PL222704B1 - Sposób i urządzenie do walcowania skośnego - Google Patents

Abstract

Sposób walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi, drążonych odkuwek typu kula, charakteryzuje się tym, że półfabrykat (3) w kształcie odcinka rury, o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy kształtowanej kuli (10) oraz o średnicy wewnętrznej większej od średnicy trzpienia (5), umieszcza się w tulei (4) prowadzącej, po czym podaje się półfabrykat (3) do przestrzeni wejściowej trzech stożkowych walców roboczych, od strony czopów napędowych, następnie wprawia się w ruch obrotowy stożkowe walce robocze w tym samym kierunku i ze stałą prędkością (n1), po czym wprawia się półfabrykat (3) w ruch obrotowy ze stałą prędkością (n2) w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów stożkowych walców roboczych oraz podaje się półfabrykat (3) ze stałą prędkością (V) w tulei (4) prowadzącej w kierunku spiralnych występów, znajdujących się na stożkowych powierzchniach stożkowych walców roboczych oraz w kierunku trzpienia (5), znajdującego się między stożkowymi walcami roboczymi, po czym zagłębia się spiralne występy o wklęsłych powierzchniach bocznych w półfabrykat (3) i kształtuje się na powierzchni półfabrykatu (3) przewężenie.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222704 (13) B1 (51) Int.Cl.

(21) Num^{er z}gł^oszeni^a: ⁴⁰²88⁷ B21H 1/14 (2006.01)

B21B 19/02 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 25.02.2013 (54)

Sposób i urządzenie do walcowania skośnego

	(73) Uprawniony z patentu:
	POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
01.09.2014 BUP 18/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
	ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.08.2016 WUP 08/16	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Tomasz Milczek

PL 222 704 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych odkuwek typu kula.

Dotychczas znanych i stosowanych jest szereg metod wytwarzania pełnych i drążonych odk uwek w kształcie kul, które wykorzystuje się jako półfabrykaty zaworów kulowych, elementów tocznych łożysk, przegubów kulowych oraz mielniki w młynach kulowych. Do najczęściej spotykanych metod zalicza się kucie matrycowe na kuźniarkach, kucie matrycowe na prasach kuźniczych oraz walcowanie w walcarkach skośnych. Kucie matrycowe odkuwek kul o mniejszych średnicach realizowane jest na ogół na kuźniarkach. W procesie wykorzystuje się materiał wsadowy w postaci stalowych prętów, o średnicach mniejszych od wymiaru kształtowanych odkuwek. Szczegółowo proces kucia odkuwek kul na kuźniarkach przedstawiono w książce autorstwa Luty W. „Metaloznawstwo i obróbka cieplna stali łożyskowych”, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa 1980 r. Kuźniarki konstrukcyjnie zbliżone są do pras mechanicznych o korbowym układzie napędowym umieszczonym poziomo, które posiadają dwa suwaki, poruszające się względem siebie pod kątem prostym. Stosowane są najczęściej do spęczania oraz kucia odkuwek w postaci brył obrotowych z półfabrykatów w postaci prętów i rur. Większość kształtowanych na kuźniarkach odkuwek ma kształt brył obrotowych takich jak: pie rścienie do łożysk tocznych, zestawy kół zębatych, osie samochodowe, piasty rowerowe, wałki z cz ołowymi zgrubieniami, elementy toczne łożysk, sworznie, śruby i inne. W trakcie kształtowania odkuwek na kuźniarkach półfabrykat jest zaciskany w suwaku zaciskającym, natomiast narzędzia powodujące odkształcenie materiału przemieszczają się wraz z suwakiem głównym w płaszczyźnie poziomej.

Odkuwki kul o większych średnicach kształtuje się matrycowo na ogół na prasach śrubowych z napędem ciernym, wykorzystując materiał wsadowy w postaci prętów ze stali o zwiększonej zawartości węgla i manganu. Bezpośrednio po procesie kucia wykonuje się okrawanie wypływki na prasach mimośrodowych. Największą wydajność przy wytwarzaniu kul uzyskuje się stosując proces walcowania skośnego. Szczegółowo proces walcowania skośnego kul opisano w książce autorstwa Dobrucki W. „Zarys obróbki plastycznej metali”, Wydawnictwo „Śląsk” Katowice 1975 r. W czasie jednego obrotu walców uzyskuje się jedną kulę. W trakcie jednej minuty otrzymuje się 160 kul o średnicy około 0 30 mm lub 40 kul o średnicy około 0 120 mm. Kule walcowane są w walcarkach skośnych wyposażonych w dwa walce z naciętymi po linii śrubowej pojedynczymi bruzdami, na długości wynoszącej na ogół 3,5 zwoju. Osie walców są nachylone ukośnie względem osi materiału wsadowego - pręta pod kątem od 3° do 7°. Podczas walcowania walce obracają się w tym samym kierunku, materiał zaś obraca się w przeciwnym kierunku. Aby otrzymać dobre wyniki walcowania, średnica wsadu powinna wynosić około 0,97 średnicy gotowych kul. Średnica walców jest 5-6 razy większa od średnicy kul.

Z polskiego zgłoszenia patentowego numer P. 400061 znany jest sposób walcowania skośnego trzema walcami śrubowymi wyrobów typu kula, który polega na kształtowaniu odkuwek kul między trzema obracającymi się narzędziami. Narzędzia w kształcie walców posiadają na powierzchni śrubowe wykroje o zarysie zbliżonym do kształtu walcowanej kuli. Dodatkowo walce rozmieszczone są symetrycznie dokoła półfabrykatu, a ich osie skręcone są pod jednakowymi kątami w stosunku do osi walcowania. W czasie walcowania narzędzia obracają się ze stałymi prędkościami w tym samym kierunku, chwytając półfabrykat w kształcie pręta i wciągają go do przestrzeni roboczej, gdzie w wyniku oddziaływania kołnierzy następuje walcowanie odkuwek kul.

Z polskiego zgłoszenia patentowego numer P402213 znany jest sposób kształtowania odkuwek drążonych, który polega na walcowaniu skośnym odkuwek pierścieni między trzema obracającymi się walcami. Narzędzia wykorzystywane w procesie mają kształt cylindrycznych walców, na powierzchniach; których wykonane są śrubowe wykroje.

Narzędzia rozmieszczone są symetrycznie dookoła półfabrykatu , a ich osie skręcone są pod jednakowymi kątami w stosunku do osi półfabrykatu. W procesie walcowania wykorzystuje się półfabrykaty w kształcie odcinków rur lub tulei, które w wyniku oddziaływania śrubowych wykrojów zostają ukształtowane w drążone odkuwki pierścieni. Proces walcowania może być realizowany swobodnie, podczas którego otwór półfabrykatu odkształca się w sposób swobodny lub z wykorzystaniem dodatkowego narzędzia w kształcie trzpienia, umieszczanego wewnątrz otworu półfabrykatu.

Istotą sposobu walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych odk uwek typu kula, jest to, że półfabrykat w kształcie odcinka rury o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy kształtowanej kuli oraz o średnicy wewnętrznej większej od średnicy trzpienia, umieszcza się w tulei prowadzącej, po czym podaje się półfabrykat do przestrzeni wejściowej trzech stożkowych

PL 222 704 B1 walców roboczych, od strony czopów napędowych, następnie wprawia się w ruch obrotowy stożkowe walce robocze w tym samym kierunku i ze stałą prędkością, po czym wprawia się półfabrykat w ruch obrotowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów stożkowych walców roboczych oraz podaje się półfabrykat ze stałą prędkością w tulei prowadzącej w kierunku spiralnych występów znajdujących się na stożkowych powierzchniach stożkowych walców roboczych oraz w kierunku trzpienia, znajdującego się między stożkowymi walcami roboczymi, po czym zagłębia się spiralne występy o wklęsłych powierzchniach bocznych w półfabrykat i kształtuje się na powierzchni półfabrykatu przewężenie oraz oddziela się od półfabrykatu objętość materiału równą objętości kształtowanej kuli, następnie zgniata się półfabrykat spiralnymi występami o wklęsłych powierzchniach bocznych i stopniowo redukuje się średnicę przewężenia oraz kształtuje się na trzpieniu kule, które są połączone ze sobą szyjkami, następnie w wyniku oddziaływania spiralnych występów oddziela się całkowicie od siebie na trzpieniu ukształtowane kule. Kule kształtuje się swobodnie bez trzpienia, w wyniku czego uzyskuje się wydłużone i drążone wyroby ornamentowe.

Istotą urządzenia do walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych odkuwek typu kula, posiadającego stożkowe walce robocze, tuleję prowadzącą oraz trzpień jest to, że trzy jednakowe, stożkowe walce robocze rozmieszczone są symetrycznie wokół półfabrykatu, zaś ich osie skręcone są pod jednakowymi kątami w stosunku do osi półfabrykatu oraz pochylone są pod jednakowymi kątami pochylenia w stosunku do osi walcowania, przy czym na stożkowych powierzchniach stożkowych walców roboczych znajdują się spiralne występy o wklęsłych powierzchniach boc znych, których zarys równy jest zarysowi walcowanych kul, zaś promień wklęsłych powierzchniach bocznych równy jest w połowie średnicy walcowanych kul, przy czym spiralne występy zwiększają swoją wysokość i zmniejszają swoją szerokość w kierunku wierzchołków stożkowych powierzchni, zaś między stożkowymi walcami roboczymi po przeciwnej stronie czopów napędowych znajduje się trzpień.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na plastyczne kształtowanie drążonych odkuwek kul bezpośrednio z półfabrykatu w kształcie rury o dowolnej długości. Dodatkowo dzięki jednostronnemu podparciu narzędzi, ułatwiony jest dostęp do przestrzeni roboczej, co ułatwia i przyśpiesza ich wymianę. Wynalazek zwiększa również wydajność wytwarzania kul w stosunku do uzyskiwanej w procesach kucia matrycowego i odlewania. Kolejnym korzystnym skutkiem wynalazku jest samoprowadzenie półfabrykatu w trakcie procesu, dzięki czemu eliminuje się konieczność stosowania dodatkowych prowadnic, a sam proces przebiega stabilnie w stosunku do procesów realizowanych z wykorzystaniem dwóch walców. Sposób ten jest uniwersalny i może być stosowany do wszystkich metali i stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z przodu walców oraz półfabrykatu w początkowym etapie procesu walcowania, fig. 2

- widok z boku walców oraz półfabrykatu w początkowym etapie procesu walcowania, fig. 3 - widok z góry walców oraz półfabrykatu w początkowym etapie procesu walcowania, fig. 4 - widok izometryczny walców i półfabrykatu w początkowym etapie walcowania, fig. 5 - widok z przodu walców, półfabrykatu i ukształtowanych odkuwek kul w końcowym etapie walcowania, fig. 6 - widok z góry walców, półfabrykatu i ukształtowanych odkuwek kul w końcowym etapie walcowania, zaś fig. 7

- widok izometryczny walców, półfabrykatu i odkuwek kul w końcowym etapie walcowania.

Sposób walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych odkuwek typu kula, polega na tym, że półfabrykat 3 w kształcie odcinka rury o średnicy zewnętrznej d mniejszej od średnicy D kształtowanej kuli 10 oraz o średnicy wewnętrznej do większej od średnicy dt trzpienia 5 umieszcza się w tulei 4 prowadzącej, po czym podaje się półfabrykat 3 do przestrzeni wejściowej trzech stożkowych walców 1a, 1b i 1c roboczych, od strony czopów 2a, 2b i 2c napędowych. Następnie wprawia się w ruch obrotowy stożkowe walce 1a, 1b i 1c robocze w tym samym kierunku i ze stałą prędkością n₁. W wyniku ruch obrotowego stożkowych walców 1a, 1b i 1c roboczych półfabrykat 3 zostaje wprawiony w ruch obrotowy ze stałą prędkością n₂ w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów stożkowych walców 1a, 1b i 1c roboczych oraz podawany jest ze stałą prędkością V w tulei 4 prowadzącej w kierunku spiralnych występów 7a, 7b i 7c, znajdujących się na stożkowych powierzchniach 6a, 6b i 6c stożkowych walców 1a, 1b i 1c roboczych oraz w kierunku trzpienia 5, znajdującego się między stożkowymi walcami 1a, 1b i 1c roboczymi. Po czym zagłębia się spiralne występy 7a, 7b 7c o wklęsłych powierzchniach 8a, 9a, 8b, 9b, 8c i 9c bocznych w półfabrykat 3 i kształtuje się na powierzchni półfabrykatu 3 przewężenie, jednocześnie oddzielając od półfabrykatu 3 objętość materiału równą objętości kształtowanej kuli 10. Następnie w wyniku zgniatania półfabrykatu 3 spiralnymi wy4

PL 222 704 B1 stępami 7a, 7b i 7c o wklęsłych powierzchniach 8a, 9a, 8b, 9b, 8c i 9c bocznych stopniowo redukuje się średnicę przewężenia oraz kształtuje się na trzpieniu 5 kule 10, które są połączone ze sobą szyjkami, następnie w wyniku oddziaływania spiralnych występów 7a, 7b i 7c oddziela się całkowicie od siebie na trzpieniu 5 ukształtowane kule 10. Kule 10 kształtuje się swobodnie bez trzpienia 5, w wyniku czego uzyskuje się wydłużone i drążone wyroby ornam entowe.

Urządzenie do walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych odkuwek typu kula, posiada stożkowe walce robocze, tuleję prowadzącą oraz trzpień. Trzy jednakowe, stożkowe walce 1a, 1b i 1c robocze rozmieszczone są symetrycznie wokół półfabrykatu 3, zaś ich osie skręcone są pod jednakowymi kątami y w stosunku do osi półfabrykatu 3 oraz pochylone są pod jednakowymi kątami a pochylenia w stosunku do osi walcowania. Na stożkowych powierzchniach 6a, 6b i 6c stożkowych walców 1a, 1b i 1c roboczych znajdują się spiralne występy 7a, 7b i 7c o wklęsłych powierzchniach 8a, 9a, 8b, 9b, 8c i 9c bocznych, których zarys równy jest zarysowi walcowanych kul 5, zaś promień R wklęsłych powierzchniach 8a, 9a, 8b, 9b, 8c i 9c bocznych równy jest połowie średnicy walcowanych kul 5. Spiralne występy 7a, 7b i 7c stopniowo zwiększają swoją wysokość i zmniejszają swoją szerokość w kierunku wierzchołków stożkowych powierzchni 6a, 6b i 6c. Między stożkowymi walcami 1a, 1b i 1c roboczymi po przeciwnej stronie czopów 2a, 2b i 2c napędowych znajduje się trzpień 5.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych odkuwek typu kula, znamienny tym, że półfabrykat (3) w kształcie odcinka rury o średnicy zewnętrznej (d) mniejszej od średnicy (D) kształtowanej kuli (10) oraz o średnicy wewnętrznej (do) większej od średnicy (dt) trzpienia (5), umieszcza się w tulei (4) prowadzącej, po czym podaje się półfabrykat (3) do przestrzeni wejściowej trzech stożkowych walców (1a), (1b) i (1c) roboczych, od strony czopów (2a), (2b) i (2c) napędowych, następnie wprawia się w ruch obrotowy stożkowe walce (1a), (1b) i (1c) robocze w tym samym kierunku i ze stałą prędkością (n₁), po czym wprawia się półfabrykat (3) w ruch obrotowy ze stałą prędkością (n₂) w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów stożkowych walców (1a), (1b) i (1c) roboczych oraz podaje się półfabrykat (3) ze stałą prędkością (V) w tulei (4) prowadzącej w kierunku spiralnych występów (7a), (7b) i (7c) znajdujących się na stożkowych powierzchniach (6a), (6b) i (6c) stożkowych walców (1a), (1b) i (1c) roboczych oraz w kierunku trzpienia (5), znajdującego się między stożkowymi walcami (1a), (1b) i (1c) roboczymi, po czym zagłębia się spiralne występy (7a), (7b) i (7c) o wklęsłych powierzchniach (8a), (9a), (8b), (9b), (8c) i (9c) bocznych w półfabrykat (3) i kształtuje się na powierzchni półfabrykatu (3) przewężenie oraz oddziela się od półfabrykatu (3) objętość materiału równą objętości kształtowanej kuli (10), następnie zgniata się półfabrykat (3) spiralnymi występami (7a), (7b) i (7c) o wklęsłych powierzchniach (8a), (9a), (8b), (9b), (8c) i (9c) bocznych i stopniowo redukuje się średnicę przewężenia oraz kształtuje się na trzpieniu (5) kule (10), które są połączone ze sobą szyjkami, następnie w wyniku oddziaływania spiralnych występów (7a), (7b) i (7c), oddziela się całkowicie od siebie na trzpieniu (5) ukształtowane kule (10).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kule (1) kształtuje się swobodnie bez trzpienia (5), w wyniku czego uzyskuje się wydłużone i drążone wyroby ornamentowe.
3. 3. Urządzenie do walcowania skośnego, zwłaszcza trzema walcami stożkowymi drążonych o dkuwek typu kula, posiadające stożkowe walce robocze, tuleję prowadzącą oraz trzpień, znamienne tym, że trzy jednakowe, stożkowe walce (1a), (1b) i (1c) robocze rozmieszczone są symetrycznie wokół półfabrykatu (3), zaś ich osie skręcone są pod jednakowymi kątami (γ) w stosunku do osi półfabrykatu (3) oraz pochylone są pod jednakowymi kątami (a) pochylenia w stosunku do osi walcowania, przy czym na stożkowych powierzchniach (6a), (6b) i (6c) stożkowych walców (1a), (1b) i (1c) roboczych znajdują się spiralne występy (7a), (7b) i (7c) o wklęsłych powierzchniach (8a), (9a), (8b), (9b), (8c) i (9c) bocznych, których zarys równy jest zarysowi walcowanych kul (5), zaś promień (R) wklęsłych powierzchniach (8a), (9a), (8b), (9b), (8c) i (9c) bocznych równy jest połowie średnicy walcowanych kul (5), przy czym spiralne występy (7a), (7b) i (7c) zwiększają swoją wysokość i zmniejszają swoją szerokość w kierunku wierzchołków stożkowych powierzchni (6a), (6b) i (6c), zaś między stożkowymi walcami (1a), (1b) i (1c) roboczymi po przeciwnej stronie czopów (2a), (2b) i (2c) napędowych znajduje się trzpień (5).