RU2176574C2

RU2176574C2 - Tool unit for rolling out rotary surfaces

Info

Publication number: RU2176574C2
Application number: RU99106759A
Authority: RU
Inventors: В.А. Боголюбов; К.В. Горошанский; В.А. Невзоров; М.А. Петухов; Ю.П. Потемин
Original assignee: Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2001-12-10

Abstract

FIELD: processes and tools for rolling out complex-shape parts such as discs of motor vehicle wheels. SUBSTANCE: tool unit includes rolling out heads with rollers whose number is multiple to two. Axial motion drive is in the form of carriage supporting paired heads with rollers. Each rolling out head is provided with separate drive for radial motion and with feeler. Working surface of one roller of roller pair is cone. Working surface of other roller is in the form of protruded cylinder. The most protruded portions of rollers are arranged on the same axis as points of applying pressure and coincide with those points. Thickness of roller with cone working surface is more than that of protruded cylinder of working surface of other roller. EFFECT: enhanced accuracy and quality of rolled out surfaces. 4 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к конструкции основного технологического инструментального блока для изготовления широкой номенклатуры деталей типа тел вращения со сложной конфигурацией боковой поверхности, например дисков автомобильных колес. The invention relates to the field of metal forming, in particular to the design of the main technological tool block for the manufacture of a wide range of parts such as bodies of revolution with a complex configuration of the side surface, for example, wheels of automobile wheels.

Известно устройство, используемое при реализации способа, защищенного патентом России N 2006318 В 21 D 22/18, опубл. 1994 г., которое представляет собой инструментальный блок по меньшей мере с двумя роликами, установленными с возможностью вращения в державках, одновременного перемещения вдоль оси обрабатываемого изделия и возможного радиального перемещения. Такая конструкция инструментального блока позволяет осуществлять раскатку деталей при значительных перемещениях металла и при обработке достаточно толстостенных деталей. Однако при выполнении конструкции роликов полностью симметричной и выполнении рабочей поверхности роликов конической сложно, энергетически невыгодно внедрение роликов за один заход на значительную глубину, кроме того, такая конструкция инструментальнго блока позволяет обрабатывать детали простой цилиндрической формы, что ограничивает область применения данного инструментального блока. A device is known that is used to implement the method protected by Russian patent N 2006318 B 21 D 22/18, publ. 1994, which is a tool unit with at least two rollers mounted for rotation in the holders, simultaneous movement along the axis of the workpiece and possible radial movement. This design of the tool unit allows rolling parts with significant movements of the metal and in the processing of sufficiently thick-walled parts. However, when the construction of the rollers is completely symmetrical and the working surface of the rollers is conical, it is difficult, energetically disadvantageous to introduce the rollers in one go to a considerable depth, in addition, this design of the tool block allows you to process parts of a simple cylindrical shape, which limits the scope of this tool block.

Известен инструментальный блок, описанный в патенте ГДР N 159047, B 21 D 41/04, опубл. 1983 г., который при однопроходном обжатии заготовки осуществляет деформацию посредством пары роликов, вращающихся вокруг своих осей, одновременно осуществляется перемещение роликов в радиальном и продольном направлениях относительно вращающейся оправки с заготовкой. Однако такая конструкция не позволяет осуществлять раскатку деталей сложной формы с высокой точностью. Known tool block described in the patent of the GDR N 159047, B 21 D 41/04, publ. 1983, which during single-pass compression of the workpiece deforms by means of a pair of rollers rotating around its axes, simultaneously moving the rollers in radial and longitudinal directions relative to the rotating mandrel with the workpiece. However, this design does not allow rolling parts of complex shape with high accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является инструментальный блок, используемый в устройстве для раскатки, которое описано в заявке N 97105788, В 21 H 1/02, опубл. 1998, решение о выдаче патента РФ от 18.02.97. Это устройство выбрано в качестве прототипа заявляемого инструментального блока. The closest in technical essence to the claimed device is a tool unit used in the device for rolling, which is described in application N 97105788, 21 H 1/02, publ. 1998, decision on the grant of a patent of the Russian Federation of 02/18/97. This device is selected as a prototype of the inventive tool block.

Устройство содержит станину с раскатными головками, в которых в качестве инструмента установлены ролики в количестве, кратном двум, с приводами вертикального и горизонтального перемещения, каждая головка снабжена кареткой и кареткой-носителем, установленными с возможностью независимого движения во взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме того, устройство снабжено дугообразными направляющими, которые являются продолжением кареток, установленных на станине с возможностью перемещения параллельно оси устройства, каретки-носители установлены с возможностью перемещения по последним. The device comprises a bed with roll-out heads, in which two multiple rollers are installed as tools, with vertical and horizontal drives, each head is equipped with a carriage and a carrier carriage mounted with the possibility of independent movement in mutually perpendicular directions. In addition, the device is equipped with arcuate guides, which are a continuation of the carriages mounted on the bed with the ability to move parallel to the axis of the device, the carriage carriers are installed with the ability to move along the latter.

Недостатком устройства является то, что ограничена область использования устройства, например, для раскатки трудно деформируемых материалов, и качественного, точного изготовления толстостенных деталей, типа дисков автомобильных колес. Так как при больших усилиях раскатки возможна потеря жесткости дугообразных направляющих, что приведет к неточности размеров раскатываемых деталей. The disadvantage of this device is that the scope of use of the device is limited, for example, for rolling difficultly deformed materials, and high-quality, accurate manufacturing of thick-walled parts, such as wheels of automobile wheels. Since with great rolling efforts, a loss of stiffness of the arcuate guides is possible, which will lead to inaccurate sizes of the rolled parts.

Заявляемым устройством решается задача повышения точности и качества раскатываемых деталей сложной конфигурации из трудно деформируемых материалов. The inventive device solves the problem of increasing the accuracy and quality of rolled parts of complex configuration from difficultly deformed materials.

Поставленная задача решается тем, что в инструментальном блоке для раскатки поверхностей вращения, содержащем раскатные головки с роликами в количестве, кратном двум, точки приложения усилий давления каждой пары которых расположены на одной оси, привод радиального перемещения раскатных головок и привод их осевого перемещения, выполненный в виде каретки для размещения на ней раскатных головок, согласно изобретению, привод радиального перемещения раскатных головок выполнен индивидуальным для каждой из них и имеет копиры различной конфигурации, рабочая поверхность одного из роликов пары выполнена конической, а другого - в виде выступающей цилиндрической части, при этом их наиболее выступающие части расположены на одной оси с точками приложения усилий давления и совпадают с ними, а толщина ролика с конической рабочей поверхностью превышает толщину выступающей цилиндрической части рабочей поверхности другого ролика. Возможность решения поставленной задачи обусловлена тем, что применение парного, но не симметричного инструментального блока, содержащего парные, но не идентичные по своей конфигурации ролики создает усилие подпора в паре за счет диаметрального расположения роликов, сохраняет противодействие уравновешивающих сил за счет синхронности перемещения вдоль оси, а наличие различия в движениях каждого из роликов в паре в радиальном направлении, осуществляемое за счет различия копиров у каждого из роликов, в сочетании с различием конфигурации роликов позволяет обеспечить точность получения геометрических размеров деталей, уменьшить механическую доработку, повысить коэффициент использования материала. The problem is solved in that in the tool block for rolling surfaces of revolution, containing the roll heads with rollers in an amount multiple of two, the points of application of pressure forces of each pair of which are located on the same axis, the drive of radial movement of the roll heads and the drive of their axial movement, made in in the form of a carriage for placing the rolling heads on it, according to the invention, the drive for radial movement of the rolling heads is individual for each of them and has copiers of various conf hurations, the working surface of one of the rollers of the pair is made conical, and the other in the form of a protruding cylindrical part, while their most protruding parts are located on the same axis with the points of application of pressure forces and coincide with them, and the thickness of the roller with a conical working surface exceeds the thickness of the protruding the cylindrical part of the working surface of another roller. The possibility of solving this problem is due to the fact that the use of a paired but not symmetrical tool block containing paired, but not identical in its configuration, rollers creates a back-up force in a pair due to the diametrical arrangement of the rollers, it maintains counteraction of balancing forces due to synchronous movement along the axis, and the difference in the movements of each of the rollers in a pair in the radial direction, due to the difference in the copiers of each of the rollers, in combination with the difference in configuration rollers ensures accuracy of the geometric dimensions of parts, reduce the mechanical rework, improve material utilization.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". The presence of distinctive features from the prototype features allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень". In the search process, no technical solutions were found that contain features similar to the distinguishing features of the claimed device, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4. The proposed device is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-4.

На фиг. 1 показан общий вид инструментального блока. In FIG. 1 shows a general view of the tool block.

На фиг. 2 показан вариант выполнения раскатного ролика. In FIG. 2 shows an embodiment of a rolling roller.

На фиг. 3 - вид инструментального блока вначале раскатки. In FIG. 3 is a view of the tool block at the beginning of rolling.

На фиг. 4 - вид инструментального блока при оформлении профиля. In FIG. 4 - view of the tool block during the design profile.

Инструментальный блок (фиг. 1) содержит раскатные головки 1 и 2, установленные на одной каретке 3, что обеспечивает их синхронное перемещение вдоль оси 4 заготовки 5. Приводы радиального перемещения содержат копиры 6 и 7, индивидуальные для каждого из роликов 8 и 9, установленных на головках 1 и 2 соответственно. Копиры 6 и 7 имеют различную конфигурацию, что обеспечивает различные траектории движения у роликов 8 и 9. Ролик 8 выполнен в виде асимметричной относительно поверхности 10 (перпендикулярной оси 4 раскатки) фигуры с конической рабочей поверхностью 11. Ролик 9 имеет выступающую цилиндрическую часть, при этом поверхности цилиндра боковая и торцевая являются рабочими поверхностями. Рабочая поверхность 12 ролика 9, являясь одновременно и торцевой поверхностью цилиндра, формирует вертикальные поверхности заготовки. Боковая поверхность цилиндра выглаживает и формирует горизонтальные поверхности заготовки. Высота цилиндра на ролике 9, равная b₂, меньше, чем общая толщина ролика 8 с конической рабочей поверхностью, толщина которого равна b₁.The tool block (Fig. 1) contains rolling heads 1 and 2 mounted on one carriage 3, which ensures their synchronous movement along the axis 4 of the workpiece 5. The radial movement drives contain copiers 6 and 7, individual for each of the rollers 8 and 9 installed on heads 1 and 2, respectively. The copiers 6 and 7 have a different configuration, which provides different trajectories of the rollers 8 and 9. The roller 8 is made in the form of a conical working surface 11 asymmetric with respect to the surface 10 (perpendicular to the rolling axis 4). The roller 9 has a protruding cylindrical part, while the surface of the cylinder side and end are working surfaces. The working surface 12 of the roller 9, being simultaneously the end surface of the cylinder, forms the vertical surface of the workpiece. The lateral surface of the cylinder smooths and forms the horizontal surface of the workpiece. The height of the cylinder on the roller 9, equal to b ₂ less than the total thickness of the roller 8 with a conical working surface, the thickness of which is equal to b ₁ .

Инструментальный блок работает следующим образом. При включении приводов каретка 3 получает продольное движение, перемещая вдоль оси 4 заготовки 5 раскатные головки 1 и 2 с закрепленными на них роликами 8 и 9. Оправка 13 с заготовкой 5 получают вращательное движение. По мере продольного перемещения происходит также радиальное перемещение роликов 8 и 9, каждого от своего привода, связанного с копирами 6 и 7 соответственно, при этом каждый устанавливается на свою величину относительно оси заготовки. В начальный момент раскатки ролик 9 первым внедряется в материал заготовки 5, его наиболее малая толщина обеспечивает внедрение более энергетически выгодное, чем если бы внедрение осуществлялось широким роликом 8 с конической рабочей поверхностью 11. После небольшого внедрения ролика 9 начинается внедрение ролика 8 с конической рабочей поверхностью. При этом ролик 8, расположенный диаметрально противоположно внедряемому ролику 9, противодействует смещению оси 4 заготовки 5 и оправки 13 под действием усилия деформации, при этом при его внедрении происходит больший захват материала по длине заготовки. Затем ролик 8 внедряется на ту же глубину, что и ролик 9. С помощью каретки 3 начинается одновременное движение роликов вдоль оси 4 заготовки 5. Ролик 8 своей конической рабочей поверхностью перемещает материал, который расположен на рабочей поверхности, укладывая его на оправке 13, а ролик 9 с высокой точностью оформляет геометрические размеры детали (см. фиг. 3). В области оформления конического увеличения диаметра 14 раскатываемой детали, ролик 8 отводится копиром на диаметр меньшего внедрения, а ролик 9 раскатывает конический участок с высокой точностью, оформляя геометрические размеры по внутреннему и наружному диаметру детали. The tool block operates as follows. When the drives are turned on, the carriage 3 receives longitudinal movement by moving the roll heads 1 and 2 along the axis 4 of the workpiece 5 with the rollers 8 and 9 fixed to them. The mandrel 13 with the workpiece 5 receive a rotational movement. As the longitudinal movement occurs, there is also a radial movement of the rollers 8 and 9, each from its own drive, associated with the copiers 6 and 7, respectively, while each is set to its own value relative to the axis of the workpiece. At the initial moment of rolling, the roller 9 is first introduced into the material of the workpiece 5, its smallest thickness ensures the introduction of more energy-efficient than if the introduction was carried out by a wide roller 8 with a conical working surface 11. After a small introduction of the roller 9, the introduction of the roller 8 with a conical working surface . In this case, the roller 8, located diametrically opposite to the introduced roller 9, counteracts the displacement of the axis 4 of the workpiece 5 and the mandrel 13 under the action of the deformation force, while when it is introduced, there is a greater capture of the material along the length of the workpiece. Then the roller 8 is introduced to the same depth as the roller 9. With the help of the carriage 3, the simultaneous movement of the rollers begins along the axis 4 of the workpiece 5. The roller 8 moves its material with a conical working surface, which is located on the working surface, laying it on the mandrel 13, and the roller 9 with high precision draws out the geometric dimensions of the part (see Fig. 3). In the area of making a conical increase in the diameter 14 of the rolled part, the roller 8 is retracted by a copier to a diameter of a smaller penetration, and the roller 9 rolls the conical section with high accuracy, making geometric dimensions for the inner and outer diameters of the part.

Общая толщина (b₁) ролика 8 больше, чем высота выступающей цилиндрической частью (b₂) ролика 9, а точки приложения усилий давления роликов расположены на одной оси и совпадают с наиболее выступающей частью поверхности роликов, ролик с конической рабочей поверхностью обеспечивает перемещение металла, а ролик с выступающей цилиндрической частью обеспечивает точность оформления сложных выступов и впадин на поверхности детали. Сочетание различной конфигурации рабочих поверхностей роликов с одновременным перемещением их вдоль оси заготовки, но по различным траекториям в радиальном направлении позволяет обеспечить проведение процесса раскатки за один проход для сложных конфигураций деталей с высокой точностью раскатки, проводя процесс в энергетически выгодном режиме.The total thickness (b ₁ ) of the roller 8 is greater than the height of the protruding cylindrical part (b ₂ ) of the roller 9, and the points of application of the pressure forces of the rollers are located on the same axis and coincide with the most protruding part of the surface of the rollers, the roller with a conical working surface provides metal movement, and a roller with a protruding cylindrical part ensures the accuracy of the design of complex protrusions and depressions on the surface of the part. The combination of different configurations of the working surfaces of the rollers with their simultaneous movement along the axis of the workpiece, but along different paths in the radial direction, allows the rolling process to be carried out in one pass for complex configurations of parts with high precision rolling, conducting the process in an energy-efficient mode.

Claims

The tool block for rolling surfaces of revolution, containing the roll heads with rollers in an amount equal to two, the points of application of pressure forces of each pair of which are located on the same axis, the drive of radial movement of the roll heads and the drive of their axial movement, made in the form of a carriage for placing the roll heads, characterized in that the drive for radial movement of the roll heads is individual for each of them and has copiers of various configurations, the working surface of one of the po The pairs of cones are made conical and the other in the form of a protruding cylindrical part, while their most protruding parts are located on the same axis with the points of application of pressure forces and coincide with them, and the thickness of the roller with a conical working surface exceeds the thickness of the protruding cylindrical part of the working surface of another roller .