RU2098213C1

RU2098213C1 - Thread knurling head

Info

Publication number: RU2098213C1
Application number: RU95121543A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Киричек; Иван Борисович Кульков
Original assignee: Андрей Викторович Киричек; Иван Борисович Кульков
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely, machines for knurling thread on parts of steels and alloys. SUBSTANCE: head includes body, front and back covers, pressure rollers, knurling rollers mounted on eccentric axles inclined relative to knurling axis and jointly secured to said front and back covers. Head is provided with holder embracing body and mounted with possibility of axial motion relative to said body. Said holder has helical grooves inclined by angle no more than 45 degrees and supporting said pressure rollers. Other variants of groove arrangement of said holder are given. EFFECT: improved design. 7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к устройствам для формообразования резьб на деталях из сталей и сплавов накатыванием. The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to devices for forming threads on parts of steels and alloys by rolling.

Известна резьбонакатная головка [1] содержащая резьбонакатные ролики, смонтированные на эксцентриковых осях, и поворотные переднюю и заднюю крышки, в которых размещены сферические опоры эксцентриковых осей. Недостатком известной головки является невозможность изменения угла перекрещивания осей накатных роликов в процессе резьбонакатывания, что не позволяет обеспечить высокую точность при обработке длинных резьб. Known thread rolling head [1] containing thread rolling rollers mounted on eccentric axes, and rotatable front and rear covers, which are placed spherical bearings of the eccentric axes. A disadvantage of the known head is the inability to change the angle of intersection of the axes of the rolling rollers in the process of thread rolling, which does not allow for high accuracy when processing long threads.

Известна установка для накатывания резьбы [2] содержащая корпус, переднюю и заднюю поворотные крышки, смонтированные в крышках и свободно размещенные в пазах корпуса и пазах коромысла упорные ролики, накатные ролики, смонтированные на эксцентриковых осях, установленных посредством шарнирных опор в передней и задней крышках под углом к оси накатывания, механизм изменения угла наклона эксцентриковых осей в виде управляющего коромыслом рычага, закрепленного на суппорте станка. Достоинством установки является возможность размещения эксцентриковых осей под углом к оси накатывания и возможность управления величиной изменения угла перекрещивания осей благодаря наличию механизма связи резьбонакатных роликов с суппортом станка, что способствует повышению точности накатываемых резьб. Недостатками известной конструкции являются ее сложность, большая инерционность и недостаточно высокая чувствительность механизма изменения угла перекрещивания эксцентриковых осей, что не позволяет обеспечить высокую точность накатаной резьбы. A known installation for rolling threads [2] comprising a housing, front and rear rotary covers mounted in the covers and freely placed in the grooves of the housing and the grooves of the rocker arm thrust rollers, knurled rollers mounted on eccentric axes mounted by hinged supports in the front and rear covers under angle to the axis of rolling, the mechanism for changing the angle of inclination of the eccentric axes in the form of a lever controlling the rocker arm mounted on the support of the machine. The advantage of the installation is the possibility of placing the eccentric axes at an angle to the axis of rolling and the ability to control the magnitude of the change in the angle of intersection of the axes due to the connection mechanism of thread rolling rollers with the support of the machine, which improves the accuracy of rolling threads. The disadvantages of the known design are its complexity, high inertia and insufficiently high sensitivity of the mechanism for changing the angle of intersection of the eccentric axes, which does not allow to ensure high precision knurled threads.

Цель изобретения повышений надежности работы и расширение технологических возможностей устройства путем повышения точности накатываемой резьбы за счет упрощения конструкции, снижения инерционности и повышения чувствительности механизма изменения угла перекрещивания эксцентриковых осей. The purpose of the invention is to increase the reliability of the work and expand the technological capabilities of the device by increasing the accuracy of the thread being rolled by simplifying the design, reducing inertia and increasing the sensitivity of the mechanism for changing the angle of intersection of the eccentric axes.

Цель достигается тем, что головка снабжена охватывающей корпус державкой, смонтированной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и содержащей направленные под углом менее 45^o винтовые пазы, в которых размещены упорные ролики, а корпус выполнен из материала, имеющего низкий коэффициент трения скольжения в паре со сталью.The goal is achieved in that the head is provided with a holder covering the housing, mounted axially movable relative to the housing and containing helical grooves directed at an angle of less than 45 ^° , in which the thrust rollers are placed, and the housing is made of a material having a low coefficient of sliding friction paired with steel .

На фиг. 1 представлена схема резьбонакатной головки, разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез Г- Г на фиг.1. In FIG. 1 shows a diagram of a thread rolling head, section; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; figure 3 view along arrow B in figure 1; figure 4 - section G-G in figure 1.

Резьбонакатная головка содержит резьбонакатные ролики 1, смонтированные на эксцентриковых осях 2, установленных посредством шарнирных опор 3 в передней 4 и задней 5 крышках. В передней 4 и задней 5 крышках смонтировано, по крайней мере по одному упорному ролику 6. На корпусе 7 установлена державка 8 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. Корпус 7 содержит пазы 9. Державка 8 содержит две группы противоположно направленных винтовых пазов 10, 11. Угол подъема винтовой линии всех пазов каждой группы одинаков по величине и меньше 45^o. Поворотные крышки 4,5 установлены в корпусе 7, а корпус 7 в державе 8 так, что опорные ролики 6 размещены в пазах 9 корпуса и пазах 10, 11 державки. Количество пазов 9, 10, 11 соответствует количеству упорных роликов 6. Благодаря наличию в корпусе 7 пазов 9, крышки 4,5 имеют возможность поворота относительно корпуса, и ориентированы относительно него в осевом направлении. При использовании отдельного устройства ориентации крышек в корпусе, каждая из групп противоположно направленных винтовых пазов державки может содержать только один паз. Для исключения заеданий при относительных перемещениях крышек и корпуса, корпуса и державки, корпус может быть выполнен из материала, имеющего низкий коэффициент трения в паре со сталью.The thread rolling head comprises thread rolling rollers 1 mounted on eccentric axles 2 mounted by pivot bearings 3 in the front 4 and rear 5 covers. At least one stop roller 6 is mounted in the front 4 and back 5 covers. A holder 8 is mounted on the housing 7 with the possibility of axial movement relative to the housing. The housing 7 contains the grooves 9. The holder 8 contains two groups of oppositely directed helical grooves 10, 11. The elevation angle of the helix of all grooves in each group is the same in size and less than 45 ^o . The rotary covers 4,5 are installed in the housing 7, and the housing 7 in the power 8 so that the support rollers 6 are placed in the grooves 9 of the housing and the grooves 10, 11 of the holder. The number of grooves 9, 10, 11 corresponds to the number of thrust rollers 6. Due to the presence of 7 grooves in the housing 7, the covers 4,5 are able to rotate relative to the housing, and are oriented relative to it in the axial direction. When using a separate cover orientation device in the housing, each of the groups of oppositely directed screw grooves of the holder may contain only one groove. To avoid jamming during relative movements of the covers and case, case and holder, the case can be made of a material having a low coefficient of friction paired with steel.

На продолжении эксцентриковых осей 2 со стороны задней крышки 5 посредством резьбового соединения смонтированы шестерни 12, положение которых зафиксировано посредством контргаек 13, и упорный диск 14. Каждая из шестерен 12 входит в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью кольца 15, связанного с корпусом 6 посредством пружины 16. На кольце 15 смонтированы палец 17 и фиксаторы 18. Фиксаторы 18 размещены в отверстиях, а палец 17 в пазу 19 упорного диска 14, подпружиненного посредством пружин 20 к кольцу 15. On the continuation of the eccentric axes 2 from the side of the back cover 5 by means of a threaded connection, gears 12 are mounted, the position of which is fixed by means of locknuts 13, and a thrust disk 14. Each of the gears 12 is engaged with the internal gear surface of the ring 15 connected to the housing 6 by means of a spring 16 . On the ring 15 mounted finger 17 and the latches 18. The latches 18 are placed in the holes, and the finger 17 in the groove 19 of the thrust disk 14, spring-loaded by means of springs 20 to the ring 15.

Резьбонакатная головка работает следующим образом. Thread rolling head works as follows.

Державка 8 закрепляется в резцедержателе станка и вместе с корпусом 7, эксцентриковые оси 2 которого находятся в положении, соответствующем наибольшему углу перекрещивания с осью накатывания, (фиг. 1, 2, 3, 4), подается на заготовку. Положение накатных роликов под наибольшим углом скрещивания позволяет значительно снизить усилие захвата заготовки. Ролики 1, захватив заготовку, начинают движение вперед, перемещаясь за один оборот заготовки на величину образующегося на ней шага, который будет несколько больше номинального вследствие крайнего положения накатных роликов 1. Таким образом, ролики 1 и связанные с ними детали эксцентриковые оси 2, шарнирные опоры 3, передняя 4 и задняя 5 крышки и корпус 7 получают осевое перемещение, отличное от номинального шага резьбы. В то же время, суппорт с резцедержателем и державкой 8 перемещается за один оборот заготовки точно на величину номинального шага резьбы. Возникает рассогласование скоростей осевого движения корпуса 7 относительно державки 8 резьбонакатной головки. The holder 8 is fixed in the tool holder of the machine and together with the housing 7, the eccentric axis 2 of which is in the position corresponding to the largest angle of intersection with the axis of rolling (Fig. 1, 2, 3, 4), is fed to the workpiece. The position of the knurled rollers at the greatest angle of intersection can significantly reduce the gripping force of the workpiece. The rollers 1, capturing the workpiece, begin to move forward, moving for one revolution of the workpiece by the amount of the step formed on it, which will be slightly more than the nominal due to the extreme position of the rolling rollers 1. Thus, the rollers 1 and the associated parts are eccentric axes 2, articulated bearings 3, the front 4 and rear 5 covers and the housing 7 receive axial displacement other than the nominal pitch of the thread. At the same time, the support with the toolholder and holder 8 moves for one revolution of the workpiece exactly by the value of the nominal thread pitch. There is a mismatch of the axial speeds of the housing 7 relative to the holder 8 thread rolling head.

В результате рассогласования упорные ролики 6, перемещаясь в винтовых пазах 10, 11 державки 8, поворачивают относительно корпуса 7 переднюю и заднюю крышки 4, 5 в разные стороны, изменяя угол перекрещивания эксцентриковых осей 2 и компенсируя погрешность шага резьбы. Вместе с крышками и эксцентриковыми осями без взаимного обкатывания поворачиваются шестерни 12 и кольцо 15, а также упорный диск 14. В дальнейшем, при накоплении ошибки шага накатываемой резьбы в ту или другую сторону, державка опережает или отстает от корпуса и заставляет упорные ролики 6 перемещаться в пазах державки 10,11 и поворачивать крышки 4,5 относительно корпуса, изменяя угол перекрещивания осей накатных роликов с осью вращения заготовки и корректируя шаг резьбы. As a result of the mismatch, the persistent rollers 6, moving in the screw grooves 10, 11 of the holder 8, rotate the front and rear covers 4, 5 relative to the housing 7 in different directions, changing the angle of intersection of the eccentric axes 2 and compensating for the error of the thread pitch. Together with the covers and eccentric axes, the gears 12 and the ring 15, as well as the thrust disk 14 are rotated without mutual rolling. Further, when the error of the pitch of the thread being rolled in one direction or another accumulates, the holder advances or lags the case and forces the thrust rollers 6 to move the grooves of the holder 10.11 and rotate the cap 4.5 relative to the housing, changing the angle of intersection of the axes of the rolling rollers with the axis of rotation of the workpiece and adjusting the thread pitch.

При достижении необходимой длины накатываемой резьбы буртик заготовки упирается в упорный диск 14 и, преодолевая противодействие пружин 20, выводит его из контакта с фиксаторами 18. Освобожденная пружина 16 заставляет кольцо 15 повернуться. От кольца 15 крутящий момент сообщается шестерням 12, неподвижно смонтированным на эксцентриковых осях 2. Оси 2 поворачиваются, ролики 1 расходятся, головка раскрывается. Угол поворота эксцентриковых осей 2 с накатными роликами 1 при раскрытии головки определяется длиной паза 19. Первоначальное положение головки обеспечивается поворотом упорного диска 14 до совмещения отверстий в нем с фиксаторами 18 кольца 15. Upon reaching the required length of the thread being rolled, the workpiece flange abuts against the thrust disk 14 and, overcoming the counteraction of the springs 20, brings it out of contact with the latches 18. The released spring 16 makes the ring 15 rotate. From the ring 15, the torque is communicated to the gears 12 fixedly mounted on the eccentric axes 2. The axles 2 rotate, the rollers 1 diverge, the head opens. The angle of rotation of the eccentric axes 2 with the knurled rollers 1 when opening the head is determined by the length of the groove 19. The initial position of the head is provided by turning the thrust disk 14 to align the holes in it with the latches 18 of the ring 15.

Настройка головки на требуемый размер по среднему диаметру осуществляется по эталону поворотом эксцентриковых осей в сохраняющих неизменное положение шестернях 12 при ослабленных контргайках 13. Перенастройка головки после накатывания правой резьбы на накатывание левой резьбы осуществляется переустановкой державки относительно корпуса с поворотом ее на 180^o.The head is adjusted to the required size according to the standard diameter by turning the eccentric axes in the gears 12, which remain unchanged, when the locknuts are loosened 13. The head is retuned after rolling the right thread to roll the left thread by reinstalling the holder relative to the body and turning it 180 ^° .

Закрепление державки резьбонакатной головки непосредственно в резцедержателе станка исключает необходимость использования дополнительных приспособлений. Для поддержания заготовки может быть использован задний центр. Ограничения по длине накатываемой резьбы связаны только с возможностями станка. Упрощение конструкции головки позволяет обойтись небольшим количеством элементов, что повышает надежность работы устройства. The fastening of the thread rolling head holder directly in the tool holder of the machine eliminates the need for additional devices. A back center can be used to maintain the workpiece. Limitations on the length of the thread being rolled are associated only with the capabilities of the machine. Simplification of the design of the head allows you to do with a small number of elements, which increases the reliability of the device.

Повышение точности накатываемой резьбы достигается за счет снижения инерционности и повышения чувствительности конструкции к величине накопленной ошибки шага. Чувствительность конструкции определяется как наличием и величиной зазоров, так и законом изменения величины угла перекрещивания эксцентриковых осей с осью накатывания при компенсации накопленной погрешности шага резьбы, а следовательно, зависит от угла подъема винтовой линии пазов 10, 11 державки 8. Предлагаемая конструкция характеризуется беззазорностью сопряжения контактных поверхностей упорных роликов и пазов державки, что выгодно отличает ее от прототипа. Improving the accuracy of the thread being rolled is achieved by reducing the inertia and increasing the design sensitivity to the value of the accumulated step error. The design sensitivity is determined both by the presence and size of the gaps, and by the law of change in the angle of intersection of the eccentric axes with the rolling axis to compensate for the accumulated error of the thread pitch, and therefore depends on the elevation angle of the helical line of the grooves 10, 11 of the holder 8. The proposed design is characterized by contactless coupling of contact surfaces of thrust rollers and grooves of the holder, which distinguishes it from the prototype.

Оптимальная величина угла подъема винтовой линии пазов державки зависит от свойств обрабатываемого материала, условий обработки, заданного уровня чувствительности и должна определяться экспериментально. Однако она должна быть не более 45^o, так как при превышении этого значения относительное перемещение державки и корпуса затрудняется вследствие самоторможения, резко возрастает инерционность устройства. Угол подъема винтовой линии пазов одной группы (β₁) угол подъема винтовой линии пазов другой группы (β₂) требуемая величина изменения угла перекрещивания осей накатных роликов (ΔΦ) для компенсации ошибки шага резьбы, накопленная ошибка шага резьбы (δ) и расстояние между опорами эксцентриковых осей (h) связаны между собой соотношением, которое может использоваться для определения отдельных конструктивных параметров резьбонакатной головки:
δ(tgβ₁+tgβ₂) = htgΔΦ
Так как первые витки накатных роликов нагружены больше, чем последующие, а разница в нагружении также зависит от природы обрабатываемого материала и условий обработки, в целях повышения чувствительности и быстродействия устройства в ряде случаев целесообразно углы подъема винтовой линии двух групп противоположно направленных пазов 10,11 выполнить различными по величине. При этом крышка, упорные ролики которой размещены в пазах с большим углом подъема винтовой линии, получит перемещение на больший угол. Разница в угле подъема винтовой линии двух групп пазов позволяет сместить мгновенную ось поворота накатного ролика от центральных витков в сторону передней или задней крышки, более равномерно распределить нагрузку по всем виткам.The optimal value of the angle of elevation of the helical line of the grooves of the holder depends on the properties of the processed material, processing conditions, a given level of sensitivity and should be determined experimentally. However, it should be no more than 45 ^o , since when this value is exceeded, the relative movement of the holder and the housing is hindered by self-braking, the inertia of the device sharply increases. The angle of elevation of the helix of the grooves of one group (β ₁ ) the angle of elevation of the helix of the grooves of another group (β ₂ ) is the required change in the angle of intersection of the axes of the rolling rollers (ΔΦ) to compensate for the error of the thread pitch, the accumulated error of the thread pitch (δ) and the distance between the supports the eccentric axes (h) are interconnected by a ratio that can be used to determine the individual structural parameters of the thread rolling head:
δ (tgβ ₁ + tgβ ₂ ) = htgΔΦ
Since the first turns of the rolling rollers are loaded more than the subsequent ones, and the difference in loading also depends on the nature of the material being processed and the processing conditions, in order to increase the sensitivity and speed of the device, in some cases it is advisable to raise the helix of two groups of oppositely directed grooves 10.11 different in size. In this case, the cover, the thrust rollers of which are placed in the grooves with a large angle of elevation of the helix, will receive movement at a larger angle. The difference in the angle of elevation of the helix of the two groups of grooves allows you to shift the instantaneous axis of rotation of the rolling roller from the central turns towards the front or rear cover, more evenly distribute the load across all turns.

Эффект изменения распределения нагрузки по виткам достигается также при наличии только одной группы пазов в державке и размещении в них упорных роликов, смонтированных в одной из крышек. Вторая крышка монтируется без возможности поворота в корпусе. При этом компенсация накопленной погрешности шага резьбы осуществляется благодаря перемещению только подвижной крышки. Подвижность передней крышки позволяет избежать внесения погрешностей в накатываемую резьбу калибрующими витками, но создает тяжелые условия работы первым виткам ролика, подвижность задней наоборот. The effect of changing the load distribution over the turns is also achieved if there is only one group of grooves in the holder and placement of thrust rollers mounted in one of the covers in them. The second cover is mounted without rotation in the housing. In this case, the compensation of the accumulated error of the thread pitch is carried out by moving only the movable cover. The mobility of the front cover avoids introducing errors into the thread being rolled by calibrating turns, but creates difficult working conditions for the first turns of the roller, the mobility of the back is vice versa.

Тот или иной вариант конструкции резьбонакатной должен выбираться в зависимости от целей пользователя. One or another version of the thread rolling design should be selected depending on the user's goals.

Claims

1. Thread rolling head comprising front and rear covers placed in the housing, thrust rollers, rolling rollers placed in grooves of the housing mounted on eccentric axes mounted by hinged supports in the covers at an angle to the axis of rolling, characterized in that the head is provided with a holder enclosing the housing mounted axially movable relative to the housing and made with helical grooves directed at an angle of less than 45 ^° , in which the thrust rollers are placed.

2. The head according to claim 1, characterized in that the housing is made of a material having a low coefficient of sliding friction paired with steel.

3. The head according to claims 1 and 2, characterized in that the holder is made with one group of helical grooves with the same angle of elevation of the helical line, in which thrust rollers are placed, installed in one of the covers mounted for rotation about the axis of symmetry of the housing, the second cover is mounted in the housing motionless.

4. The head according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the holder is made with two groups of oppositely directed screw grooves, the angle of elevation of the helical line of all grooves of each group is the same in magnitude, with the stop rollers mounted in the front cover in the grooves of one group and the rollers in the grooves of the other group mounted in the back cover, while the covers are mounted in the housing with the possibility of rotation relative to its longitudinal axis.

5. The head according to claim 4, characterized in that the angle of elevation of the helical line of all the grooves of the holder is the same.

6. The head according to claim 4, characterized in that the angle of elevation of the helical line of the grooves of one group is different from the angle of elevation of the helical line of the grooves of the other group.

7. Head according to any one of paragraphs. 3 to 6, characterized in that each group of grooves of the holder consists of one groove.