PL231521B1 - Urządzenie i sposób kształtowania kuli drążonej metodą kucia - Google Patents

Abstract

Urządzenie do kształtowania kuli drążonej metodą kucia, charakteryzuje się tym, że składa się z matrycy dolnej (1) z wykrojem roboczym, oraz matrycy górnej (2) z wykrojem roboczym, pomiędzy którymi znajdują się elementy podtrzymująco-centrujące (3, 4), które posiadają powierzchnię w kształcie walcowym (3a, 4a), od strony matrycy wykrojów roboczych. Sposób kształtowania kuli drążonej metodą kucia charakteryzuje się tym, że wsad w kształcie rury o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy (D) kuli drążonej (6) i większej od średnicy (dK) otworów (6a, 6b) oraz o grubości ścianki mniejszej od grubości (gK, gMAX) ścianki (6c) kuli drążonej (6) oraz o wysokości, umieszcza się w wykroju roboczym matrycy dolnej (1) pomiędzy powierzchniami walcowymi (3a, 4a) elementów podtrzymująco-centrujących (3, 4). Następnie matrycę górną (2) wprawia się w ruch postępowy z prędkością v w kierunku matrycy dolnej (1) i odkształca się wsad, przy czym elementy podtrzymująco-centrujące (3, 4) odsuwa się od wsadu w kierunkach (k1, k2) a następnie rozsuwa się matryce (1, 2) oraz wyjmuje się kulę drążoną (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób kształtowania kuli drążonej metodą kucia.

Dotychczas znane i stosowane są sposoby kształtowania kul, zarówno drążonych jak i pełnych, które mają szerokie zastosowanie w technice. Znane sposoby kształtowania kul bazują na technologii kucia, gdzie na ogół stosuje się narzędzia w postaci matryc otwartych, zamkniętych lub dzielonych, a w przypadku kul drążonych stosuje się dodatkowo trzpienie sztywne. Znane są również sposoby kształtowania kul oparte na technologii walcowania, gdzie z kolei stosuje się walcowanie śrubowe, walcowanie poprzeczno-klinowe lub obciskanie obrotowe.

Przykłady znanych i stosowanych sposobów kształtowania kul pełnych są opisane w publikacji autorstwa Pater Z., Tomczak J. „Walcowanie śrubowe kul do młynów kulowych” Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2012 r. oraz w publikacji autorstwa Luty W. „Metaloznawstwo i obróbka cieplna stali łożyskowych” Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980 r., gdzie kule są kształtowane na gorąco za pomocą narzędzi wykonujących ruch tylko obrotowy lub tylko postępowy.

Również z opisu patentowego nr PL221635B1 znany jest sposób kucia półswobodnego kul pełnych. Natomiast z opisu patentowego nr PL224684B1 znany jest sposób kucia kul pełnych przy użyciu zamkniętych matryc dzielonych.

Z opisu patentowego nr PL223615B1 znany jest sposób kształtowania odkuwki kuli drążonej, gdzie narzędzie wykonuje ruch obrotowy, a odkuwka jest obciskana na trzpieniu sztywnym o stałym przekroju. Również z opisu patentowego nr PL220143B1 znany jest sposób kucia kul, gdzie powstaje odkuwka kuli drążonej z otworem o stałym przekroju, a proces jest realizowany dwuetapowo z użyciem matryc zamkniętych dzielonych i trzpienia sztywnego o stałym przekroju. Znane sposoby kształtowania kul drążonych charakteryzują się tym, że powstaje kula z otworem przelotowym o stałej średnicy (stałym przekroju poprzecznym).

Natomiast z opisu patentowego nr US3470720A znany jest sposób wykonania odkuwki kulki drążonej dla łożysk kulkowych, gdzie odkuwka jest kształtowana w dwóch operacjach za pomocą matryc wykonujących ruch obrotowy i postępowy, przy czym metoda ta wymaga użycia specjalistycznej maszyny kuźniczej napędzającej narzędzia. Z kolei z opisu patentowego nr US3774280A znany jest sposób wykonania półfabrykatu w postaci kulki drążonej, z której w kolejnych operacjach kształtuje się na gotowo kulkę mającą zastosowanie w łożyskach tocznych. Niestety, również i ta metoda produkcji wymaga zastosowania specjalistycznych maszyn kuźniczych, które zapewnią ruch rotacyjny narzędziom kształtującym. Innym problemem tych sposobów jest trudność wycentrowania wsadu w narzędziach.

Celem wynalazku jest umożliwienie kształtowania kuli drążonej ze wsadu o kształcie rury przy użyciu uniwersalnych maszyn kuźniczych. Celem wynalazku jest również umożliwienie wycentrowania, a następnie zwiększenia stabilności położenia wsadu podczas realizacji procesu produkcji kuli.

Istotą urządzenia do kształtowania kuli drążonej metodą kucia, posiadającego matrycę dolną z wykrojem roboczym oraz matrycę górną z wykrojem roboczym, według wynalazku jest to, że składa się z matrycy dolnej z wykrojem roboczym, oraz matrycy górnej z wykrojem roboczym, pomiędzy którymi znajdują się elementy podtrzymująco-centrujące, które posiadają powierzchnię w kształcie walcowym, od strony matrycy wykrojów roboczych.

Istotą sposobu kształtowania kuli drążonej metodą kucia, według wynalazku, jest to, że wsad w kształcie rury o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy kuli drążonej i większej od średnicy otworów oraz o grubości ścianki mniejszej od grubości ścianki kuli drążonej oraz o wysokości umieszcza się w wykroju roboczym matrycy dolnej pomiędzy powierzchniami walcowymi elementów podtrzymującocentrujących. Następnie matrycę górną wprawia się w ruch postępowy z prędkością w kierunku matrycy dolnej i odkształca się wsad. Elementy podtrzymująco-centrujące odsuwa się od wsadu w kierunkach a następnie rozsuwa się matryce oraz wyjmuje się kulę drążoną.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że umożliwia ukształtowanie kuli drążonej, zwłaszcza cienkościennej, gdzie powstały otwór przelotowy w kuli przebiega przez jedną oś symetrii i ma zmienny przekrój poprzeczny. Wynalazek umożliwia również uzyskanie kuli drążonej w jednej operacji kształtowania oraz zmniejsza pracochłonność i materiałochłonność procesu kucia kuli drążonej. Wynalazek jest uniwersalny i może być stosowany do kształtowania wszystkich metali i stopów technicznych, które są przeznaczone go obróbki plastycznej, na dowolnej maszynie kuźniczej wyposażonej w manipulator przemysłowy oraz przy dowolnej temperaturze kształtowania.

PL 231 521 B1

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1. przedstawia przekrój osiowy w widoku izometrycznym urządzenia do kształtowania kuli drążonej metodą kucia w fazie początkowej, fig. 2. - widok izometryczny w przekroju osiowym urządzenia do kształtowania kuli drążonej w fazie końcowej.

Urządzenie do kształtowania kuli drążonej metodą kucia, w przykładzie wykonania, składa się z matrycy dolnej 1 z wykrojem roboczym 1a, oraz matrycy górnej 2 z wykrojem roboczym 2a. Pomiędzy matrycami 1,2 znajdują się elementy podtrzymująco-centrujące 3, 4, które posiadają powierzchnię walcową 3a, 4a, zlokalizowaną od strony wykrojów roboczych 1a, 2a.

Sposób kształtowania kuli drążonej metodą kucia z zastosowaniem urządzenia przedstawionego w przykładzie wykonania polega na tym, że wsad o kształcie rury wykonany ze stali - 19MnCr5, o średnicy zewnętrznej dw równej 25,5 mm, grubości ścianki gw równej 4 mm oraz o wysokości hw równej 34,5 mm, umieszczono w wykroju roboczym 1a matrycy dolnej 1 pomiędzy powierzchniami walcowymi 3a, 4a elementów podtrzymująco-centrujących 3, 4. Następnie matrycę górną 2 wprawiono w ruch postępowy w kierunku matrycy dolnej 1 i odkształcono wsad 5. W czasie odkształcania wsadu 5 elementy podtrzymująco-centrujące 3, 4 zostały odsunięte od wsadu 5 poza matryce 1,2. Potem rozsunięto matryce 1,2 wyjęto kulę drążoną 6 z wykrojów roboczych 1a, 2a. W efekcie uzyskano kulę drążoną 6 o średnicy D równej 30 mm, która posiada ściankę 6c o grubościach gK równej 4,6 mm i gMAX równej 5,1 mm oraz ma otwory 6a, 6b o średnicy dK równej 4,5 mm.

Działanie urządzenia według wynalazku polega na tym, że wsad 5 w kształcie rury umieszcza się w wykroju roboczym 1a matrycy dolnej 1 pomiędzy powierzchniami walcowymi 3a, 4a elementów podtrzymująco-centrujących 3, 4, po czym matrycę górną 2 wprawia się w ruch postępowy z prędkością „v” w kierunku 30 matrycy dolnej 1. W efekcie wykroje robocze 1a, 2a wywierają nacisk na wsad 5, co powoduje odkształcenie poprzez spęczanie i obciskanie, a w ostateczności ukształtowanie kuli drążonej 6. W trakcie kształtowania elementy podtrzymująco-centrujące 3, 4 odsuwa się od wsadu 5 w kierunkach „k1”, „k2” poza matryce 1, 2, przy czym podczas odsuwania elementy podtrzymująco-centrujące 3, 4 zapewniają stabilną pozycję wsadu 5 oraz nie powodują hamowania powiększania się średnicy „dw” wsadu 5 do średnicy „D” kuli drążonej 6. Po zakończeniu procesu kształtowania rozsuwa się matryce 1,2 oraz wyjmuje się kulę drążoną 6 z wykrojów roboczych 1a, 2a.

Wykaz oznaczeń:

- matryca dolna

- matryca górna a, 2a - wykroje robocze

3, 4 - elementy podtrzymująco-centrujące

3a, 4a, - powierzchnie walcowe

- wsad

- kula drążona

6a, 6b - otwory w kuli drążonej

5a, 6c - ścianki, odpowiednio wsadu i kuli drążonej dw - średnica zewnętrzna wsadu gw - grubość ścianki wsadu hw - wysokość wsadu D - średnica kuli gK - grubość ścianki kuli gMAX - maksymalna grubość ścianki kuli dK - średnica otworów „v” - prędkość ruchu postępowego „k1”, „k2” - kierunki odsunięcia elementów podtrzymująco-centrujących

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do kształtowania kuli drążonej metodą kucia, posiadające matrycę dolną z wykrojem roboczym oraz matrycę górną z wykrojem roboczym, znamienne tym, że składa się z matrycy dolnej (1) z wykrojem roboczym (1a), oraz matrycy górnej (2) z wykrojem roboczym (2a), pomiędzy którymi znajdują się elementy podtrzymująco-centrujące (3, 4), które posiadają powierzchnię w kształcie walcowym (3a, 4a), od strony matrycy wykrojów roboczych (1a, 2a).

PL 231 521 B1

2. Sposób kształtowania kuli drążonej metodą kucia, znamienny tym, że wsad (5) w kształcie rury o średnicy zewnętrznej (dw) mniejszej od średnicy (D) kuli drążonej (6) i większej od średnicy (ók) otworów (6a, 6b) oraz o grubości (gw) ścianki (5a) mniejszej od grubości (g«, gMAx) ścianki (6c) kuli drążonej (6) oraz o wysokości (hw), umieszcza się w wykroju roboczym (1a) matrycy dolnej (1) pomiędzy powierzchniami walcowymi (3a, 4a) elementów podtrzymująco-centrujących (3, 4), po czym matrycę górną (2) wprawia się w ruch postępowy z prędkością (v), w kierunku matrycy dolnej (1) i odkształca się wsad (5), przy czym elementy podtrzymująco-centrujące (3, 4) odsuwa się od wsadu (5) w kierunkach (k1, k2) a następnie rozsuwa się matryce (1,2) oraz wyjmuje się kulę drążoną (6).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że elementy podtrzymująco-centrujące (3, 4) w czasie odkształcania wsadu utrzymuje się w styku z powierzchnią wsadu.