PL219296B1

PL219296B1 - Rotary crimping method with three rolls of products with internal threads

Info

Publication number: PL219296B1
Application number: PL398724A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Pater; Janusz Tomczak; Jarosław Bartnicki
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2015-04-30
Also published as: PL398724A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób obciskania obrotowego trzema rolkami wyrobów z gwintami wewnętrznymi, zwłaszcza drążonych odkuwek osiowosymetrycznych z wewnętrznymi występami w kształcie linii śrubowej.The subject of the invention is a method of rotating three rolls of products with internal threads, in particular hollow axisymmetric forgings with internal projections in the shape of a helical line.

Dotychczas znane i stosowane są metody wytwarzania gwintów wewnętrznych, z których do najczęściej spotykanych zalicza się metody obróbki ubytkowej - frezowanie, toczenie, szlifowanie oraz nacinanie gwintownikami, gdzie ukształtowanie zarysu gwintu wewnętrznego jest efektem zdjęcia kolejnych warstw materiału przez narzędzia jedno lub wieloostrzowe. Szczegółowo procesy obróbki ubytkowej gwintów wewnętrznych opisano w książce autorstwa Kaczmarek J. „Podstawy obróbki wiórowej, ściernej i erozyjnej”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997 r. Procesy obróbki ubytkowej gwintów, zwłaszcza wewnętrznych należą do jednych z trudniejszych metod kształtowania, które charakteryzują się niewielką wydajnością. W związku z tym koszty wytwarzania tego typu elementów są stosunkowo wysokie. Dodatkowo w wyniku zdjęcia kolejnych warstw materiału zwiększają się straty materiałowe oraz obniża się wytrzymałość elementu.So far, the methods of producing internal threads are known and used, the most common of which are machining methods - milling, turning, grinding and cutting with taps, where the shaping of the internal thread outline is the result of removing subsequent layers of material by single or multi-edge tools. The machining processes of internal threads are described in detail in the book by Kaczmarek J. "Basics of machining, abrasive and erosive machining", Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warsaw 1997. low efficiency. Therefore, the production costs of such elements are relatively high. In addition, as a result of removing subsequent layers of material, material losses increase and the strength of the element decreases.

Znane i stosowane są również metody plastycznego kształtowania wewnętrznych zarysów śrubowych, których charakterystykę opisano w książce autorstwa Turno A., Romanowski M., Olszewski M. „Obróbka plastyczna kół zębatych”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1973 r. Do najczęściej spotykanych metod plastycznego kształtowania śrubowych profili wewnętrznych autorzy zaliczają, między innymi procesy kucia, wyciskania, przepychania, wgniatania oraz zgniatania na kowarkach. Opisane w książce procesy przepychania i wgniatania polegają na ukształtowaniu wewnętrznego zarysu w wyniku przepchnięcia przez wstępnie przygotowany otwór w półfabrykacie narzędzia o zarysie gotowego wyrobu. Natomiast wytwarzanie wewnętrznych zarysów śrubowych w procesie zgniatania na kowarkach rotacyjnych polega na kształtowaniu wyrobów na trzpieniu w wyniku cyklicznego uderzania w półfabrykat obrotowymi kowadłami. Przy czym trzpień posiada na powierzchni ukształtowany profil śrubowy i po procesie kształtowania jest on wykręcany z wyrobu. Metoda zgniatania na kowarkach odznacza się dużą dokładnością kształtowanych wyrobów.Methods of plastic shaping of internal screw contours are also known and used, the characteristics of which are described in the book by Turno A., Romanowski M., Olszewski M. "Plastic processing of gear wheels", Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warsaw 1973. The most common plastic methods of shaping internal screw profiles, the authors include, among others, the processes of forging, extruding, pushing, indenting and crushing on swaging machines. The processes of pushing and indenting described in the book consist in shaping the internal outline by pushing through a pre-prepared hole in the tool blank with the outline of the finished product. On the other hand, the production of internal screw contours in the process of crushing on rotary swaging machines consists in shaping the products on a mandrel as a result of cyclically hitting the blank with rotating anvils. The pin has a shaped screw profile on its surface and after the shaping process it is unscrewed from the product. The method of crushing on swaging machines is characterized by high accuracy of the shaped products.

Znane i stosowane są również metody walcowania i wygniatania gwintów wewnętrznych, które opisano w książce autorstwa Łyczko K. „Technologia narzędzi i wygniatania gwintów wewnętrznych”, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1999 r. Opisane w książce metody polegają na kształtowaniu plastycznym gwintów wewnętrznych za pomocą specjalnych głowic. Podczas walcowania głowica wykonuje względem przedmiotu obrabianego ruch śrubowy z posuwem równym skokowi gwintu. Rolki robocze ułożyskowane w korpusie głowicy obracają się pod działaniem sił tarcia. Powierzchnia robocza rolki składa się z części wejściowej - stożkowej oraz części kalibrującej - walcowej lub posiadającej odpowiednio skorygowany kształt, co jest konieczne przy walcowaniu gwintów o dużych kątach wzniosu, np. wielokrotnych. Na całej części roboczej wykonane są rowki pierścieniowe. Osie rolek są skręcone względem osi głowicy pod kątem zbliżonym do kąta wzniosu linii śrubowej walcowanego gwintu.Methods of rolling and forming internal threads are also known and used, which are described in the book by Łyczko K. "Technology of tools and internal thread forming", Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1999. heads. During rolling, the head performs a helical movement relative to the workpiece with a feed equal to the thread pitch. The working rollers mounted in the head body rotate under the action of frictional forces. The working surface of the roll consists of an input part - conical and a calibrating part - cylindrical or having a properly corrected shape, which is necessary when rolling threads with large inclination angles, e.g. multiple. There are annular grooves on the entire working part. The axes of the rollers are twisted with respect to the axis of the head at an angle close to the helix angle of the rolled thread.

Z polskiego zgłoszenia patentowego numer P.392275 znany jest sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych, który polega na kształtowaniu półfabrykatu w postaci tulei lub odcinka rury między trzema obracającymi się narzędziami. Przy czym jedno z narzędzi lub wszystkie narzędzia przemieszczają się dodatkowo w kierunku osi półfabrykatu, wprawiając go w ruch obrotowy i redukują kolejne stopnie odkuwki kształtowanego wałka wielostopniowego. Cechą charakterystyczną procesu jest odwzorowanie zarysu narzędzi na zewnętrznej powierzchni odkuwki, w wyniku czego następuje redukcja przekroju i wzrost grubości ścianki wyrobu.From the Polish patent application number P.392275, a method of rotary crimping of hollow products is known, which consists in shaping a blank in the form of a sleeve or a pipe section between three rotating tools. One of the tools or all the tools additionally move towards the axis of the blank, setting it into rotation and reducing the successive steps of the forging of the shaped multi-stage shaft. A characteristic feature of the process is the mapping of the outline of the tools on the outer surface of the forging, as a result of which the cross-section is reduced and the wall thickness of the product increases.

Istotą sposobu obciskania obrotowego trzema rolkami wyrobów z gwintami wewnętrznymi, zwłaszcza drążonych odkuwek osiowosymetrycznych z wewnętrznymi występami w kształcie linii śrubowej jest to, że półfabrykat w kształcie tulei umieszcza się przed trzema jednakowymi narzędziami w kształcie rolek oraz przed trzpieniem gwintowanym, na powierzchni którego znajdują się śrubowe występy, przy czym trzpień gwintowany znajduje się pomiędzy trzema narzędziami, następnie narzędzia wprawia się w ruch obrotowy w tym samym kierunku i z taką samą prędkością, zaś półfabrykat wprawia się w ruch postępowy ze stałą prędkością w kierunku narzędzi oraz trzpienia gwintowanego, w wyniku czego wprawia się półfabrykat w ruch obrotowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do ruchu obrotowego narzędzi i redukuje się średnicę zewnętrzną półfabrykatu, w wyniku czego kształtuje się wewnętrzne występy śrubowe w półfabrykacie na trzpieniu gwintowanym, przy czym stosunek prędkości postępowej półfabrykatu do jego prędkości obrotowej jest równy skokowi kształtowanego gwintu, następnie po osiągnięciu przez półfabrykat położenia końcowego, wyłącza się ruch postępowy półfabrykatu i jednocześnie przełącza się na przeciwnyThe essence of the three-roller rotary crimping method of products with internal threads, especially hollow axisymmetric forgings with helical-shaped internal projections, is that the sleeve-shaped blank is placed in front of three identical roll-shaped tools and in front of the threaded pin on the surface of which there are screw-shaped projections, the threaded pin is positioned between three tools, then the tools are rotated in the same direction and at the same speed, and the blank is set in translation at a constant speed towards the tools and threaded pin, thereby driving the blank rotates at a constant speed in the opposite direction to the rotation of the tools and the outer diameter of the blank is reduced, as a result of which the internal screw projections in the blank are formed on the threaded pin, the ratio of the translational speed of the blank to its p the rotational speed is equal to the pitch of the threaded thread, then after the blank reaches its final position, the translational movement of the blank is turned off and at the same time it is switched to the opposite

PL 219 296 B1 kierunek obrotów narzędzi, w wyniku czego wprawia się ukształtowany wyrób w ruch obrotowy ze stałą prędkością oraz ruch postępowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do narzędzi i wykręca się ukształtowany wyrób z trzpienia gwintowanego.The direction of rotation of the tools, whereby the shaped article is rotated at a constant speed and the traversing movement at a constant speed away from the tools, and the shaped article is twisted out of the threaded shank.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na kształtowanie plastyczne osiowosymetrycznych odkuwek drążonych z wewnętrznymi występami w kształcie linii śrubowych. Ukształtowane plastycznie gwinty posiadają korzystniejszą strukturę wewnętrzną w stosunku do gwintów wytwarzanych metodami obróbki ubytkowej, dzięki czemu wytrzymałość wytwarzanych w ten sposób elementów jest znacznie wyższa. Kolejnym korzystnym skutkiem wynalazku jest jego uniwersalność, polegająca na wykorzystaniu jednego komplety narzędzi obrotowych do kształtowania różnych wyrobów. Dodatkowo prosta konstrukcja narzędzi powoduje, że koszty wdrożeniowe są stosunkowo niewielkie, co czyni proces opłacalnym nawet w przypadku produkcji małoseryjnej.An advantageous effect of the invention is that it allows the plastic forming of axisymmetric hollow forgings with internal projections in the shape of helical lines. Plastic-shaped threads have a more favorable internal structure in relation to threads produced by machining methods, thanks to which the strength of the elements produced in this way is much higher. Another advantageous effect of the invention is its versatility, consisting in the use of one set of rotary tools for shaping various products. In addition, the simple design of the tools means that the implementation costs are relatively low, which makes the process profitable even in the case of small-lot production.

Wynalazek, został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z przodu narzędzi i półfabrykatu w początkowym etapie procesu, fig. 2 - przekrój A - A poprowadzony przez narzędzie i półfabrykat w początkowym etapie procesu, fig. 3 - początek procesu w przekroju cząstkowym izometrycznym, fig. 4 - koniec procesu w widoku z przodu wraz z narzędziami i ukształtowanym wyrobem, fig. 5 - przekrój B - B poprowadzony przez narzędzie i ukształtowany wyrób w końcowym etapie procesu, fig. 6 - koniec procesu obciskania w przekroju cząstkowym izometrycznym, zaś fig. 6 - przekrój cząstkowy izometryczny narzędzi i ukształtowanego wyrobu po wykręceniu wyrobu z trzpienia gwintowanego.The invention has been presented in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a front view of the tools and the blank in the initial stage of the process, fig. 2 - section A - A through the tool and the blank in the initial stage of the process, fig. 3 - the beginning of the process in partial isometric section, Fig. 4 - end of the process in front view with tools and shaped product, Fig. 5 - section B - B through the tool and shaped product in the final stage of the process, Fig. 6 - end of the crimping process in isometric partial section, and Fig. 6 - isometric partial section of tools and shaped product after unscrewing the product from the threaded pin.

Sposób obciskania obrotowego trzema rolkami wyrobów z gwintami wewnętrznymi, zwłaszcza drążonych odkuwek osiowosymetrycznych z wewnętrznymi występami w kształcie linii śrubowej polega na tym, że półfabrykat 3 w kształcie tulei umieszcza się przed trzema jednakowymi narzędziami 1a, 1b i 1c w kształcie rolek oraz przed trzpieniem 2 gwintowanym, na powierzchni którego znajdują się śrubowe występy, przy czym trzpień 2 gwintowany znajduje się pomiędzy trzema narzędziami 1a, 1b i 1c, następnie narzędzia 1a, 1b i 1c wprawia się w ruch obrotowy w tym samym kierunku i z taką samą prędkością ni, zaś półfabrykat 3 wprawia się w ruch postępowy ze stałą prędkością V w kierunku narzędzi 1a, 1b i 1c oraz trzpienia 2 gwintowanego, w wyniku czego wprawia się półfabrykat 3 w ruch obrotowy ze stałą prędkością n₂ w kierunku przeciwnym do ruchu obrotowego narzędzi 1a, lb i 1c i redukuje się średnicę zewnętrzną półfabrykatu 3, w wyniku czego kształtuje się wewnętrzne występy śrubowe w półfabrykacie 3 na trzpieniu 2 gwintowanym, przy czym stosunek prędkości V postępowej półfabrykatu 3 do jego prędkości obrotowej n₂ jest równy skokowi kształtowanego gwintu, następnie po osiągnięciu przez półfabrykat 3 położenia końcowego, wyłącza się ruch postępowy półfabrykatu 3 i jednocześnie przełącza się na przeciwny kierunek obrotów narzędzi 1a, lb, 1c, w wyniku czego wprawia się ukształtowany wyrób 4 w ruch obrotowy ze stałą prędkością n₂ oraz ruch postępowy ze stałą prędkością V w kierunku przeciwnym do narzędzi 1a, 1b, 1c i wykręca się ukształtowany wyrób 4 z trzpienia 2 gwintowanego.The method of rotary crimping with three rolls of products with internal threads, in particular hollow axisymmetric forgings with internal projections in the shape of a helical line, consists in placing a sleeve-shaped blank 3 in front of three identical roll-shaped tools 1a, 1b and 1c and in front of a threaded pin 2 , on the surface of which there are helical projections, the threaded pin 2 is positioned between the three tools 1a, 1b and 1c, then the tools 1a, 1b and 1c are rotated in the same direction and at the same speed than, and the blank 3 is set in translation at a constant speed V in the direction of the tools 1a, 1b and 1c and the threaded spindle 2, whereby the blank 3 rotates at a constant speed n ₂ in the opposite direction to the rotation of the tools 1a, 1b and 1c and the outer diameter of the blank 3 is reduced, as a result of which the internal screw projections are formed in the blank 3 on three a threaded stem 2, the ratio of the translational speed V of the blank 3 to its rotational speed n ₂ is equal to the pitch of the threaded thread, then after the blank 3 reaches its final position, the translational movement of the blank 3 is turned off and at the same time it is switched to the opposite direction of rotation of tools 1a, 1b, 1c, whereby the shaped product 4 is rotated at a constant speed n ₂ and traversing at a constant speed V in the opposite direction to the tools 1a, 1b, 1c and the shaped product 4 is twisted from the threaded pin 2.

Claims

Patent claim

A method of rotary crimping with three rolls of products with internal threads, especially hollow axisymmetric forgings with internal projections in the shape of a helix, characterized in that the sleeve-shaped blank (3) is placed in front of three identical tools (1a), (lb) and (1c) in the shape of rollers and in front of the threaded pin (2) on the surface of which there are screw projections, the threaded pin (2) being between three tools (1a), (1b) and (1c), then tools (1a), ( 1b) and (1c) are rotated in the same direction and at the same speed (ni), and the blank (3) is set to translate at a constant speed (V) in the direction of the tools (1a), (lb) and (1c) and the threaded spindle (2), as a result of which the blank (3) rotates at a constant speed (n ₂ ) in the opposite direction to the rotation of the tools (Ia), (lb) and (lc) and reduces the outer diameter of the blank (3), as a result of which it is shaped internal screw projections in the blank (3) on the threaded shank (2), where the ratio of the _{translational speed (V) of the blank (3) to its rotational speed (n 2} ) is equal to the thread pitch, then after the blank (3) has reached the position end, the translational movement of the blank (3) is switched off and at the same time the opposite direction of rotation of the tools (1a), (1b), (1c) is switched, as a result of which the shaped product (4) is rotated at a constant speed (n ₂ ) and a constant velocity traversing movement (V) in the opposite direction to the tools (1a), (1b), (1c) and the shaped product (4) is unscrewed from the threaded spindle (2).