PL223936B1 - Sposób i urządzenie do kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do kalibrowania kul trzema jednakowymi wa lcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn.

Dotychczas znanych i stosowanych jest szereg metod wytwarzania odkuwek w kształcie kul, które wykorzystuje się jako półfabrykaty łożysk tocznych oraz mielniki w młynach kulowych. Do najczęściej spotykanych metod zalicza się kucie matrycowe na kuźniarkach, kucie matrycowe na prasach kuźniczych oraz walcowanie w walcarkach poprzecznych i skośnych. Kucie matrycowe odkuwek kul o mniejszych średnicach realizowane jest na kuźniarkach. W procesie wykorzystuje się materiał ws adowy 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 kształcie brył obrotowych z półfabrykatów w postaci prętów i rur. 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 o przekroju kołowym 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 st osując 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. W procesach walcowania skośnego kul wykorzystuje się półfabrykaty w kształcie prętów o przekroju kołowym.

Z polskiego zgłoszenia patentowego numer P.398831 znany jest sposób kształtowania kul metodą kucia półswobodnego, który polega na kształtowaniu odkuwek kul z półfabrykatu w kształcie pręta o przekroju kołowym między dwoma matrycami. Narzędzia na powierzchniach czołowych mają wykonane kształtowe wykroje sferyczno-stożkowe i w czasie procesu kucia zbliżają się do siebie, kształtując półfabrykat spoczywający na sprężystej podtrzymce w odkuwkę kuli.

Z polskiego zgłoszenia patentowego numer P. 395350 znany jest sposób walcowania poprzecznego narzędziami płaskimi wyrobów typu kula, zwłaszcza z główek złomowych szyn, który polega na kształtowaniu kul bezpośrednio z półfabrykatu w kształcie odcinków główek złomowanych szyn. Opisany w zgłoszeniu proces walcowania kul realizowany jest dwuetapowo przy wykorzystaniu dwusekcyjnych narzędzi płasko-klinowych. W pierwszym etapie półfabrykat w postaci główki szyny kształtowany jest między płaskimi narzędziami klinowymi w pręty o przekroju kołowym. W drugim et apie odwalcowane pręty o przekroju kołowym zostają przemieszczone do drugiej sekcji narzędzi, gdzie przy ruchu powrotnym narzędzi zostają przekształcone w kule.

Istotą sposobu kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn jest to, że półfabrykat kuli umieszcza się w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez trzy jednakowe walce robocze, następnie wprowadza się walce robocze w ruch obrotowy w tym samym kierunku oraz taką sama prędkością i zgniata się na półfabrykat kuli wklęsłymi powierzchniami bocznymi śrubowych występów w wyniku czego wprawia się półfabrykat kuli w ruch obrotowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów walców roboczych, następnie przemieszcza się półfabrykat kuli między śrubowymi występami o wklęsłych powierzchniach bocznych i kalibruje się kształt półfabrykatu kuli, w wyniku czego uzyskuje się kulę.

Istotą urządzenia do kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn posiadającego trzy jednakowe walce robocze jest to, że trzy jednakowe walce robocze położone są pionowo symetrycznie dookoła półfabrykatu

PL 223 936 B1 kuli, zaś ich osie są równoległe do siebie, a odległość między osiami walców roboczych równa jest średnicy roboczej walców roboczych, które posiadają czopy napędowe czopy łożyskowe oraz beczki robocze, przy czym na beczkach roboczych od strony czopów łożyskowych znajdują się stożkowe powierzchnie wejściowe, na których umieszczone są śrubowe występy o wklęsłych powierzchniach bocznych i promieniu większym od połowy średnicy kalibrowanej kuli, następnie za stożkową powierzchnią wejściową znajdują się cylindryczne powierzchnie robocze, na których umieszczone są śrubowe występy o wklęsłych powierzchniach bocznych i promieniu równym połowie średnicy kalibrowanej kuli, następnie za cylindrycznymi powierzchniami roboczymi znajdują się stożkowe powierzc hnie wyjściowe, na których umieszczone są śrubowe występy o wklęsłych powierzchniach bocznych i promieniu większym od połowy średnicy kalibrowanej kuli. Trzy jednakowe walce robocze położone są pionowo symetrycznie dookoła półfabrykatu kuli, zaś ich osie są pochylone względem osi walcowania pod jednakowymi kątami w kierunkach zgodnych z kierunkiem wzniosu śrubowych występów.

Sposób i urządzenie według wynalazku pozwala na plastyczne kształtowanie kul o większych wymiarach w stosunku do uzyskiwanych w procesach walcowania bezpośrednio z półfabrykatu w kształcie główki złomowanej szyny. Wynalazek zwiększa wydajność wytwarzania kul w stosunku do uzyskiwanej w tradycyjnych procesach kucia matrycowego. Zmniejsza się również zużycie energii i materiałów dzięki wyeliminowaniu naddatków technologicznych na wypływkę oraz zmniejszeniu liczby operacji technologicznych. Dzięki zastosowaniu trzech narzędzi w kształcie walców eliminuje się konieczność stosowania prowadnic.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie i kalibrowane półfabrykaty w widoku z przodu, fig. 2 - widok urządzenia i kalibrowanych półfabrykatów z góry, fig. 3 - widok urządzenia i kalibrowanych półfabrykatów z boku, zaś fig. 4 - widok izometryczny w przekroju cząstkowym urządzenia i kalibrowanego półfabrykatu w początkowym etapie kalibrowania kul.

Sposób kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn, polega na tym, że półfabrykat 18 kuli umieszcza się w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez trzy jednakowe walce 1a, 1b i 1c robocze. Następnie wprowadza się walce 1a, 1b i 1c robocze w ruch obrotowy w tym samym kierunku oraz taką sama prędkością n₁ i zgniata się na półfabrykat 18 kuli wklęsłymi powierzchniami 12a, 12b, 12c, 13a, 13b i 13c bocznymi śrubowych występów 9a, 9b i 9c. W wyniku oddziaływania wklęsłych powierzchni 12a, 12b, 12c, 13a, 13b i 13c bocznych wprawia się półfabrykat 18 kuli w ruch obrotowy ze stałą prędkością n₂ w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów walców 1a, 1b i 1c roboczych.

Następnie przemieszcza się półfabrykat 18 kuli między śrubowymi występami 9a, 9b, 9c, 10a, 10b, 10c, 11a, 11b i 11c o wklęsłych powierzchniach 12a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c, 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c, 17a, 17b i 17c bocznych i kalibruje się kształt półfabrykatu 18 kuli, w wyniku czego uzyskuje się kulę (19).

Urządzenie do kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn posiada trzy jednakowe walce robocze. Trzy jednakowe walce 1a, 1b i 1c robocze położone są pionowo symetrycznie dookoła półfabrykatu 18 kuli, zaś ich osie są równoległe do siebie, a odległość między osiami walców 1a, 1b i 1c roboczych równa jest średnicy Dw roboczej walców 1a, 1b i 1c roboczych. Walce 1a, 1b i 1c robocze posiadają czopy napędowe 4a, 4b i 4c czopy 2a, 2b, 2c, 3a, 3b i 3c łożyskowe oraz beczki (5a), (5b) i (5c) robocze. Przy czym na beczkach 5a, 5b i 5c roboczych od strony czopów 3a, 3b i 3c łożyskowych znajdują się stożkowe powierzchnie 6a, 6b i 6c wejściowe, na których umieszczone są śrubowe występy 9a, 9b i 9c o wklęsłych powierzchniach 12a, 13a, 12b, 13b i 12c, 13c bocznych i promieniu większym od połowy średnicy D^kalibrowanej kuli 19. Następnie za stożkową powierzchnią 6a, 6b i 6c wejściową znajdują się cylindryczne powierzchnie 7a, 7b i 7c robocze, na których umieszczone są śrubowe występy 10a, 10b i 10c o wklęsłych powierzchniach 14a, 15a, 14b, 15b i 14c, 15c bocznych i promieniu R równym połowie średnicy Dk kalibrowanej kuli 19. Następnie za cylindrycznymi powierzchniami 7a, 7b i 7c roboczymi znajdują się stożkowe powierzchnie 8a, 8b i 8c wyjściowe, na których umieszczone są śrubowe występy 11a, 11b i 11c o wklęsłych powierzchniach 16a, 17a, 16b, 17b i 16c, 17c bocznych i promieniu R₂ większym od połowy średnicy Dk kalibrowanej kuli (19). Trzy jednakowe walce 1a, 1b i 1c robocze położone są pionowo symetrycznie dookoła półfabrykatu 18 kuli, zaś ich osie są pochylone względem osi walcowania pod jednakowymi kątami w kierunkach zgodnych z kierunkiem wzniosu śrubowych występów 9a, 9b, 9c, 10a, 10b, 10c, 11a, 11 b i 11c.

PL 223 936 B1

Wykaz oznaczeń
1a, 1 b, 1 c -	walec roboczy,
2a, 2b, 2c -	czop łożyskowy,
3a, 3b, 3c -	czop łożyskowy,
4a, 4b, 4c -	czop napędowy,
5a, 5b, 5c -	beczka robocza,
6a, 6b, 6c -	stożkowa powierzchnia wejściowa
7a, 7b, 7c -	cylindryczna powierzchnia robocza,
8a, 8b, 8c -	stożkowa powierzchnia wyjściowa,
9a, 9b, 9c -	śrubowy występ.
10a, 10b, 10c -	śrubowy występ,
11a, 11 b, 11 c -	śrubowy występ,
12a, 12b, 12c -	wklęsła powierzchnia boczna,
13a, 13b, 13c -	wklęsła powierzchnia boczna,
14a, 14b, 14c -	wklęsła powierzchnia boczna,
15a, 15b, 15c -	wklęsła powierzchnia boczna,
16a, 16b, 16c -	wklęsła powierzchnia boczna,
17a, 17b, 17c -	wklęsła powierzchnia boczna,
18 -	półfabrykat kuli,
19 -	kalibrowana kula,
Dk -	średnica kalibrowanej kuli,
R1 -	promień wklęsłej powierzchni bocznej,
R -	promień wklęsłej powierzchni bocznej,
R2 -	promień wklęsłej powierzchni bocznej,
N -	prędkość obrotowa walca roboczego,
n2 -	prędkość obrotowa półfabrykatu kuli,
Dw -	średnica robocza walca.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (3)

1. Sposób kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn, znamienny tym, że półfabrykat (18) kuli umieszcza się w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez trzy jednakowe walce (la), (1b) i (1c) robocze, następnie wprowadza się walce (1a), (1b) i (1c) robocze w ruch obrotowy w tym samym kierunku oraz taką sama prędkością (n) i zgniata się na półfabrykat (18) kuli wklęsłymi powierzchniami (12a), (12b), (12c), (13a), (13b) i (13c) bocznymi śrubowych występów (9a), (9b) i (9c) w wyniku czego wprawia się półfabrykat (18) kuli w ruch obrotowy ze stałą prędkością (η) w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów walców (1a), (1b) i (1c) roboczych, następnie przemieszcza się półfabrykat (18) kuli między śrubowymi występami (9a), (9b), (9c), (10a), (10b), (10c), (11a), (11 b) i (11c) o wklęsłych powierzchniach (12a), (12b), (12c), (13a), (13b), (13c), (14a), (14b), (14c), (15a), (15b), (15c), (16a), (16b), (16c), (17a), (17b) i (17c) bocznych i kalibruje się kształt półfabrykatu (18) kuli, w wyniku czego uzyskuje się kulę (19).

2. Urządzenie do kalibrowania kul trzema jednakowymi walcami śrubowymi w układzie pionowym, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn posiadające trzy jednakowe walce robocze znamienne tym, że trzy jednakowe walce (1a), (1b) i (1c) robocze położone są pionowo symetrycznie dookoła półfabrykatu (18) kuli, zaś ich osie są równoległe do siebie, a odległość między osiami walców (1a), (1b) i (1c) roboczych równa jest średnicy (Dw) roboczej walców (1a), (1b) i (1c) roboczych, które posiadają czopy napędowe (4a), (4b) i (4c) czopy (2a), (2b), (2c), (3a), (3b) i (3c) łożyskowe oraz beczki (5a), (5b) i (5c) robocze, przy czym na beczkach (5a), (5b) i (5c) roboczych od strony czopów (3a), (3b) i (3c) łożyskowych znajdują się stożkowe powierzchnie (6a), (6b) i (6c) wejściowe, na których umieszczone są śrubowe występy (9a), (9b) i (9c) o wklęsłych powierzchniach (12a), (13a), (12b), (13b) i (12c), (13c) bocznych i promieniu (RJ większym od połowy średnicy (D_k) kalibrowanej kuli (19), następnie za stożkową powierzchnią (6a), (6b) i (6c) wejściową znajdują się cylindryczne powierzchnie (7a), (7b) i (7c) robocze, na których umieszczone są śrubowe występy (10a), (10b) i (10c) o wklęsłych powierzchniach (14a), (15a), (14b), (15b) i (14c), (15c) bocznych i promieniu (R)

PL 223 936 B1 równym połowie średnicy (Dk) kalibrowanej kuli (19), następnie za cylindrycznymi powierzchniami (7a), (7b) i (7c) roboczymi znajdują się stożkowe powierzchnie (8a), (8b) i (8c) wyjściowe, na których umieszczone są śrubowe występy (11a), (11b) i (11 c) o wklęsłych powierzchniach (16a), (17a), (16b), (17b) i (16c), (17c) bocznych i promieniu (R2) większym od połowy średnicy (Dk) kalibrowanej kuli (19).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że trzy jednakowe walce (1a), (1b) i (1c) robocze położone są pionowo symetrycznie dookoła półfabrykatu (18) kuli, zaś ich osie są pochylone względem osi walcowania pod jednakowymi kątami w kierunkach zgodnych z kierunkiem wzniosu śrubowych występów (9a), (9b), (9c), (10a), (10b), (10c), (11a), (11b) i (11c).