PL220175B1 - Głowica do walcowania gwintów zewnętrznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica do walcowania gwintów, z samoczynnym lub wymuszonym otwieraniem i wymuszonym zamykaniem, zwłaszcza długich śrub na prętach i rurach, zwłaszcza cienkościennych, mocowana na urządzeniu zapewniającym ruch obrotowy, korzystnie na obrabiarkach skrawających a w szczególności na tokarkach.

Znane z opisów patentowych polskich nr 134 995 i 149 644 głowice do walcowania gwintów z samoczynnym otwieraniem i wymuszonym zamykaniem, zawierające sprzęgło jednostopniowe, rolki walcujące i mechanizm zębaty do regulacji średnicy podziałowej walcowanego gwintu, budowane są jako obrotowe lub nieobrotowe, zawierają dwie lub trzy rolki walcujące oraz wyposażone są w chwyt do mocowania głowicy w imaku nożowym lub w szczękach uchwytu tokarki. Rolki walcujące posiadają trzy części: wprowadzającą, kalibrującą i wyprowadzającą. Każda z tych części posiada pierścienie o różnej geometrii. Zarysy pierścieni w części wprowadzającej i wyprowadzającej są rozmieszczone wzdłuż tworzącej stożka pochylonej pod stałym kątem. Zarys pierścieni, począwszy od rolki pierwszej do trzeciej, jest na każdej kolejnej rolce przesunięty o 1/3 skoku gwintu w stosunku do zarysu rolki poprzedniej. Obniżenia zarysu z obu stron rolki tworzą strefę wygniatania. Po zużyciu się stożków wygniatających w komplecie z jednej strony, przekłada się rolki na odwrotną stronę zachowując ich odpowiednią kolejność, zgodną z kierunkiem skrętu linii śrubowej. Sprzęgło i mechanizm zębaty znajdują się za rolkami walcującymi. Głowice te są przeznaczone do walcowania gwintów o małym skoku, najczęściej poniżej 4 mm, na prętach o małej długości. Natomiast nie nadają się do walcowania długich gwintów o dużym skoku oraz na rurach, zwłaszcza cienkościennych.

Znana głowica zawiera rolki walcujące łożyskowane tocznie na osiach mimośrodowych, które sprzężone są między sobą przez koła zębate. Mechanizm zębaty spełnia dwa zadania. Pierwsze, to regulacja promieniowego położenia rolek w czasie pracy dla uzyskania żądanej wartości średnicy podziałowej gwintu. Jest to możliwe przez obrót tarcz oraz związanych z nimi części o niewielki kąt względem korpusu po zwolnieniu nakrętek. Zadanie drugie - to otwieranie i zamykanie głowicy. Podczas walcowania gwintu śruba przesuwa się wzdłuż osi między rolkami głowicy. Gdy czoło śruby zetknie się ze zderzakiem, chwyt przestanie się przesuwać względem śruby, podczas gdy korpus przesuwa się dalej powodując rozłączenie się sprzęgła kłowego utworzonego przez elementy korpusu i chwytu. Korpus pod działaniem napiętej sprężyny spiralnej obróci się względem chwytu o kąt 30-50°, co spowoduje odtaczanie się kół obiegowych i osi mimośrodowych, przez co rolki walcujące odsuwają się od wykonanego gwintu. W tym stanie, bez konieczności zmiany kierunku obrotów, głowicę szybkim ruchem wycofuje się w położenie wyjściowe i zamyka się ją, obracając rękojeścią korpus względem chwytu, do zazębienia się sprzęgła kłowego.

W głowicy według wynalazku mechanizm zębaty i sprzęgło dwustopniowe umieszczone są przed rolkami walcującymi. W mechanizmie zębatym, koło zębate środkowe jest osadzone ślizgowo w tarczy oraz jest połączone, za pomocą sprzęgła dwustopniowego, z pokrywą górną. Położenie pokrywy górnej względem tarczy ustala się, najkorzystniej za pomocą nakrętek. W sprzęgle dwustopniowym pierwszy jego stopień, najkorzystniej kłowy, połączony jest z drugim stopniem, najkorzystniej kłowym, za pomocą członu przesuwnego.

Korzystną cechą wynalazku jest to, że osadzone obrotowo na osiach mimośrodowych rolki walcujące posiadają przynajmniej dwie części: wprowadzającą i kalibrującą, a najkorzystniej trzy części: wprowadzającą, kształtującą i kalibrującą. Każda z tych części posiada przynajmniej po jednym pierścieniu, korzystnie o różnej geometrii. Promienie pierścieni kolejnych rolek są większe o wartość, korzystnie zmniejszającą się w kierunku obrotu przedmiotu. Zarysy pierścieni w części wprowadzającej i kształtującej są rozmieszczone wzdłuż linii, najkorzystniej linii krzywej względem zarysu części kalibrującej. Zarys pierścieni, począwszy od rolki pierwszej do ostatniej, jest na każdej kolejnej rolce przesunięty o l/n skoku gwintu w stosunku do zarysu rolki poprzedniej, gdzie n jest liczbą rolek. Po zużyciu się zarysów pierścieni w strefie wygniatania w komplecie z jednej strony, przekłada się rolki na odwrotną stronę zachowując ich odpowiednią kolejność, zgodną z kierunkiem skrętu linii śrubowej. Promienie kolejnych pierścieni i ich zarys jest dobierany tak, aby zapewnić stały przyrost siły walcowania w kolejnych fazach oddziaływania na kształtowany zarys gwintu pierścieni kolejnych walców, co przyczynia się do wzrostu jakości gwintu i do zwiększenia trwałości rolek walcujących głowicy.

Drugą korzystną cechą wynalazku jest, że sprzęgło dwustopniowe posiada na sprzęgle pierwszego stopnia zęby do płynnej regulacji średnicy podziałowej walcowanego gwintu i do otwierania głowicy w celu odsuwania rolek umożliwiające wyjęcie walcowanej śruby z przestrzeni obróbkowej

PL 220 175 B1 i zamykania głowicy oraz posiada na sprzęgle drugiego stopnia zęby umożliwiające skokową zmianę średnicy podziałowej walcowanego gwintu.

Trzecią korzystną cechą wynalazku jest to, że wysokość zębów sprzęgła pierwszego stopnia jest mniejsza od wysokości zębów sprzęgła drugiego stopnia.

Czwartą korzystną cechą wynalazku jest to, że kąt pochylenia osi rolek walcujących względem osi głowicy jest nie mniejszy niż kąt wzniosu linii śrubowej walcowanego gwintu.

Piątą korzystną cechą wynalazku jest, że pomiędzy pokrywą górną i członem przesuwnym sprzęgła pierwszego stopnia jest szczelina umożliwiająca rozłączenie sprzęgieł pierwszego stopnia i drugiego stopnia za pomocą dźwigni.

Zaletą głowicy według wynalazku jest możliwość mocowania głowicy bezpośrednio do tarczy zabierakowej w miejsce uchwytu lub w imaku nożowym tokarki.

Kolejną zaletą jest możliwość skokowej i płynnej regulacji średnicy podziałowej gwintu walcowanego za pomocą sprzęgła dwustopniowego i mechanizmu zębatego.

Zaletą jest także możliwość walcowania gwintów krótkich, głowicą zawierającą zderzak do samoczynnego otwierania głowicy po wykonaniu gwintu o wymaganej długości oraz gwintów długich, metodą przelotową głowicą bez zderzaka. W drugim przypadku otwieranie głowicy następuje sporadycznie - awaryjnie.

Wynalazek jest dokładniej objaśniony na przykładzie wykonania, jako głowica czterorolkowa, na rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia przekrój osiowy głowicy, fig. 2 - schemat ustawienia osi rolki walcującej względem osi głowicy, fig. 3 - głowicę mocowaną do tarczy zabierakowej wrzeciona tokarki, fig. 4 - głowicę mocowaną w imaku nożowym tokarki.

Głowica według wynalazku, przedstawiona na fig. 1, ma korpus 6 mocowany do tarczy zabierakowej 22 (fig. 3) lub nieruchomego uchwytu specjalnego 31 przykręconego do imaka nożowego 27. tokarki 24 (fig. 4). Do korpusu 6, przykręcone są szpilki 11, na których, w górnej części jest osadzona tarcza 14. W korpusie 6 i tarczy 14 osadzone są, pochylone pod kątem oznaczonym na rysunku fig. 2 jako α względem osi głowicy, osie mimośrodowe 4, z mimośrodem oznaczonym na rysunku fig. 1 jako e, na których osadzone są na poprzecznych łożyskach igiełkowych 17, rolki walcujące 5. Rolki walcujące 5 łożyskowane są czołowo na ślizgowych lub igiełkowych łożyskach wzdłużnych 18. Na czopach osi mimośrodowych 4 od strony tarczy 14, są osadzone koła zębate obiegowe 3, zazębione z kołem zębatym środkowym 2, tworząc mechanizm zębaty. Koło zębate środkowe 2 z jednej strony jest osadzone ślizgowo w tarczy 14 a z drugiej strony jest połączone za pomocą sprzęgła dwustopniowego, najkorzystniej kłowego, z pokrywą górną 1. Koło środkowe 2 jest zabezpieczone przed przesuwem osiowym, najkorzystniej pierścieniem sprężystym 15. Wymaganą średnicę podziałową walcowanego gwintu ustala się poprzez obrót pokrywy górnej 1 o wymagany kąt. Następuje obrót środkowego koła zębatego 2, które z kolei obraca koła zębate obiegowe 3 osadzone na czopach osi mimośrodowych 4 rolek walcujących 5, powodując ich osiowe zbliżenie lub odsunięcie, po czym położenie pokrywy górnej 1 względem tarczy 14 ustala się za pomocą nakrętek 7. W pokrywie górnej 1 łożyskowany jest suwliwie człon przesuwnego 8 sprzęgła dwustopniowego kłowego, składającego się z członu przesuwnego 8, zębów 12 sprzęgła pierwszego stopnia, o wysokości oznaczonych na rysunku fig. 1 jako h1, wykonanych w członie przesuwnym 8 i pokrywie górnej 1 oraz zębów 16 sprzęgła drugiego stopnia, o wysokości oznaczonych na rysunku fig. 1 jako h₂, wykonanych w środkowym kole zębatym 2 i członie przesuwnym 8 oraz sprężyny stożkowej 9. Odsunięcie członu przesuwnego 8 od pokrywy górnej 1 o wartość większą od wysokości h zębów sprzęgła pierwszego stopnia, za pomocą dźwigni 19 włożonej w szczelinę oznaczoną na rysunku fig. 1 jako S, powoduje obrót członu przesuwnego 8, wymuszone napiętą sprężyną 9 i obrót połączonego z nim za pomocą sprzęgła drugiego stopnia, środkowego koła zębatego 2 oraz odsunięcie rolek walcujących 5 od walcowanej śruby. W tym stanie, bez konieczności zmiany kierunku obrotów, możliwe jest wyjęcie walcowanej śruby z przestrzeni obróbkowej. Taki mechanizm umożliwia płynne odsuwanie lub zbliżanie rolek walcujących 5. Natomiast w celu skokowej regulacji średnicy podziałowej walcowanego gwintu należy odsunąć człon przesuwny 8 od koła zębatego środkowego 2 o wartość większą od wysokości h₂ zębów sprzęgła drugiego stopnia. Ponowne ustawienie głowicy w położeniu roboczym dokonuje się poprzez obrót członu przesuwnego 8, względem pokrywy górnej 6, za pomocą trzpienia 13 wkładanego w otwór 10, w przeciwną stronę, aż do zazębienia się zębów sprzęgła pierwszego stopnia. Liczba rolek walcujących 5 zależy od sztywności półwyrobu i wynosi najkorzystniej trzy w przypadku walcowania gwintów na prętach, cztery w przypadku walcowania gwintów na rurach grubościennych oraz pięć - na rurach cienkościennych.

PL 220 175 B1

Pokazany na fig. 2 kąt ustawienia osi rolki walcującej względem osi głowicy, oznaczony na rysunku jako a, wynosi w opisywanym przykładzie nie mniej niż kąt wzniosu linii śrubowej. Pozwala to uzyskać samoczynny posuw oraz dużą dokładność wymiarowo-kształtową gwintu.

Jak pokazano na fig. 3, głowica 21 mocowana jest do tarczy zabierakowej 22 wrzeciona 23 tokarki 24. Głowica 21 wykonuje ruch obrotowy, natomiast półwyrób 25 (pręt lub rura) nie obraca się i jest mocowany w uchwycie przesuwnym 26 przykręconym do imaka nożowego 27 tokarki 24. Półwyrób 25, w zależności od jego długości może być podpierany jednym lub wieloma podtrzymkami 28. Podtrzymka 28 jest nieruchoma, natomiast umożliwia swobodny przesuw półwyrobu na kierunku osi głowicy 21. Walcowana śruba 29 po przejściu przez głowicę 21 jest podpierana jedną lub wieloma podtrzymkami 30. Ten wariant jest zalecany w przypadku walcowania gwintów na bardzo długich rurach cienkościennych, gdyż nie wymaga stosowania specjalnych zespołów podających.

Jak pokazano na fig. 4, głowica 21 mocowana jest w uchwycie 31 przykręcanym do imaka nożowego 27 tokarki 24. Półwyrób 25 (pręt lub rura) mocowany jest za pomocą tulei rozprężnej 32 w uchwycie 33 tokarki 24. Półwyrób 25 obraca się, w celu zapewnienia wymaganej prędkości walcowania. Głowica 21 nie obraca się, natomiast przesuwa się poosiowo wraz z uchwytem 31, imakiem nożowym 27 i suportem w stronę uchwytu 33 tokarki 24, wykonując gwint. Półwyrób 25 podpierany jedną lub wieloma podtrzymkami 28, natomiast walcowana śruba 29 jest podpierana jedną lub wieloma podtrzymkami 30. Ten wariant jest zalecany w przypadku walcowania gwintów na krótkich elementach np. czopach i wałkach stopniowanych.

Claims (6)

1. Głowica do walcowania gwintów zewnętrznych, zawierająca rolki walcujące, mechanizm zębaty i sprzęgło dwustopniowe, znamienna tym, że mechanizm zębaty i sprzęgło dwustopniowe umieszczone są przed rolkami walcującymi (5), przy czym w mechanizmie zębatym koło zębate środkowe (2) jest osadzone ślizgowo w tarczy (14) oraz jest połączone, za pomocą sprzęgła dwustopniowego, z pokrywą górną (1), której położenie względem tarczy (14) ustala się, najkorzystniej za pomocą nakrętek (7), natomiast w sprzęgle dwustopniowym pierwszy jego stopień, najkorzystniej kłowy, połączony jest z drugim stopniem, najkorzystniej kłowym, za pomocą członu przesuwnego (8).

2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że rolki walcujące (5) posiadają przynajmniej dwie części: wprowadzającą (20.1) i kalibrującą (20.3), a najkorzystniej trzy części: wprowadzającą (20.1), kształtującą (20.2) i kalibrującą (20.3), przy czym każda z tych części posiada przynajmniej po jednym pierścieniu (P), korzystnie o różnej geometrii, a promienie (r) pierścieni kolejnych rolek są większe o wartość, korzystnie zmniejszającą się w kierunku obrotu przedmiotu, przy czym zarysy pierścieni w części wprowadzającej (20.1) i kształtującej (20.2) są rozmieszczone wzdłuż linii, najkorzystniej linii krzywej względem zarysu części kalibrującej (20.3), natomiast zarys pierścieni, począwszy od rolki pierwszej do ostatniej, jest na każdej kolejnej rolce przesunięty o l/n skoku gwintu w stosunku do zarysu rolki poprzedniej, gdzie jest liczbą rolek.

3. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że sprzęgło dwustopniowe posiada na sprzęgle pierwszego stopnia zęby (12) o wysokości (hr) do płynnej regulacji średnicy podziałowej walcowanego gwintu i do otwierania głowicy w celu odsuwania rolek umożliwiające wyjęcie walcowanej śruby z przestrzeni obróbkowej i zamykania głowicy oraz posiada na sprzęgle drugiego stopnia zęby (16) o wysokości (h) umożliwiające skokową zmianę średnicy podziałowej walcowanego gwintu.

4. Głowica według zastrz. 3, znamienna tym, że wysokość (h) zębów (12) sprzęgła pierwszego stopnia jest mniejsza od wysokości (h₂) zębów (16) sprzęgła drugiego stopnia.

5. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że kąt a pochylenia osi rolek walcujących (5) względem osi głowicy jest nie mniejszy niż kąt wzniosu linii śrubowej walcowanego gwintu.

6. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że pomiędzy pokrywą górną (1) i członem przesuwnym (8) sprzęgła pierwszego stopnia jest szczelina (S) umożliwiająca rozłączenie sprzęgieł pierwszego stopnia i drugiego stopnia za pomocą dźwigni (19).