PL219164B1

PL219164B1 - Method for cross rolling of ball type products with two discs using a plunge rolling method in a single system

Info

Publication number: PL219164B1
Application number: PL395044A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Pater; Janusz Tomczak
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2015-03-31
Also published as: PL395044A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób walcowania poprzecznego dwoma tarczami wyrobów typu kula metodą wgłębną w układzie pojedynczym.The subject of the invention is a method of cross-rolling with two discs of products in the form of a ball using a deep plunge method in a single system.

Dotychczas znanych jest szereg metod wytwarzania kul, wykorzystywanych później w młynach kulowych lub łożyskach tocznych. Do najczęściej spotykanych zalicza się odlewanie, kucie matrycowe lub walcowanie. Kule odlewane są ze stali zlewnej do form trwałych wykonanych z metalu, tak zwanych kokili. Kucie matrycowe kul realizowane jest na ogół na prasach ciernych, z wykorzystaniem materiału wsadowego w postaci prętów ze stali o zwiększonej zawartości węgla i manganu. Bezpośrednio po procesie kucia na prasach mimośrodowych wykonuje się okrawanie wypływki. Największą wydajność przy wytwarzaniu kul uzyskuje się stosując proces walcowania skośnego. W czasie jednego obrotu walców uzyskuje się jedną kulę. W trakcie jednej minuty można otrzymać nawet 160 kul o średnicy około 0 30 mm lub 40 kul o średnicy około 0 120 mm. Kule walcowane są w walcarkach skośnych wyposażonych w dwa walce z naciętymi po linii śrubowej pojedynczymi bruzdami, na długości wynoszącej na ogół 3,5 zwoju. Osie walców są nachylone ukośnie względem osi materiału wsadowego - pręta, zwykle pod kątem od 3° do 7°. Podczas walcowania walce obracają się w tym samym kierunku, materiał zaś obraca się w przeciwnym kierunku.So far, a number of methods of producing balls are known, which are later used in ball mills or rolling bearings. The most common are casting, drop forging or rolling. The balls are cast from non-ferrous steel into permanent forms made of metal, the so-called dies. The matrix forging of the balls is usually carried out on friction presses, with the use of the charge material in the form of steel bars with an increased carbon and manganese content. Immediately after the forging process, the flash is trimmed on eccentric presses. The highest efficiency in the production of balls is obtained using the skew rolling process. One sphere is obtained during one revolution of the rolls. As many as 160 spheres with a diameter of about 30 mm or 40 spheres with a diameter of about 120 mm can be obtained in one minute. The balls are rolled on inclined mills equipped with two rolls with helix cut single slits over a length of generally 3.5 turns. The axes of the rolls are inclined obliquely with respect to the axis of the charge material - bar, usually at an angle of 3 ° to 7 °. During rolling, the rolls turn in the same direction and the material turns in the opposite direction.

Aby otrzymać dobre wyniki walcowania, średnica wsadu powinna wynosić około 0,97 średnicy gotowych kul. Średnica walców jest 5 + 6 razy większa od średnicy kul. Informacje na temat walcowania skośnego kul przedstawione są w książce: Dobrucki W. „Zarys obróbki plastycznej metali”, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1975 r.To obtain good rolling results, the batch diameter should be approximately 0.97 the diameter of the finished balls. The diameter of the rolls is 5 + 6 times the diameter of the balls. Information on skew rolling of spheres is presented in the book: Dobrucki W. "Outline of metal forming", Wydawnictwo "Śląsk", Katowice 1975.

Znany jest również sposób walcowania poprzeczno-klinowego czterech kul opisany w książce Pater Z. „Walcowanie poprzeczne-klinowe”, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2009 r. Polega on na zastosowaniu dwóch płaskich narzędzi, które przemieszczając się przeciwnie kształtują kule z wsadu w postaci pręta, którego średnica jest równa średnicy kuli. Narzędzia stosowane do walcowania składają się z dwóch części; klina kształtującego i wkładki rozcinającej. Klin kształtujący ma typowy kształt, w którym wykonano wzdłużnie równoległe rowki klinowe o zarysie poprzecznym kołowym, które oddalone są od siebie na odległość mniejszą od średnicy wykonywanej kuli. W wyniku działania klina kształtującego otrzymywane są kule połączone łącznikami walcowymi o średnicy wynoszącej około połowy średnicy kuli. Rozcięcie ukształtowanych kul realizowane jest za pomocą wkładki rozcinającej, której działanie powoduje przekształcenie łączników w brakujące części kul. Charakterystyczne jest to, że w trakcie rozcinania kule rozsuwane są na boki przez rowki, które w części kalibrującej narzędzia rozmieszczone są pod kątem do kierunku walcowania - przemieszczania narzędzia klinowego.The method of cross-wedge rolling of four balls is also known, described in the book by Pater Z. "Cross-wedge rolling", Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2009. It involves the use of two flat tools which, while moving in the opposite direction, shape the balls from the charge in the form of a bar whose diameter is equal to the diameter of the sphere. The tools used for rolling consist of two parts; a shaping wedge and a cutting insert. The shaping wedge has a typical shape with longitudinally parallel wedge grooves with a circular transverse profile, which are spaced from each other by a distance smaller than the diameter of the ball to be made. The shaping wedge produces balls connected by cylindrical connectors with a diameter of approximately half the diameter of the sphere. The cutting of the shaped spheres is performed by means of a cutting insert, the operation of which transforms the connectors into the missing parts of the spheres. It is characteristic that during cutting, the balls are moved to the sides through the grooves, which in the calibrating part of the tool are arranged at an angle to the rolling direction - the movement of the wedge tool.

Znany jest również sposób walcowania poprzecznego dwoma walcami wyrobów typu kula metodą wgłębną, opisany w zgłoszeniu patentowym nr P. 394 836, który polega na równoczesnym kształtowaniu kilku kul z odcinka pręta między obracającymi się i przemieszczającymi się promieniowo walcami. Ta metoda ze względu na moce stosowanych walcarek może być stosowana jednak do wytwarzania kul o stosunkowo niewielkich średnicach - do 50 mm.There is also a known method for cross-rolling with two rolls of ball-type products by the plunge method, described in the patent application No. P. 394 836, which consists in the simultaneous shaping of several balls from a bar section between rotating and radially moving rollers. Due to the power of the rolling mills used, this method can, however, be used to produce balls with relatively small diameters - up to 50 mm.

Istotą sposobu walcowania poprzecznego dwoma tarczami wyrobów typu kula metodą wgłębną w układzie pojedynczym jest to, że półfabrykat w kształcie odcinka pręta o średnicy mniejszej od średnicy kształtowanej kuli wprowadza się do zderzaka sprężystego między dwie nieruchome prowadnice oraz dwie jednakowe tarcze, o osiach równoległych do osi półfabrykatu, które na obwodzie posiadają występy pierścieniowe, rozdzielające powierzchnie robocze o kształcie odpowiadającym zarysowi połowy walcowanej kuli, następnie tarcze wprawia się w ruch obrotowy w tym samym kierunku, z taką samą prędkością i jednocześnie w ruch posuwisty ze stałą prędkością w kierunku osi półfabrykatu, przy czym w wyniku ruchu posuwistego oraz obrotowego dwóch tarcz następuje wgłębianie się występów pierścieniowych w półfabrykat, a następnie wprawia się półfabrykat w ruch obrotowy i w skutek oddziaływania powierzchni roboczych umieszczonych na tarczach kształtuje się dwie powierzchnie sferyczne od strony półfabrykatu oraz od strony kuli, zaś w skutek oddziaływania występów pierścieniowych redukuje się średnicę półfabrykatu, a następnie odcina się od półfabrykatu objętość materiału równą objętości kształtowanej kuli, przy czym odciętą objętość materiału dociska się do powierzchni roboczych tarcz za pomocą zderzaka sprężystego i kształtuje się kulę.The essence of the transverse rolling method with two ball-type discs using the plunge method in a single system is that the bar-shaped blank with a diameter smaller than the diameter of the shaped sphere is inserted into the elastic stop between two stationary guides and two identical discs with axes parallel to the blank axis which have annular projections on the circumference, separating the working surfaces with a shape corresponding to the outline of a half of the rolled sphere, then the discs are set in rotation in the same direction, at the same speed and simultaneously in reciprocating motion with a constant speed in the direction of the blank axis, while as a result of the sliding and rotary movement of the two discs, the annular projections engage the blank, and then the blank is set in rotation and as a result of the interaction of the working surfaces placed on the discs, two spherical surfaces are formed from the blank side and from side of the sphere, and as a result of the impact of the annular projections, the diameter of the blank is reduced, and then a volume of material equal to the volume of the shaped sphere is cut from the blank, the cut volume of the material is pressed against the working surfaces of the discs by means of an elastic stopper and the sphere is shaped.

Sposób realizowany jest w układzie, w którym jedna tarcza wykonuje ruch obrotowy i posuwisty, zaś druga tarcza wykonuje tylko ruch obrotowy.The method is carried out in a system in which one disc performs a rotating and sliding motion, and the other disc performs only a rotary motion.

PL 219 164 B1PL 219 164 B1

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na kształtowanie kul o dużych średnicach powyżej 50 mm bezpośrednio z pręta. Pojedyncze walcowanie kul pozwala na znaczne zmniejszenie mocy stosowanych walcarek. Dzięki zastosowaniu wynalazku zwiększa się wydajność wytwarzania kul w stosunku do uzyskiwanej w procesach kucia matrycowego i odlewania.A beneficial effect of the invention is that it allows large diameter spheres greater than 50 mm to be shaped directly from the rod. Single ball rolling allows for a significant reduction in the power of the rolling mills used. Due to the application of the invention, the ball production efficiency is increased in relation to that obtained in the die forging and casting processes.

Kolejnym korzystnym skutkiem wynalazku jest prostota kształtu wykorzystywanych narzędzi, przekładająca się na łatwą ich regenerację w drodze szlifowania.Another advantageous effect of the invention is the simplicity of the shape of the tools used, which translates into their easy regeneration by grinding.

Wynalazek jest uniwersalny i może być stosowany do wszystkich metali i stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej.The invention is universal and can be applied to all metals and alloys intended for forming.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok tarcz i wsadu z przodu w początkowym etapie procesu walcowania, fig. 1a - rzut z góry tarcz i wsadu w początkowym etapie procesu walcowania, fig. 2 - widok z przodu tarcz i ukształtowanej kuli w końcowym etapie procesu walcowania, zaś fig. 2a - rzut z góry tarcz i ukształtowanej kuli w końcowym etapie procesu walcowania.The invention has been shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a front view of the discs and the charge in the initial stage of the rolling process, Fig. 1a - top view of the plates and the charge in the initial stage of the rolling process, Fig. 2 - front view of the discs and the shaped ball at the final stage of the rolling process, and Fig. 2a is a top view of the discs and the shaped ball at the final stage of the rolling process.

Sposób walcowania poprzecznego dwoma tarczami wyrobów typu kula metodą wgłębną w układzie pojedynczym, polega na tym, że półfabrykat 1 w kształcie odcinka pręta o średnicy mniejszej od średnicy kształtowanej kuli 10 wprowadza się do zderzaka 5 sprężystego między dwie nieruchome prowadnice 3 i 4 oraz dwie jednakowe tarcze 2a i 2b, o osiach równoległych do osi półfabrykatu 1, które na obwodzie posiadają występy 6 i 7 pierścieniowe, rozdzielające powierzchnie 8a i 8b oraz 9a i 9b robocze o kształcie odpowiadającym połowie kuli 10.The method of transverse rolling with two discs of ball-type products using the plunge method in a single system consists in the fact that the blank 1 in the shape of a bar segment with a diameter smaller than the diameter of the shaped sphere 10 is inserted into the elastic stop 5 between two stationary guides 3 and 4 and two identical discs 2a and 2b, with axes parallel to the axis of the blank 1, which have annular projections 6 and 7 on their periphery, separating surfaces 8a and 8b and 9a and 9b with a shape corresponding to half a sphere 10.

Następnie, tarcze 2a i 2b wprawia się w ruch obrotowy w tym samym kierunku, z taką samą prędkością n i jednocześnie w ruch posuwisty ze stałą prędkością V w kierunku osi półfabrykatu 1. W wyniku ruchu posuwistego oraz obrotowego dwóch tarcz 2a i 2b, występy 6 i 7 pierścieniowe wgłębiają się w półfabrykat 1, wprawiając go w ruch obrotowy.Then, the discs 2a and 2b are rotated in the same direction at the same speed than simultaneously reciprocating at a constant speed V in the direction of the axis of the blank 1. As a result of the sliding and rotating motion of the two discs 2a and 2b, the projections 6 and The 7-ring ones cut into the blank 1, setting it in a rotary motion.

W wyniku oddziaływania na materiał powierzchni 8a i 8b oraz 9a i 9b roboczych umieszczonych na tarczach 2a i 2b kształtowane są dwie powierzchnie sferyczne od strony półfabrykatu 1 oraz od strony kuli 10. Zaś w skutek oddziaływania występów 6 i 7 pierścieniowych redukowana jest średnica półfabrykatu 1.As a result of the impact on the material of the surfaces 8a and 8b and 9a and 9b located on the disks 2a and 2b, two spherical surfaces are formed on the side of the blank 1 and on the side of the ball 10. While the diameter of the blank 1 is reduced due to the influence of the 6 and 7 ring projections.

Następnie, występy 6 i 7 pierścieniowe odcinają od półfabrykatu 1 objętość materiału równą objętości kształtowanej kuli 10, która następnie dociskana jest do powierzchni 8b i 9b roboczych tarcz 2a i 2b za pomocą zderzaka 5 sprężystego i kształtuje się kulę 10.Then, the projections 6 and 7 annular cut from the blank 1 a volume of material equal to the volume of the shaped sphere 10, which is then pressed against the surfaces 8b and 9b of the working discs 2a and 2b by means of the elastic stop 5 and the ball 10 is shaped.

Sposób realizowany jest w układzie, w którym jedna tarcza 2a lub 2b wykonuje ruch obrotowy n i posuwisty z prędkością V, zaś druga tarcza 2a lub 2b wykonuje tylko ruch obrotowy z prędkością n.The method is carried out in a system in which one disk 2a or 2b performs a rotary motion n and sliding at speed V, and the other disk 2a or 2b performs only rotary motion at speed n.

Zastrzeżenia patentowePatent claims

1. Sposób walcowania poprzecznego dwoma tarczami wyrobów typu kula metodą wgłębną1. The method of transverse rolling with two discs of ball-type products using the plunge method

Claims

1. The method of transverse rolling with two ball-type discs using the plunge method in a single system, characterized in that the blank (1) in the shape of a bar segment with a diameter smaller than the diameter of the shaped ball (10) is inserted into the elastic bumper (5) between two stationary guides (3) and (4) and two identical discs (2a) and (2b), with axes parallel to the axis of the blank (1), with annular protrusions (6) and (7) separating the surfaces (8a) and ( 8b) and (9a) and (9b) working with a shape corresponding to the contour of a half of the rolled ball (10), then the disks (2a) and (2b) are set in rotation in the same direction, at the same speed (n) and simultaneously in a sliding motion at a constant speed (V) in the direction of the blank (1) axis, where as a result of the reciprocating and rotational movement of the two discs (2a) and (2b), the projections (6) and (7) of the ring cut into the blank (1) ), and then the blank (1) is set in a rotary motion and in a stroke Due to the interaction of the surfaces (8a) and (8b) as well as the working surfaces (9a) and (9b) placed on the disks (2a) and (2b), two spherical surfaces are formed on the side of the blank (1) and on the side of the ball (10), while as a result of the interaction of the projections (6) and (7), the diameter of the blank (1) is reduced, and then a volume of material equal to the volume of the shaped sphere (10) is cut from the blank (1), while the cut volume of the material is pressed against the surface (8b) and (9b) the working discs (2a) and (2b) by means of a spring stopper (5) and a ball (10) is formed.

2. The method according to p. The method according to claim 1, characterized in that the method is performed in a system in which one disc (2a) or (2b) rotates at speed (n) and traverses at speed (V), and the other disc (2a) or (2b) performs only rotation at speed (n).