CZ205597A3

CZ205597A3 - Způsob výroby dílů s vnitřním ozubením

Info

Publication number: CZ205597A3
Application number: CZ972055A
Authority: CZ
Inventors: Willi Zimmermann; Bernd Stein; JüRGEN ZIMMERMANN
Original assignee: Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff-Und Systemtechnik
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1998-10-14
Also published as: CA2209121A1; DE59505133D1; US6026666A; ATE176766T1; ES2127578T3; EP0800425B1; JPH10511312A; MX9704834A; WO1996020050A1; DE4446919A1; EP0800425A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby dílů s vnitřním ozubením podle druhové části nároku 1.

Dosavadní stav techniky

V DE-A1-24 20 014 je popsán podobný způsob plynulého tlačení vnitřních závitů na válcových dílech, při kterém se trubkový obrobek podrobí rotačnímu plynulému lisovacímu postupu. Při tomto způsobu dochází k plastickému tváření, popřípadě k bodové přeměně materiálu do pastovítého stavu. Tento způsob se odlišuje výrazně od válcování, kování nebo hlubokému tažení, protože se při těchto postupech dosahuje pouze zpevňování materiálu za studená.

Při popsaném plynulém tlačném postupu je obrobek uložen na otočném poháněném tlačném trnu a z vnější strany na něj dosedá v průběhu jeho podélného pohybu nejméně jedna tlačná kladka. Mezi tlačným trnem, popřípadě jedním tvářecím nástrojem a tlačnými kladkami dochází k protlačování a k plastickému tváření kovu, při kterém s tloušťka stěny obrobku zmenšuje a její délka se prodlužuje.

Úkolem vynálezu je zdokonalit způsob podle druhové části nároku 1 v tom smyslu, aby byla umožněna sériová výroba dílů uvedeného druhu.

Podstata vynálezu

«.·, Tento úkol je vyřešen způsobem plynulého prodlužovacího tlačení dílů podle vynálezu, jehož podstata je obsažena ve i

' význakové části patentového nároku 1.

Tím, že odstup tvářecího nástroje od uložení tlačného trnu ve stroji je tak velký, že se tvářecí nástroj může ftftftft • ··

- 2 ft ftft ·· ·«·· ft* * · · · « ♦ · · · · ft ft ft · ftftft « • · · ftftftft* ftft v vychylovat od osy stroje v určitém rozsahu a s určitou výchylkou, je zajištěno, že se tvářecí nástroj může vystředit působením tlaku tlačných kladek, rozmístěných rovnoměrně po obvodu, což je umožněno vychýlením trnu. Samočinné vystřečfování trnu a tím také tvářecího nástroje zajišťuje spolehlivou výrobu bez stálého lámání nástrojů působením tlaku kladek při příliš tuhém upnutí.

Tvářecí nástroj je vyroben z materiálů obsahujících chrom a molybden (například podle normy DIN 1.2343, 1.2344, 1.2606) a tvrzených a také povrchově tvrzených. Výhodně je tvářecí nástroj následně ještě leštěný. Díky těmto opatřením je tvářecí nástroj extrémně trvanlivý a je vhodný pro dlouhodobé použití.

Podle výhodného vytvoření vynálezu je odstup tvářecího nástroje od uložení tlačného trnu ve stroji větší než 200 mm, zejména je roven 500 mm. Tento rozměrový údaj je pochopitelně závislý na stabilitě a velikosti stroje. V každém případě musí být zajištěno, aby se tvářecí nástroj mohl v určitém rozsahu vychylovat od osy stroje.

Tlačné kladky jsou výhodně vyrobeny z oceli HSS nebo z tvrdokovu a náběhový úhel tlačné kladky, popřípadě tlačných kladek je mezi 5° a 45°, výběhový úhel je mezi 0 a 20° a vnější válečkovací poloměr je mezi 0,5 a 25 mm.

V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se obrobek ve formě předsoustruženého nebo předkovaného hrncovitého polotovaru nasune na tvářecí nástroj. Tím je obrobek pevně zakotven na tvářecím nástroji.

Aby tlačné kladky mohly přijít snáze do záběru s obrobkem, je výhodně na vnější čelní straně obrobku vytvořeno zúžení, jehož hloubka je rovna 0,2 až 0,6 x S, kde S je • · • Β · * • 99 4 *

• * · • · · · • « · · • · ί α <

• * · · · · · • · « « ♦ ·· «4 · tloušťka stěny obrobku. Zúžení přechází do vnější obvodové plochy obrobku výhodné v úhlu nejvýše 45°.

Ve výhodné variantě způsobu podle vynálezu se plynulé protahovací tlačení provádí v protiběžném tlačícím procesu.

V toto provedení je proti tvářecímu nástroji umístěn koník vedený ve stroji a trn, tvářecí nástroj a koník tvoří konstrukční jednotku. Obrobek ve formě hrncovítého polotovaru je upnut mezi tvářecím nástrojem a trnem.

V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se pro výrobu dílů s vnitřním dvoustranným ozubením použije kombinace souběžného tlačícího procesu a protiběžného tlačících procesu tak, že mezi koníkem a trnem jsou umístěny dva tvářecí nástroje a mezi tvářecími nástroji je umístěn dvoustranný hrncovitý obrobek, jedna tlačná kladka, sousedící s koníkem, se posouvá v protiběžném tlačícím procesu od konce obrobku k jeho středu a druhá tlačná kladka s v souběžném tlačícím procesu se pohybuje od středu obrobku ve směru k trnu.

Dvoustranný hrncovitý obrobek je jako polotovar opatřen výhodně na jedné své obvodové straně zúžením směřujícím ke středu, přecházejícím v úhlu maximálně 20° do obvodové plochy obrobku a majícím hloubku rovnou od- 0,2 do 0,6 x S, kde S je tloušťka stěny obrobku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují ve schematických axonometrických pohledech s částečnými řezy obr. 1 tlačný trn s osazeným obrobkem a na něj dosedajícími tlačnými kladkami při souběžném tlačném procesu, obr. 2 tlačný trn s tvářecím nástrojem opatřeným šikmým ozubením, obr. 3 uspořádání pro prodlužovací tlačení protiběžným postu- 4 ··♦· « «· * ·*»*·· 9 •♦· ··· ·» « • · * · · « » » φ • · · ♦ 9 9

999 99 9 99 9 9 · pem, obr. 4 uspořádání pro prodlužovací tlačení obrobku s dvoustranným vnitřním ozubením, obr. 5 v řezu tvářecí nástroj, obr. 6 v řezu tlačnou kladku, obr. 7 v řezu hrncovitý obrobek jako polotovar a obr. 8 v řezu dvojitý hrncovitý obrobek jako polotovar.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje schematicky část tlačného trnu 10 pro tlačení závitů, který sestává z trnu 2» na jehož koncové straně je uložen tvářecí nástroj 2. V tomto příkladu není zobrazeno uchycení tlačného trnu 10 ve stroji. Tvářecí nástroj 2 je osazen na čelním prodloužení 11 trnu 1 neotočně.

Obr. 5 zobrazuje v podélném řezu a axonometrickém pohledu jeden takový tvářecí nástroj 2. Na povrchové ploše tvářecího nástroje 2 jsou uspořádány podélně probíhající zuby, žlábky nebo drážky, které představují negativ vytvářeného ozubení.

Na tvářecím nástroji 2 je nasunut hrncovitý obrobek 4 (obr. 1). S tímto obrobkem 4 jsou z vnější strany v záběru tlačné kladky 3, přičemž při tomto záběru dochází působením sil vyvozovaných tlačnými kladkami 2 k tváření kovového materiálu obrobku 4. Při tomto tváření se tloušťka stěny obrobku 4 zmenšuje a jeho délka se současně zvětšuje. Ve znázorněném příkladném provedení se jedná o souběžné lisovací tváření.

U zařízení podle vynálezu je odstup tvářecího nástroje 2 od neznázorněného uložení tlačného trnu 10 ve stroji volen tak velký, že tvářecí nástroj 2 může mít určitou výchylku g vůči ose 5 stroje. Při tomto uspořádání se může tvářecí nástroj 2 sám vystředfovat mezi tlačnými kladkami 3. Odstup tvářecího nástroje 2 od jeho uložení by měl být z tohoto důvodu

BB lil* « BBBB Β BB

ΒΒΒ Β·Β· BB B • BBB BB· BB B • · Β B.B BB BBBB • · Β Β Β Β ·

ΒΒΒΒΒΒ BBB BB BB B větší než 200 mm, zejména by měl být roven 500 mm. Aby byl tvářecí nástroj 2 dostatečně trvanlivý, je vyroben u řešení podle vynálezu z materiálů obsahujících chrom a molybden a je výhodně také povrchově tvrzený.

Obr. 2 zobrazuje příkladné provedení tlačného trnu 10 s tvářecím nástrojem 2 opatřeným šikmými zuby a osazeným obrobkem 4, který je přitlačován z vnější strany tlačnými kladkami 2· Při tvarování dílů se šikmým ozubením je tvářecí nástroj 2 namáhán zejména tečením materiálu v axiálním směru a tímto namáháním může dojít ke zlomení zubů. Správnou volbou tvářecích parametrů jako je posuv tvářecích kladek, stupeň redukce, geometrie kladek a počet otáček stroje je možno využít sklonu materiálu ke kroucení v průběhu tváření. Tím se odlehčí tvářecímu nástroji 2 a je možno prodloužit jeho životnost.

Tvářením materiálu při protlačovacím postupu se dosahuje značného zpevnění materiálu. Toto zpevnění se může ovlivnit odpovídající volbou stupně přetvoření a také volbou vhodné geometrie nástroje. Tím se stává dodatečné zkvalitňování a vytvrzování strojních konstrukčních dílů s vnitřním ozubením zbytečným. Vytvrzování materiálu za studená a také případné povrchové kalení je možno’zajistit známým nitračním postupem, který zajišťuje požadovanou tvrdost materiálu dílů zařízení a také odolnost proti opotřebení.

Obr. 3 znázorňuje princip prodlužovacího tlačení s přotiběžným postupem. V tomto příkladu je proti tvářecímu nástroji 2 umístěn koník 9 vedený ve stroji, přičemž trn 1, tvářecí nástroj 2 a koník 9 tvoří konstrukční jednotku. Obrobek 4 ve formě hrncovitého obrobku je upnut mezi tvářecím nástrojem 2 a trnem 1, popřípadě přidržovacím prvkem 12. Tlačná kladka 3, popřípadě tlačné kladky 2 dosedají na koncovou stranu obrobku 4, přivrácenou ke koníku 9, a pohybují se φφφφ • φ φ φ ΦΦ ··«*«*

ΦΦΦ ♦ φ · . φ φ · φ φ φ · φ φ · φ ··· φ ΦΦΦ φ φ

ΦΦ Φ ΦΦ ·· · od tohoto konce směrem k trnu 1.

Obr. 4 zobrazuje výrobu vnitřně ozubeného dílu s dvoustranným ozubením, přičemž v tomto příkladu je použito kombinace sestávající ze souběžného tlačného postupu a z protiběžného tlačného postupu. Mezi koníkem 9 a trnem 1 jsou v tomto příkladu uspořádány dva tvářecí nástroje 2a, 2b, přičemž mezi oběma tvářecími nástroji 2a, 2b je umístěn dvoustranný hrncoví tý obrobek 4'. Tento obrobek 4¹ bude ještě podrobněji popsán při objasňování příkladu na obr. 8. Tlačení závitů se v souběžné části tlačícího postupu provádí druhou tlačnou kladkou 3b, která, se pohybuje od středu obrobku 4 * ve směru k trnu χ. Protiběžná část tlačícího postupu se uskutečňuje druhou tlačnou kladkou 3a, umístěnou v sousedství koníku 9, a probíhá postupně od konce obrobku 4¹ k jeho středu.

Obr. 6 zobrazuje v řezu tlačnou kladku X, která má pro zakotvení vnitřní díru s drážkou 13. Podle vynálezu jsou tlačné kladky χ výhodně vytvořeny z oceli HSS, popřípadě z tvrdokovu. Náběhový úhel X tlačné kladky 3 je výhodně mezi 5° až 45°, výběhový úhel ©je mezi 0 a 20° a vnější válečkovací poloměr r mezi 0,5 a 25 mm. Tlouštka B kladky χ činí výhodně mezi 60 a 260 mm a její šířka D je mezi 20 a 90 mm. .

Jak již bylo řečeno, na tvářecí nástroj 2 je výhodně nasunut obrobek 4 . 4¹ ve formě předsoustruženého nebo předkovaného polotovaru.

Na obr. 7 je zobrazen obrobek X vhodný pro použití v souběžném tlačném procesu, který je obdobný příkladu z obr.

1. Hrncovítý obrobek χ má na své vnější čelní straně 6 zúžení 7 svého průřezu, jehož hloubka a v radiálním směru je a = = 0,2 až 0,6 S, kde S je tlouštka stěny obrobku 4 jako polotovaru. Zúžení 2 má svou radiální stěnu skloněnu v úhlu δ., který je roven nejvýše 45°, přičemž tato radiální stěna

	9 « 9 » •	999a 9 999 9 9	• 99 9 9 9 9 9 9 9 9	99 9 9 9 9 9	• 999 9 9
- 7 -		9	9 9 9 • 99 99	9 9 9	9 9

přechází do vnější obvodové plochy obrobku 4.. Toto zúžení 7 umožňuje lepší zachycení tlačných kladek 2.

Na obr. 8 je v řezu zobrazen dvojitý hrncovítý obrobek 4' jako zpracovávaný polotovar. Tento obrobek 4 * se zpracovává v zařízení zobrazeném na obr. 4. Obrobek 4 * je na svém obvodu opatřen na jedné straně zúžením 7* směřujícím ke středu, jehož dno je na jedné straně skloněno v úhlu σ rovném nejvýše 20° a sevřeném s površkami obvodové plochy 8 obrobku 41 tvořeného polotovarem. Toto zúžení 7* je vytvořeno pro lepší najetí tlačné kladky 3b.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Protahovací a tlačný způsob výroby dílů s vnitřním ozubením prováděný pomocí tlačného trnu (10) sestávajícího z trnu (1) s osazeným tvářecím nástrojem (2), a nejméně jedné tlačné kladky (3), přičemž mezi tvářecím nástrojem (2), popřípadě tlačným trnem (10) a tlačnými kladkami (3) se umístí obrobek (4), který se plasticky tváří silovým působením tlačných kladek (3),vyznačuj ící se tím, že tvářecí nástroj (2) má odstup od uložení tlačného trnu (10) ve stroji tak velký, že tvářecí nástroj (2) se může pohybovat s určitou výchylkou (a) od osy (5) stroje, takže tvářecí nástroj (2) se může samočinně vystřečfovat při působení tlaku tlačných kladek (3), rovnoměrně rozmístěných po jeho obvodu, vychýlením trnu (1).
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že tvářecí nástroj (2) sestává z materiálu obsahujícího chrom nebo molybden a je zušlechtěný nebo povrchově tvrzený.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , že odstup tvářecího nástroje (2) od uložení tlačného trnu (10) ve stroji je větší než 200 mm, zejména je roven 500 mm.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se t í i , že tlačné kladky (3) jsou vyrobeny z oceli HSS nebo z tvrdokovu.
5. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačující se t í m , že náběhový úhel (β) tlačné kladky (3), popřípadě tlačných kladek (3) je mezi 5° a 45°, výběhový úhel (Θ) je mezi 0 a 20° a vnější válečkovací poloměr (r) je mezi 0,5 ·* «··« a 25 mm.
6. Způsob podle nároků l až 5, vyznačující se t i a , že obrobek (4) ve formě předsoustruženého nebo předkovaného hrncovitého polotovaru se nasune na tvářecí nástroj (2).
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že na vnější čelní straně (6) obrobku (4) je vytvořeno zúžení (7), jehož hloubka (a) je rovna 0,2 až 0,6 x S, kde S je tloušťka stěny obrobku (4).
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zúžení (7) přechází v úhlu (δ) nejvýše 45° do vnější obvodové plochy (8) obrobku (4).
9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se t í m , že tlačení závitů s protahováním materiálu se provádí v protiběžném tlačícím procesu, přičemž na tvářecí nástroj (2) navazuje koník (9) vedený ve stroji, trn (1), tvářecí nástroj (2) a koník (9) tvoří konstrukční jednotku a obrobek (4) ve formě hrncovitého polotovaru je upnut mezi tvářecím nástrojem (2) a trnem (1).
10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačující se t í m , že pro výrobu dílů s vnitřním ozubením se použije kombinace souběžného tlačného procesu a protiběžného tlačného procesu tak, že mezi koníkem (9) a trnem (1) jsou umístěny dva tvářecí nástroje (2a, 2b) a mezi tvářecími nástroji (2a, 2b) je umístěn dvoustranný hrncovitý obrobek (4'), jedna tlačná kladka (3a), sousedící s koníkem (9) se posouvá v protiběžném tlačícím procesu od konce obrobku (4') k jeho středu a druhá tlačná kladka (3b) se v souběžném tlačném procesu pohybuje od středu obrobku (4') ve směru k trnu (1).

99 **··

- 10 • 99

99 9 9 9 9 • · · · 9 9 • · 9 9 999 * • · · 9 9 ·*· 99 99 9
11. Způsob podle nároku 10,vyznačující se tím, že dvoustranný hrncovítý obrobek (4¹) je jako polotovar na jedné své obvodové straně opatřen zúžením (7') směřujícím ke středu, přecházejícím v úhlu (σ) maximálně 20° do obvodové plochy (8) obrobku (4') a majícím hloubku (a) rovnou od 0,2 do 0,6 x S, kde S je tloušťka stěny obrobku (4')·