ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ РАСКАТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК B21H1/02 B21D22/18 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Заявляемым устройством решается задача повышения точности и качества раскатываемых деталей сложной конфигурации из трудно деформируемых материалов.

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.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

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".

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг. 1 показан общий вид инструментального блока.

На фиг. 2 показан вариант выполнения раскатного ролика.

На фиг. 3 - вид инструментального блока вначале раскатки.

На фиг. 4 - вид инструментального блока при оформлении профиля.

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.

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.

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.

Использование: для раскатки деталей сложной формы, например дисков автомобильных колес. Сущность: инструментальный блок содержит раскатные головки с роликами в количестве, кратном двум, привод осевого перемещения выполнен в виде каретки, на которой размещены парные головки с роликами, при этом каждая раскатная головка снабжена индивидуальным приводом радиального перемещения и копиром, рабочая поверхность одного ролика из пары имеет коническую поверхность, а рабочая поверхность второго ролика - в виде выступающей цилиндрической части, а 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. При этом повышается точность и качество раскатки. 4 ил.

Инструментальный блок для раскатки поверхностей вращения, содержащий раскатные головки с роликами в количестве, равном 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, отличающийся тем, что 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.