PL224259B1 - Sposób i urządzenie do kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, 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 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 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 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. 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 etapie odwalcowane pręty o przekroju kołowym zostają przemieszczone do drugiej sekcji narzędzi, gdzie przy ruchu powrotnym narzędzi zostają przekształcone w kule.

Istotą sposobu kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn, jest to, że półfabrykat kuli umieszcza się w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez dolną tarczę roboczą, na powierzchni której znajdują się spiralne występy robocze oraz górną tarczę roboczą o płaskiej powierzchni roboczej, przy czym półfabrykat podaje się do przestrzeni roboczej urządzenia przez otwór umieszczony w górnej tarczy roboczej, następnie uruchamia się ruch obrotowy dolnej tarczy roboczej i górnej tarczy roboczej w przeciwnych do siebie kierunkach oraz z taką samą prędkością i zgniata się na półfabrykat kuli wklęsłymi powierzchniami bocznymi spiralnych występów oraz płaską powierzchnią roboczą, w wyniku czego wprawia się półfabrykat kuli w ruch obrotowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów dolnej tarczy roboczej i górnej tarczy roboczej, następnie przemieszcza się półfabrykat kuli między płaską powierzchnią roboczą, a spiralnymi występami o wklęsłych powierzchniach bocznych i kalibruje się kształt półfabrykatu kuli, w wyniku czego uzyskuje się kulę, którą odbiera się z przestrzeni roboczej urządzenia przez

PL 224 259 B1 otwór, który znajduje się centralnie w osi dolnej tarczy roboczej. Po umieszczeniu półfabrykatu kuli w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez dolną tarczę roboczą oraz górną tarczę roboczą, wprawia się dolną tarczę roboczą lub górną tarczę roboczą w ruch obrotowy ze stałą prędkością, zaś górna tarcza robocza lub dolna tarcza robocza jest nieruchoma.

Istotą urządzenia do kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn posiadającego dwie tarcze jest to, że dolna tarcza robocza oraz górna tarcza robocza umieszczone są pionowo nad sobą, zaś ich osie pokrywają się ze sobą, a spiralne powierzchnie robocze dolnej tarczy roboczej umieszczone są naprzeciwko płaskiej powierzchni roboczej górnej tarczy, przy czym strefa wejściowa dolnej tarczy roboczej jest w kształcie ściętego stożka, na powierzchni bocznej którego umieszczone są spiralne występy o wklęsłych powierzchniach bocznych i promieniu większym od połowy średnicy kalibrowanej kuli, następnie za strefą wejściową na dolnej tarczy roboczej znajduje się strefa kalibrująca w kształcie pierścienia, na powierzchni którego umieszczone są spiralne występy o wklęsłych powierzchniach bocznych i promieniu równym połowie średnicy kalibrowanej kuli, zaś górna tarcza robocza posiada płaską powierzchnię roboczą, przy czym w strefie wejściowej górnej tarczy roboczej znajduje się otwór, przez który podaje się półfabrykat kuli do przestrzeni roboczej urządzenia, zaś centralnie w osi dolnej tarczy roboczej znajduje się otwór, przez który odbiera się skalibrowane kule. Górna tarcza robocza posiada stożkowo-płaską powierzchnię roboczą, przy czym w strefie wejściowej ma kształt ściętego stożka, zaś w strefie kalibrowania powierzchnia robocza górnej tarczy roboczej ma kształt pierścienia.

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.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie i kalibrowane półfabrykaty w widoku z góry z tarczą górną przedstawioną w półwidoku, fig. 2 - przekrój A-A urządzenia i kalibrowanych półfabrykatów poprowadzony wzdłuż osi urządzenia, fig. 3 - widok izometryczny urządzenia i kalibrowanego półfabrykatu w przekroju cząstkowym, zaś fig. 4 - przekrój A-A urządzenia i kalibrowanych półfabrykatów poprowadzony wzdłuż osi urządzenia ze stożkowo-płaską powierzchnią roboczą tarczy górnej.

Sposób kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn, polega na tymi że półfabrykat 3 kuli umieszcza się w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez dolną tarczę 1 roboczą, na powierzchni której znajdują się spiralne występy robocze oraz górną tarczę 2 roboczą o płaskiej powierzchni 9 roboczej. Półfabrykat 3 podaje się do przestrzeni roboczej urządzenia przez otwór 5 umieszczony w górnej tarczy 2 roboczej. Następnie uruchamia się ruch obrotowy dolnej tarczy 1 roboczej i górnej tarczy 2 roboczej w przeciwnych do siebie kierunkach oraz z taką samą prędkością n.1 i zgniata się na półfabrykat 3 kuli wklęsłymi powierzchniami 10 i 11 bocznymi spiralnych występów 7 oraz płaską powierzchnią 9 roboczą. W wyniku oddziaływania dolnej tarczy 1 roboczej i górnej tarczy 2 roboczej wprawia się półfabrykat 3 kuli w ruch obrotowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów dolnej tarczy 1 roboczej i górnej tarczy 2 roboczej. Następnie przemieszcza się półfabrykat 3 kuli między płaską powierzchnią 9 roboczą, a spiralnymi występami 7, 8 o wklęsłych powierzchniach 10, 11, 12, 13 bocznych i kalibruje się kształt półfabrykatu 3 kuli. W rezultacie uzyskuje się kulę 4, którą odbiera się z przestrzeni roboczej urządzenia przez otwór 6, który znajduje się centralnie w osi dolnej tarczy 1 roboczej. Po umieszczeniu półfabrykatu 3 kuli w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez dolną tarczę 1 roboczą oraz górną tarczę 2 roboczą, wprawia się dolną tarczę 1 roboczą lub górną tarczę 2 roboczą w ruch obrotowy ze stałą prędkością n1, zaś górna tarcza 2 robocza lub dolna tarcza 1 robocza jest nieruchoma.

Urządzenie do kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn posiada dwie tarcze. Dolna tarcza 1 robocza oraz górna tarcza 2 robocza umieszczone są pionowo nad sobą, zaś ich osie pokrywają się ze sobą, a spiralne powierzchnie robocze dolnej tarczy 1 roboczej umieszczone są naprzeciwko płaskiej powierzchni 9 roboczej górnej tarczy 2. Strefa wejściowa dolnej tarczy 1 roboczej jest w kształcie ściętego stożka 14, na powierzchni bocznej którego umieszczone są spiralne występy 7 o wklęsłych powierzchniach 10, 11 bocznych i promieniu R1 większym od połowy średnicy Dk kalibrowanej kuli 4. Następnie za strefą wejściową na dolnej tarczy 1 roboczej znajduje się strefa kalibrująca w kształcie pierścienia 15, na powierzchni którego

PL 224 259 B1 umieszczone są spiralne występy 8 o wklęsłych powierzchniach 12, 13 bocznych i promieniu R równym połowie średnicy Dk kalibrowanej kuli 4. Górna tarcza 2 robocza posiada płaską powierzchnię 9 roboczą. W strefie wejściowej górnej tarczy 2 roboczej znajduje się otwór 5, przez który podaje się półfabrykat 3 kuli do przestrzeni roboczej urządzenia, zaś centralnie w osi dolnej tarczy 1 roboczej znajduje się otwór 6, przez który odbiera się skalibrowane kule 4. Górna tarcza 2 robocza posiada stożkowo-płaską powierzchnię roboczą, przy czym w strefie wejściowej ma kształt ściętego stożka 14, zaś w strefie kalibrowania powierzchnia robocza górnej tarczy 2 roboczej ma kształt pierścienia 15.

Claims (4)

1. Sposób kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn, znamienny tym, że półfabrykat (3) kuli umieszcza się w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez dolną tarczę (1) roboczą, na powierzchni której znajdują się spiralne występy robocze oraz górną tarczę (2) roboczą o płaskiej powierzchni (9) roboczej, przy czym półfabrykat (3) podaje się do przestrzeni roboczej urządzenia przez otwór (5) umieszczony w górnej tarczy (2) roboczej, następnie uruchamia się ruch obrotowy dolnej tarczy (1) roboczej i górnej tarczy (2) roboczej w przeciwnych do siebie kierunkach oraz z taką samą prędkością (ni) i zgniata się na półfabrykat (3) kuli wklęsłymi powierzchniami (10) i (11) bocznymi spiralnych występów (7) oraz płaską powierzchnią (9) roboczą, w wyniku czego wprawia się półfabrykat (3) kuli w ruch obrotowy ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów dolnej tarczy (1) roboczej i górnej tarczy (2) roboczej, następnie przemieszcza się półfabrykat (3) kuli między płaską powierzchnią (9) roboczą, a spiralnymi występami (7), (8) o wklęsłych powierzchniach (10), (11), (12), (13) bocznych i kalibruje się kształt półfabrykatu (3) kuli, w wyniku czego uzyskuje się kulę (4), którą odbiera się z przestrzeni roboczej urządzenia przez otwór (6), który znajduje się centralnie w osi dolnej tarczy (1) roboczej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po umieszczeniu półfabrykatu (3) kuli w przestrzeni roboczej urządzenia, utworzonej przez dolną tarczę (1) roboczą oraz górną tarczę (2) roboczą, wprawia się dolną tarczę (1) roboczą lub górną tarczę (2) roboczą w ruch obrotowy ze stałą prędkością (n), zaś dolna tarcza (1) robocza lub górna tarcza (2) robocza jest nieruchoma.

3. Urządzenie do kalibrowania kul dyskami płasko-spiralnymi, zwłaszcza kul kutych z główek złomowanych szyn posiadające dwie tarcze, znamienne tym, że dolna tarcza (1) robocza oraz górna tarcza (2) robocza umieszczone są pionowo nad sobą, zaś ich osie pokrywają się ze sobą, a spiralne powierzchnie robocze dolnej tarczy (1) roboczej umieszczone są naprzeciwko płaskiej powierzchni (9) roboczej górnej tarczy (2), przy czym strefa wejściowa dolnej tarczy (1) roboczej jest w kształcie ściętego stożka (14), na powierzchni bocznej którego umieszczone są spiralne występy (7) o wklęsłych powierzchniach (10), (11) bocznych i promieniu (R1) większym od połowy średnicy (Dk) kalibrowanej kuli (4), następnie za strefą wejściową na dolnej tarczy (1) roboczej znajduje się strefa kalibrująca w kształcie pierścienia (15), na powierzchni którego umieszczone są spiralne występy (8) o wklęsłych powierzchniach (12), (13) bocznych i promieniu (R) równym połowie średnicy (Dk) kalibrowanej kuli (4), zaś górna tarcza (2) robocza posiada płaską powierzchnię (9) roboczą, przy czym w strefie wejściowej górnej tarczy (2) roboczej znajduje się otwór (5), przez który podaje się półfabrykat (3) kuli do przestrzeni roboczej urządzenia, zaś centralnie w osi dolnej tarczy (1) roboczej znajduje się otwór (6), przez który odbiera się skalibrowane kule (4).

4. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że górna tarcza (2) robocza posiada stożkowo-płaską powierzchnię roboczą, przy czym w strefie wejściowej ma kształt ściętego stożka (14), zaś w strefie kalibrowania powierzchnia robocza górnej tarczy (2) roboczej ma kształt pierścienia (15).