PL240329B1 - Narzędzie klinowe do walcowania odkuwek - Google Patents

Description

PL 240 329 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie klinowe do walcowania odkuwek, zwłaszcza do walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek osiowosymetrycznych stopniowanych osi i wałów.

Dotychczas znane są narzędzia stosowane do walcowania poprzecznego, poprzeczno-klinowego oraz śrubowego stosowane do kształtowania odkuwek wałków i osi stopniowanych. Szczegółowo konstrukcję narzędzi do walcowania poprzeczno-klinowego wyrobów osiowosymetrycznych opisano w książce autorstwa Pater Z.” Walcowanie poprzeczno-klinowe, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej 2009 r. Autor w książce opisuje najczęściej spotykane narzędzia, które mają kształt pojedynczego klina nawiniętego na walec. Takie narzędzie zbudowane jest z trzech podstawowych stref, to jest: wejściowej, gdzie klin wcina się w materiał na wymaganą głębokość; kształtowania, w której redukcja przekroju poprzecznego rozwijana jest na wymaganą szerokość walcowania; kalibrowania, gdzie następuje usunięcie owalizacji przekroju poprzecznego oraz skrzywień powstałych we wcześniejszych fazach kształtowania. Znane są również narzędzia, które składają się z kilku klinów działających na materiał równocześnie, wtedy walec ma mniejszą średnicę, ale występują większe siły kształtowania lub działającyc h na materiał kolejno, wtedy walec ma średnicę większą, a siły kształtowania są mniejsze. Cechą charakterystyczną narzędzi stosowanych do walcowania walcami klinowymi jest prostopadłe umieszczenie roboczej powierzchni klinowej na obwodzie walca w stosunku do osi narzędzia. W efekcie kształtowana odkuwka nie zmienia swojego położenia w trakcie procesu.

Znane są również narzędzia śrubowe, stosowane do walcowania odkuwek wałków stopniowanych, których konstrukcję opisano w książce autorstwa J. Lisowski „Walcowanie kuźnicze”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1974 r. Przedstawione w książce narzędzia składają się z walców, na powierzchni których umieszczone są wykroje śrubowe.

Dotychczasowe rozwiązania narzędzi stosowanych do walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek charakteryzują się występowaniem końcowych noży, umieszczanych za strefą kalibrowania, które odcinają skrajne odpady wraz z lejami powstającymi podczas walcowania odkuwek. W przypadku walcowania odkuwek o dużych średnicach wzrasta wielkość odpadów odcinanych od ukształtowanej odkuwki, co wpływa niekorzystnie na zużycie materiału.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie skrajnych odpadów powstających w procesie walcowania odkuwek stopniowanych osi i wałów. W rezultacie możliwe jest zmniejszenie zużycia materiału i zwiększenie wydajności procesu. Takie podejście pozwala ograniczyć koszty produkcji oraz zwiększyć możliwości technologiczne walcarek.

Istotą narzędzia klinowego do walcowania odkuwek, zwłaszcza do walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek osiowosymetrycznych stopniowanych osi i wałów w kształcie walca o klinowych powierzchniach roboczych według wynalazku jest to, że składa się z walca roboczego, którego obwód jest podzielony kolejno na strefę załadunkowo-wyładunkową, strefę kształtowania czopów stożkowych, w której dodatkowo znajduje się podstrefa pozycjonowania półfabrykatu oraz podstrefa właściwego kształtowania czopów stożkowych strefę właściwego kształtowania oraz strefę kalibrowania. Pierwsza strefa załadunkowo-wyładunkowa ma kształt powierzchni cylindrycznej pokrywającej się z powierzchnią walca roboczego, następnie za strefą załadunkowo-wyładunkowa znajduje się strefa kształtowania czopów stożkowych, w której na powierzchni walca roboczego znajduje się centralny występ klinowy o stałym kącie rozwarcia klina i pochylonych pod jednakowymi kątami powierzchniach bocznych, ponadto w strefie kształtowania czopów stożkowych znajdują się w pobliżu powierzchni czołowych walca roboczego występy kształtujące o stałej wysokości i pochyłych pod jednakowymi kątami powierzchniach bocznych, przy czym kształtujące występy w podstrefie pozycjonowania półfabrykatu pochylone są skośnie pod jednakowymi kątami względem powierzchni czołowych walca roboczego, tworząc kąt ostry w kierunku walcowania, zaś w podstrefie właściwego kształtowania czopów stożkowych, kształtujące występy pochylone są pod jednakowymi kątami względem powierzchni czołowych walca roboczego, tworząc kąt rozwarty w kierunku walcowania, następnie za strefą kształtowania czopów stożkowych znajduje się strefa właściwego kształtowania, w której znajdują się dwa skrajne występy klinowe o pochyłych powierzchniach bocznych, przy czym skrajne występy klinowe pochylone są pod różnymi kątami względem płaszczyzny równoległej do powierzchni czołowych walca roboczego, zaś kąty pochylenia powierzchni bocznych skrajnych występów klinowych są jednakowe, ponadto w strefie właściwego kształtowania, w części środkowej walca roboczego, między skrajnym występem klinowym, a skrajnym występem klinowym znajduje się centralny występ klinowy, stopniowo zwiększający swoją szerokość, następnie za strefą właściwego kształtowania znajduje się strefa kalibrowania, w której znajdują się

PL 240 329 B1 skrajne występy klinowe oraz centralny występ klinowy, które mają stałą szerokość oraz wysokość, zaś zarys powierzchni roboczej narzędzia w strefie kalibrowania ma kształt tworzącej walcowanej odkuwki wałka stopniowanego.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że narzędzie umożliwia walcowanie różnorodnych odkuwek stopniowanych osi i wałów w czasie jednego pełnego obrotu narzędzi bez konieczności pozostawiania, a następnie odcinania skrajnych naddatków. Wynalazek jest uniwersalny i może być stosowany do wszystkich metali i stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej.

Narzędzie klinowe do walcowania odkuwek według wynalazku, zostało przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok narzędzia z boku, fig. 2 - widok narzędzia z przodu, fig. 3 - widok narzędzia z góry, fig. 4 - widok izometryczny narzędzia z przodu, zaś fig. 5 - widok izometryczny narzędzia z tyłu.

Narzędzie klinowe do walcowania odkuwek, zwłaszcza do walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek osiowosymetrycznych stopniowanych osi i wałów ma kształt walca o klinowych powierzchniach roboczych. Składa się z walca roboczego 1 o średnicy D, którego obwód jest podzielony kolejno na strefę załadunkowo-wyładunkową I, strefę kształtowania czopów stożkowych II, w której dodatkowo znajduje się podstrefa pozycjonowania półfabrykatu IIa oraz podstrefa właściwego kształtowania czopów stożkowych IIb strefę właściwego kształtowania III oraz strefę kalibrowania IV. Pierwsza strefa załadunkowo-wyładunkowa I ma kształt powierzchni cylindrycznej pokrywającej się z powierzchnią walca roboczego 1. Za strefą załadunkowo-wyładunkową I znajduje się strefa kształtowania czopów stożkowych II, w której na powierzchni walca roboczego 1 znajduje się centralny występ klinowy 2 o stałym kącie rozwarcia klina β1 i pochylonych pod jednakowymi kątami α2 powierzchniach bocznych 3a i 3b. W strefie kształtowania czopów stożkowych II znajdują się w pobliżu powierzchni czołowych walca roboczego 1 występy kształtujące 4 oraz 6 o stałej wysokości hi i pochyłych pod jednakowymi kątami α1 powierzchniach bocznych 5a i 5b oraz 7a i 7b. Kształtujące występy 4 oraz 6 w podstrefie pozycjonowania półfabrykatu IIa pochylone są skośnie pod jednakowymi kątami β2 względem powierzchni czołowych walca roboczego 1, tworząc kąt ostry γ1 w kierunku walcowania. W podstrefie właściwego kształtowania czopów stożkowych IIb kształtujące występy 4 oraz 6 pochylone są pod jednakowymi kątami β3 względem powierzchni czołowych walca roboczego 1, tworząc kąt rozwarty γ2 w kierunku walcowania. Następnie za strefą kształtowania czopów stożkowych II znajduje się strefa właściwego kształtowania HI, w której znajdują się dwa skrajne występy klinowe 8 i 10 o pochyłych powierzchniach bocznych 9 i 11. Przy czym skrajne występy klinowe 8 i 10 pochylone są pod różnymi kątami β4 i β5 względem płaszczyzny równoległej do powierzchni czołowych walca roboczego 1, zaś kąty pochylenia α3 powierzchni bocznych 9 i 11 skrajnych występów klinowych 8 i 10 są jednakowe. Ponadto w strefie właściwego kształtowania III, w części środkowej walca roboczego 1, między skrajnym występem, klinowym 8, a skrajnym występem klinowym 10 znajduje się centralny występ klinowy 3, stopniowo zwiększający swoją szerokość. Następnie za strefą właściwego kształtowania, III znajduje się strefa kalibrowania IV, w której 5, znajdują się skrajne występy klinowe 8 i 10 oraz centralny występ klinowy 2, które mają stałą szerokość I1 i I2 oraz wysokość h2 i h3, zaś zarys powierzchni roboczej narzędzia w strefie kalibrowania IV ma kształt tworzącej walcowanej odkuwki 12 wałka stopniowanego.

Wykaz oznaczeń

- walec roboczy

- centralny występ klinowy

3a, 3b - powierzchnie boczne centralnego występu klinowego

4, 6 - występy kształtujące

5a, 5b, 7a, 7b - powierzchnie boczne występów kształtujących

8, 9 - skrajne występy klinowe

9, 11 - pochyłe powierzchnie boczne skrajnych występów klinowych

2 - tworząca walcowanej odkuwki

I - strefa załadunkowo-wyładunkowa

II - strefa kształtowania czopów stożkowych lIa - podstrefa pozycjonowania półfabrykatu llb - podstrefa właściwego kształtowania czopów stożkowych

III - strefa właściwego kształtowania

Claims (1)

1. PL 240 329 B1

   IV - strefa kalibrowania

   D - średnica walca roboczego hi - wysokość występów kształtujących h2 - wysokość centralnego występu kształtującego h3 - wysokość skrajnych występów kształtujących

   Ii - długość skrajnych występów kształtujących

   I2 - długość centralnego występu kształtującego ai - kąt pochylenia powierzchni bocznych występów kształtujących a2 - kąt pochylenia powierzchni bocznych centralnego występu klinowego a3 - kąt pochylenia powierzchni bocznych skrajnych występów klinowych β1 - kąt rozwarcia centralnego występu klinowego β2 - kąt pochylenia występów kształtujących w podstrefie pozycjonowania wsadu β3 - kąt pochylenia występów kształtujących w podstrefie właściwego kształtowania czopów stożkowych β4, β5 - kąty pochylenia skrajnych występów klinowych γ1 - kąt pomiędzy kształtującymi występami w podstrefie pozycjonowania γ2 - kąt pomiędzy kształtującymi występami w podstrefie właściwego kształtowana czopów stożkowych

   Zastrzeżenie patentowe

   1. Narzędzie klinowe do walcowania odkuwek, zwłaszcza do walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek osiowosymetrycznych stopniowanych osi i wałów w kształcie walca o klinowych powierzchniach roboczych znamienne tym, że składa się z walca roboczego (1), którego obwód jest podzielony kolejno na strefę załadunkowo-wyładunkową (I), strefę kształtowania czopów stożkowych (II), w której dodatkowo znajduje się podstrefa pozycjonowania półfabrykatu (l la) oraz podstrefa właściwego kształtowania czopów stożkowych (llb) strefę właściwego kształtowania (III) oraz strefę kalibrowania (IV), przy czym pierwsza strefa załadunkowo-wyładunkowa (I) ma kształt powierzchni cylindrycznej, pokrywającej się z powierzchnią walca roboczego (1), następnie za strefą załadunkowo-wyładunkową (I) znajduje się strefa kształtowania czopów stożkowych (II), w której na powierzchni walca roboczego (1) znajduje się centralny występ klinowy (2) o stałym kącie rozwarcia klina (β1) i pochylonych pod jednakowymi kątami (a2) powierzchniach bocznych (3a) i (3b), ponadto w strefie kształtowania czopów stożkowych (II) znajdują się w pobliżu powierzchni czołowych walca roboczego (1) występy kształtujące (4) oraz (6) o stałej wysokości (h1) i pochyłych pod jednakowymi kątami (a1) powierzchniach bocznych (5a) i (5b) oraz (7a) i (7b), przy czym kształtujące występy (4) oraz (6) w podstrefie pozycjonowania półfabrykatu (lla) pochylone są skośnie pod jednakowymi kątami (β2) względem powierzchni czołowych walca roboczego (1), tworząc kąt ostry (γ1) w kierunku walcowania, zaś w podstrefie właściwego kształtowania czopów stożkowych (llb) kształtujące występy (4) oraz (6) pochylone są pod jednakowymi kątami (β3) względem powierzchni czołowych walca roboczego (1), tworząc kąt rozwarty (γ2) w kierunku walcowania, następnie za strefą kształtowania czopów stożkowych (II) znajduje się strefa właściwego kształtowania (III), w której znajdują się dwa skrajne występy klinowe (8) i (10) o pochyłych powierzchniach bocznych (9) i (11), przy czym skrajne występy klinowe (8) i (10) pochylone są pod różnymi kątami (β4) i (β5) względem płaszczyzny równoległej do powierzchni czołowych walca roboczego (1), zaś kąty pochylenia (a3) powierzchni bocznych (9) i (11) skrajnych występów klinowych (8) i (10) są jednakowe, ponadto w strefie właściwego kształtowania (III), w części środkowej walca roboczego (1), między skrajnym występem klinowym (8) a skrajnym występem klinowym (10) znajduje się centralny występ klinowy (3), stopniowo zwiększający swoją szerokość, następnie za strefą właściwego kształtowania (III) znajduje się strefa kalibrowania (IV), w której znajdują się skrajne występy klinowe (8) i (10) oraz centralny występ klinowy (2), które mają stałą szerokość (I1 ) i (I2) oraz wysokość (h2) i (h3), zaś zarys powierzchni roboczej narzędzia w strefie kalibrowania (IV) ma kształt tworzącej walcowanej odkuwki (12) wałka stopniowanego.