorazione stessa e che sia al contempo semplice ed economica da realizzare di ridotto ingombro. È anche uno scopo dell’invenzione quello di fornire un metodo per realizzare mediante rullatura, a partire da uno sbozzato anulare, un elemento anulare di profilo radiale prefissato, in particolare un anello di un cuscinetto di rotolamento.
In base all’invenzione vengono dunque forniti una apparecchiatura per formare mediante rullatura a freddo elementi anulari, in particolare anelli di cuscinetti di rotolamento, ed un metodo per realizzare mediante rullatura, a partire da uno sbozzato anulare, un elemento anulare di profilo radiale prefissato, in particolare un anello di un cuscinetto di rotolamento, aventi le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.
Breve Descrizione dei Disegni
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente una vista prospettica in elevazione e di tre quarti anteriore di una apparecchiatura per la rullatura a freddo di elementi anulari, in particolare anelli di cuscinetti di rotolamento, e di una fase del metodo dell’invenzione;
- la figura 2 illustra schematicamente ed in scala ingrandita una vista prospettica di un utensile facente parte della apparecchiatura di figura 1, realizzato secondo l’invenzione;
- le figure 3 e 4 illustrano schematicamente in elevazione un dettaglio della apparecchiatura di figura 1 e dell’utensile di figura 2 prima e dopo l’esecuzione di una fase del metodo dell’invenzione su un elemento anulare da rollare; e
- le figure 5 e 6 illustrano schematicamente due ulteriori fasi del metodo dell’invenzione, alternative tra loro.
Descrizione Dettagliata
Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicata nel suo complesso con 1 una apparecchiatura per formare mediante rullatura a freddo elementi anulari 2 (figure 5 e 6) aventi profilo radiale prefissato, in particolare anelli di cuscinetti di rotolamento, a partire da uno sbozzato 3 anulare (figure 1 e 3).
L’apparecchiatura 1 comprende un mandrino 4 assialsimmetrico rispetto ad un primo asse A ed atto a venire in uso inserito assialmente passante e radialmente all’interno dello sbozzato anulare 3, come è ben illustrato in figura 1; l’apparecchiatura 1 comprende inoltre un utensile formatore 5 assialsimmetrico rispetto ad un secondo asse B, disposto parallelo all’asse A. L’utensile formatore 5 è atto in uso a cooperare radialmente sull’esterno con lo sbozzato anulare 3 in modo che lo sbozzato anulare 3 rimane in uso serrato a pacco tra il mandrino 4 e l’utensile formatore 5, i quali sono rotanti intorno al primo e secondo asse, A e B rispettivamente, come ben illustrato in figura 1, mentre l’utensile formatore 5 applica allo sbozzato 3 una spinta radiale S.
Secondo una disposizione nota, il mandrino 4 deve essere supportato lateralmente, da banda opposta all’utensile 5, da una coppia di rulli di ricezione 6 e 7, illustrati a tratteggio, che ruotano folli intorno ad un asse C e che cooperano con superfici cilindriche 8 e 9 di spallamento del mandrino 4 aventi un medesimo diametro, in modo da non creare in uso, in conseguenza della spinta S, spinte assiali sul mandrino 4. Tra gli spallamenti 8 e 9, il mandrino 4 è delimitato da una superficie laterale radiale 18 che presenta in un piano radiale un profilo longitudinale P che riproduce in negativo il profilo che si vuole ottenere sullo sbozzato 3 per realizzare l’elemento anulare 2 finito, nella fattispecie illustrata, su una superficie radiale interna 10 dello sbozzato anulare 3.
Il mandrino 4 è inoltre supportato folle ed assialmente, in modo noto ed illustrato solo schematicamente per semplicità, da una sede 11 munita di un cuscinetto 12.
Secondo la principale caratteristica dell’invenzione, l’utensile formatore 5 presenta una prima superficie laterale 13 che è rivolta verso il mandrino 4, nella fattispecie illustrata la superficie laterale 13 è una superficie radialmente esterna dell’utensile 5, e che è provvista di una pluralità di risalti o scanalature 14 anulari, che sono coassiali con l’asse B e sono disposti/e tra loro affiancati/e e spaziati/e in direzione assiale.
Con riferimento anche alle figure 3 e 4, i risalti o scanalature 14 sono atti in uso a costituire spallamenti di bloccaggio assiale dello sbozzato anulare 3 imprimendo in uso corrispondenti scanalature o risalti 15 su una seconda superficie laterale 16 dello sbozzato anulare 3, nella fattispecie illustrata una sua superficie laterale radialmente esterna, non appena la superficie laterale 13 dell’utensile formatore 5 viene portata in cooperazione con la superficie laterale 16 dello sbozzato 3 per esercitare la spinta radiale S.
È evidente che la situazione descritta si applica al caso in cui si deve realizzare un profilo radiale prefissato P1 sulla superficie laterale radialmente interna 10 dello sbozzato anulare 3, ad esempio per ricavare le piste di rotolamento dell’elemento anulare 2 finito quanto questo è costituito da un anello esterno di un cuscinetto di rotolamento. È anche evidente che è però possibile realizzare una situazione duale, in cui il profilo prefissato da ottenere P1 sia da realizzare sulla superficie laterale radialmente esterna 16 dello sbozzato anulare 3, ad esempio per realizzare le piste di rotolamento dell’elemento anulare 2 finito quanto questo è costituito da un anello interno di un cuscinetto di rotolamento. In questo caso, il profilo P sarà portato dalla superficie 13 dell’utensile formatore 5, mentre i risalti o scanalature 14 saranno portati/e dalla superficie laterale radiale 18 del mandrino 4.
Secondo l’esempio di attuazione illustrato, la superficie laterale 13 dell’utensile formatore 5 è una superficie cilindrica provvista di una pluralità di risalti anulari 14 radiali aventi profilo in sezione assiale (figure 3 e 4) sostanzialmente triangolare, i quali sono distanziati tra loro in direzione assiale di una quantità maggiore di una larghezza massima W dei risalti 14 ad una loro porzione di radice o di base 19, che è disposta a filo della superficie laterale 13.
La superficie laterale 13 dell’utensile formatore 5 è delimitata tra due spallamenti assiali 19 e 20 dell’utensile formatore 5 definiti da due opposti tratti cilindrici 21,22 di estremità dell’utensile formatore 5 di diametro maggiore di una tratto centrale 23 dell’utensile formatore 5 delimitato dalla superficie laterale 13 e provvisto dei risalti radiali 14.
Inoltre, secondo un ulteriore caratteristica dell’invenzione, il tratto centrale 23 dell’utensile formatore 5, delimitato dalla superficie laterale 13, presenta una lunghezza assiale maggiore di quella dello sbozzato anulare 3 da lavorare e pari a sostanzialmente la lunghezza assiale finale dell’elemento anulare 2 da ottenere.
Secondo una ulteriore fondamentale caratteristica dell’invenzione, infine, i risalti radiali 14 presentano una altezza, misurata in direzione radiale, molto piccola e compresa tra 1 e 2 decimi di millimetro. I risalti 14 producono in uso la formazione di scanalature anulari 15, anch’esse profonde 1 o 2 decimi di millimetro ed assialmente spaziate tra loro, nelle quali i risalti 14 si “piantano” mentre anche lo sbozzato 3 viene trascinato in rotazione dal contatto con il mandrino 4, impedendo pertanto qualsiasi spostamento assiale relativo (indicato dalle frecce crociate in figura 4) tra sbozzato 3 e mandrino 4, fin dal primo istante in cui l’utensile 5 entra in contatto con lo sbozzato 3. Proseguendo la fase di deformazione plastica dello sbozzato 3, questo si assottiglia e si allunga assialmente fino a portarsi contro gli spallamenti 19 e 20, che impediscono qualsiasi ulteriore movimento assiale dello sbozzato 3 in lavorazione.
In base a quanto descritto è evidente che l’invenzione è anche relativa ad un metodo per realizzare mediante rullatura, a partire da uno sbozzato anulare 3, un elemento anulare 2 di profilo radiale P1 prefissato, in particolare un anello di un cuscinetto di rotolamento, comprendente le fasi di:
- introdurre assialmente passante attraverso lo sbozzato anulare 3 e radialmente sull’interno dello sbozzato anulare 3 un mandrino 4 assialsimmetrico rispetto ad un primo asse A intorno al quale il mandrino 4 è girevole; e
- serrare a pacco lo sbozzato anulare 3 tra il mandrino 4 ed un utensile formatore 5 assialsimmetrico rispetto ad un secondo asse B, disposto parallelo al primo asse A ed intorno al quale secondo asse B l’utensile formatore 5 è girevole, in modo che l’utensile formatore 5 va a cooperare radialmente sull’esterno con lo sbozzato anulare 3, mentre il mandrino 4 va a cooperare radialmente sull’interno con lo sbozzato anulare 3 e mentre il mandrino e l’utensile formatore sono portati contemporaneamente in rotazione intorno al primo e secondo asse, A e B rispettivamente, ad esempio mediante mezzi motori 24 noti ed illustrati schematicamente con un blocco per semplicità, portando conseguentemente in rotazione anche lo sbozzato anulare 3.
Il metodo secondo l’invenzione comprende inoltre la fase di formare spallamenti 15 di bloccaggio assiale sullo sbozzato anulare 3 imprimendo su una superficie laterale 16 dello sbozzato anulare 5 una serie di risalti o scanalature anulari 15 mediante una pluralità di scanalature o risalti anulari 14 portati da una superficie laterale 13 dell’utensile formatore 5 o da una superficie laterale 18 del mandrino 4 non appena l’utensile formatore 5 inizia a cooperare con lo sbozzato anulare 3.
La fase di formare spallamenti di bloccaggio assiale 15 sullo sbozzato anulare 3 viene eseguita mediante una prima superficie laterale 13 dell’utensile formatore 5 che è una superficie cilindrica provvista di una pluralità di risalti anulari radiali 14 aventi profilo in sezione assiale sostanzialmente triangolare, i quali sono distanziati tra loro in direzione assiale di una quantità maggiore di una larghezza massima W dei risalti ad una loro porzione di radice o di base 19, che è disposta a filo della superficie laterale 13.
Inoltre, la superficie laterale 13 dell’utensile formatore 5 viene spinta in cooperazione contro una seconda superficie laterale 16 dello sbozzato anulare 3 durante la fase di serraggio a pacco dello sbozzato anulare 3 tra l’utensile formatore 5 ed il mandrino 4 per formare il profilo P1 mediale il profilo complementare P del mandrino 4.
La superficie laterale 13 dell’utensile formatore viene inoltre realizzata delimitata tra due spallamenti assiali 19 e 20 dell’utensile formatore 5 definiti dai due opposti tratti cilindrici di estremità 21,22.
Durante la fase di serraggio a pacco dello sbozzato anulare 3 tra l’utensile formatore 5 ed il mandrino 4 vengono dapprima formati gli spallamenti assiali 15, definiti da scanalature anulari di sezione trasversale triangolare, sulla superficie laterale 16 dello sbozzato anulare 3, mediante i risalti 14 che “incidono” la superficie 16.
Ancora successivamente, viene deformato plasticamente lo sbozzato anulare 3 in modo da assottigliarlo in direzione radiale e allungarlo in direzione assiale fino a portare lo sbozzato anulare 3 in battuta contro gli spallamenti assiali 19,20 dell’utensile formatore 5, mentre il profilo P del mandrino 4 imprime il profilo P1 sullo sbozzato 3. La lunghezza dello sbozzato anulare 3, passa pertanto durante l’operazione di rullatura, da un valore L1 all’inizio dell’operazione ad un valore massimo L2 pari alla distanza assiale presente tra gli spallamenti 19 e 20.
Secondo il metodo dell’invenzione, gli spallamenti di bloccaggio assiale 15 che vengono formati sullo sbozzato anulare 3 presentano una altezza misurata in direzione radiale compresa tra solo 1 e 2 decimi di millimetro.
Ovviamente, l’apparecchiatura ed il metodo di formatura per rullatura descritti comportano che al termine della operazione di rullatura sulla superficie laterale (esterna nell’esempio illustrato) dell’elemento 2 avente profilo P1 rimangono delle “rigature” costituite dalle microscanalature 15. Pertanto il metodo secondo l’invenzione comprende inoltre una fase di asportazione degli spallamenti di bloccaggio assiale 15, cioè delle scanalature 15, eseguita sull’elemento 2 ottenuto, dopo aver rimosso il mandrino 4 e l’utensile formatore 5.
Tale fase di asportazione degli spallamenti di bloccaggio assiale 15 viene eseguita sottoponendo l’elemento anulare 2 sostanzialmente già finito ad una lavorazione della superficie 16 per asportazione di truciolo (figura 6) mediante un utensile 25 o di trafilatura della superficie laterale 16 provvista degli spallamenti di bloccaggio assiale (scanalature) 15 mediante una trafila 26 (figura 5).
In entrambi i casi si ottiene al termine un elemento anulare 2 finito recante il profilo P1 radiale desiderato e delimitato da una superficie laterale 16B opposta al profilo P1 perfettamente priva di rigature, cioè priva delle scanalature 15 che hanno permesso nella fase iniziale della lavorazione per rullatura del profilo P1 di impedire spostamenti assiali indesiderati, seppure relativamente molto piccoli, dello sbozzato anulare 3.
È da notare infine che la lavorazione che deve essere effettuato sulla superficie laterale 16 provvista delle “rigature” o scanalature 15 non è onerosa, in quanto si dovrebbe effettuarla comunque, anche in presenza di una superficie 16 liscia, per rientrare nelle tolleranze dimensionali e geometriche previste per l’elemento anulare 2 finito.

Claims (11)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Apparecchiatura (1) per formare mediante rullatura a freddo elementi anulari (2) aventi profilo radiale prefissato, in particolare anelli di cuscinetti di rotolamento, a partire da uno sbozzato anulare (3), l’apparecchiatura comprendendo un mandrino (4) assialsimmetrico rispetto ad un primo asse (A) ed atto a venire in uso inserito assialmente passante e radialmente all’interno dello sbozzato anulare; ed un utensile formatore (5) assialsimmetrico rispetto ad un secondo asse (B), disposto parallelo al primo asse, ed atto in uso a cooperare radialmente sull’esterno con lo sbozzato anulare in modo che lo sbozzato anulare rimane in uso serrato a pacco tra il mandrino e l’utensile formatore, i quali sono rotanti intorno al primo e secondo asse, rispettivamente; caratterizzata dal fatto che uno tra l’utensile formatore (5) ed il mandrino (4) presenta una prima superficie laterale (13;18) che è rivolta verso l’altro tra l’utensile formatore ed il mandrino e che è provvista di una pluralità di risalti o scanalature anulari (14), che sono disposti/e tra loro affiancati/e e spaziati/e in direzione assiale; i risalti o scanalature (14) essendo atti in uso a costituire spallamenti di bloccaggio assiale dello sbozzato anulare (3) imprimendo in uso corrispondenti scanalature o risalti (15) su una seconda superficie laterale (16) dello sbozzato anulare non appena la prima superficie laterale viene portata in cooperazione con la seconda superficie laterale.
  2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la prima superficie laterale è una superficie laterale cilindrica (13) dell’utensile formatore (5) provvista di una pluralità di risalti anulari (14) radiali aventi profilo in sezione assiale sostanzialmente triangolare, i quali sono distanziati tra loro in direzione assiale di una quantità maggiore di una larghezza massima (W) dei risalti ad una loro porzione di radice o di base (19), che è disposta a filo della prima superficie laterale (13).
  3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che la prima superficie laterale (13) dell’utensile formatore è delimitata tra due spallamenti assiali (19,20) dell’utensile formatore definiti da due opposti tratti cilindrici (21,22) di estremità dell’utensile formatore di diametro maggiore di una tratto centrale (23) dell’utensile formatore delimitato dalla prima superficie laterale (13) e provvisto dei risalti radiali (14).
  4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il tratto centrale (23) dell’utensile formatore, delimitato dalla detta prima superficie laterale, presenta una lunghezza assiale (L2) maggiore di quella (L1) dello sbozzato anulare da lavorare.
  5. 5. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzata dal fatto che i risalti radiali (14) presentano una altezza misurata in direzione radiale compresa tra 1 e 2 centesimi di millimetro.
  6. 6. Metodo per realizzare mediante rullatura, a partire da uno sbozzato anulare (3), un elemento anulare (2) di profilo radiale prefissato, in particolare un anello di un cuscinetto di rotolamento, comprendente le fasi di: - introdurre assialmente passante attraverso lo sbozzato anulare e radialmente sull’interno dello sbozzato anulare un mandrino (4) assialsimmetrico rispetto ad un primo asse (A) intorno al quale il mandrino è girevole; e - serrare a pacco lo sbozzato anulare tra il mandrino ed un utensile formatore (5) assialsimmetrico rispetto ad un secondo asse (B), disposto parallelo al primo asse ed intorno al quale secondo asse l’utensile formatore è girevole, in modo che l’utensile formatore (5) va a cooperare radialmente sull’esterno con lo sbozzato anulare mentre il mandrino (4) va a cooperare radialmente sull’interno con lo sbozzato anulare ed il mandrino e l’utensile formatore sono portati contemporaneamente in rotazione intorno al primo e secondo asse (A,B) rispettivamente, portando conseguentemente in rotazione anche lo sbozzato anulare; caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre la fase di formare spallamenti (15) di bloccaggio assiale sullo sbozzato anulare (3) imprimendo su una superficie laterale (16) dello sbozzato anulare una serie di risalti o scanalature anulari (15) mediante una pluralità di scanalature o risalti anulari (14) portati da una superficie laterale (13) dell’utensile formatore (5) o del mandrino (4) non appena l’utensile formatore inizia a cooperare con lo sbozzato anulare.
  7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la fase di formare spallamenti di bloccaggio assiale (15) sullo sbozzato anulare viene eseguita mediante una prima superficie laterale (13) dell’utensile formatore (5) che è una superficie cilindrica provvista di una pluralità di risalti anulari (14) radiali aventi profilo in sezione assiale sostanzialmente triangolare, i quali sono distanziati tra loro in direzione assiale di una quantità maggiore di una larghezza massima (W) dei risalti ad una loro porzione di radice o di base (19), che è disposta a filo della prima superficie laterale (13); la prima superficie laterale dell’utensile formatore venendo spinta in cooperazione contro una seconda superficie laterale dello sbozzato anulare durante la fase di serraggio a pacco dello sbozzato anulare tra l’utensile formatore ed il mandrino.
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la prima superficie laterale (13) dell’utensile formatore è delimitata tra due spallamenti assiali (19,20) dell’utensile formatore definiti da due opposti tratti cilindrici (21,22) di estremità dell’utensile formatore di diametro maggiore di una tratto centrale (23) dell’utensile formatore delimitato dalla prima superficie laterale e provvisto dei risalti radiali (14); durante la fase di serraggio a pacco dello sbozzato anulare tra l’utensile formatore ed il mandrino venendo dapprima formati gli spallamenti assiali (15) sulla seconda superficie laterale (16) dello sbozzato anulare e successivamente venendo deformato plasticamente lo sbozzato anulare (3) in modo da assottigliarlo in direzione radiale e allungarlo in direzione assiale fino a portare lo sbozzato anulare in battuta contro gli spallamenti assiali (19,20) dell’utensile formatore.
  9. 9. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che gli spallamenti di bloccaggio assiale (15) che vengono formati sullo sbozzato anulare presentano una altezza misurata in direzione radiale compresa tra 1 e 2 centesimi di millimetro.
  10. 10. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 6 a 9, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre una fase di asportazione degli spallamenti di bloccaggio (15) assiale eseguita dopo aver rimosso il mandrino (4) e l’utensile formatore (5).
  11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la fase di asportazione degli spallamenti di bloccaggio assiale (15) viene eseguita sottoponendo l’elemento anulare finito (2) ad una lavorazione per asportazioni di truciolo o di trafilatura della superficie laterale (16) provvista degli spallamenti di bloccaggio assiale (15).
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