PL234532B1

PL234532B1 - Head for embossing cavities in the surface of holes, preferably as the lubrication pockets

Info

Publication number: PL234532B1
Application number: PL425426A
Authority: PL
Inventors: Mieczysław Korzyński; Katarzyna Korzyńska; Mateusz Drabczyk; Bartosz Kruczek
Original assignee: Univ Rzeszowski
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2020-03-31
Also published as: PL425426A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest głowica do wygniatania wgłębień w walcowych powierzchniach otworów, zwłaszcza jako kieszeni smarnych w panewkach łożysk ślizgowych. Głowica do wygniatania wgłębień w powierzchni otworów, zwłaszcza jako kieszeni smarnych, w której elementem je kształtującym są kulki (7), zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że wewnątrz cylindrycznego korpusu (1) usytuowany jest silnik elektryczny (2) zasilany i sterowany z zewnętrznego źródła, a na końcówce jego wału (4) zamocowana jest wymienna tarcza (5), której pobocznica (6) stanowi bieżnie również wymiennych kulek (7) kształtujących wgłębienia, przy czym w równych odstępach jest ukształtowana w formie występów w ilości równej ilości kulek (7), które z kolei są umieszczone w stożkowych otworach wymiennej tulei (9) stanowiącej koszyczek stabilizujący ich położenie. Korzystnym jest połączenie głowicy zgodnej ze zgłoszeniem z uchwytem (12) ją mocującym na obrabiarce poprzez przegub (13).The subject of the application is a head for forming recesses in cylindrical surfaces of holes, especially as lubrication pockets in plain bearing shells. A head for forming recesses in the surface of holes, especially as lubrication pockets, in which the shaping element are balls (7), according to the invention, is characterized by the fact that inside the cylindrical body (1) there is an electric motor (2) powered and controlled from an external source. source, and a replaceable disc (5) is mounted on the end of its shaft (4), the side of which (6) also constitutes raceways for replaceable balls (7) forming recesses, and at equal intervals it is shaped in the form of protrusions equal to the number of balls ( 7), which in turn are placed in the conical holes of the replaceable sleeve (9) which constitutes a basket stabilizing their position. It is advantageous to connect the head in accordance with the application with a handle (12) that mounts it on the machine tool via a joint (13).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest głowica do wygniatania wgłębień w walcowych powierzchniach otworów, zwłaszcza jako kieszeni smarnych w panewkach łożysk ślizgowych.The subject of the invention is a head for forming recesses in the cylindrical surfaces of holes, in particular as lubricating pockets in plain bearing bushes.

Jeden z istotnych problemów technicznych stanowi zużycie i trwałość łożysk ślizgowych w maszynach. Aby zminimalizować to zużycie powinno się zapewnić odpowiednie warunki smarowania to znaczy obecność oleju w strefie tarcia co sprawia trudności, szczególnie w połączeniach typu tłok-cylinder smarowanych okresowo bądź w takich łożyskach, w których utrudnione jest dostarczanie oleju do strefy tarcia. W takich przypadkach, w rozwiązaniach tradycyjnych stosuje się smarowniczki lub kanałki smarownicze w panewkach, a w rozwiązaniach nowoczesnych kieszenie smarne wykonywane w powierzchniach panewek w postaci wgłębień utrzymujących smar oraz gromadzących produkty zużycia i zanieczyszczenia, co sprzyja przedłużeniu trwałości łożysk.One of the significant technical problems is the wear and durability of the plain bearings in machines. In order to minimize this wear, appropriate lubrication conditions should be ensured, i.e. the presence of oil in the friction zone, which causes difficulties, especially in joints of the piston-cylinder type lubricated periodically or in such bearings where it is difficult to supply oil to the friction zone. In such cases, traditional solutions use grease nipples or lubricating channels in the bearings, and modern solutions use lubrication pockets in the surfaces of the bearings in the form of cavities that retain the lubricant and collect wear and contamination products, which helps to extend the life of the bearings.

Z patentu PL 199622 znane jest urządzenie do wykonywania kieszeni smarnych w powierzchniach walcowych wewnętrznych działające na zasadzie elektroimpulsowej. W tym urządzeniu końcówka umieszczona na końcu belki poruszanej za pomocą elektromagnesu uderza w powierzchnię panewki wykonując w niej wgłębienia. Zastosowanie tego urządzenia ograniczone jest do stosunkowo wąskich panewek, którymi są krótkie otwory, praktycznie kilkudziesięciomilimetrowych gdyż zbyt długie ramię nie ma odpowiedniej sztywności i energii wystarczającej do wykonywania wgłębień. Zwiększenie sztywności powoduje zwiększenie jego wymiarów a to uniemożliwia zastosowanie urządzenia do małych i średnich panewek najczęściej występujących w łożyskach maszynowych.Patent PL 199622 discloses a device for making lubricating pockets in cylindrical internal surfaces, operating on the electro-pulse principle. In this device, the tip placed at the end of the beam moved by the electromagnet hits the surface of the socket, making indentations in it. The use of this device is limited to relatively narrow sockets, which are short holes, practically several dozen millimeters long, because the too long arm does not have sufficient stiffness and energy to make recesses. Increasing the stiffness causes increasing its dimensions, which makes it impossible to use the device for small and medium-sized bushings most often found in machine bearings.

Z kolei z patentu PL 137988 znana jest głowica do nagniatania otworów pracująca na zasadzie wygniatania wgłębień w powierzchni panewek za pomocą mimośrodowo obracającej się bieżni i kulistych, końcówek z diamentu syntetycznego. Ta głowica posiada stosunkowo, złożoną konstrukcję, jej zastosowanie ogranicza się do otworów o dużych średnicach a w przypadku otworów nieprzelotowych duża, końcowa ich część pozostaje nie obrobiona. Jest prowadzona na sztywnym ramieniu o ograniczonej długości więc nie nadaje się do obróbki zbyt długich otworów. Wykonywane przez nią kieszenie smarne mają wydłużony, owalny kształt a nie, można wykonywać najbardziej pożądanych wgłębień o kształcie okrągłym.On the other hand, from patent PL 137988 a head for burnishing holes is known, working on the principle of embossing recesses in the surface of the bushings by means of an eccentrically rotating raceway and spherical tips made of synthetic diamond. This head has a relatively complex structure, its use is limited to holes of large diameters, and in the case of blind holes, a large end part remains untreated. It is guided on a rigid arm of limited length so it is not suitable for machining too long holes. The lubrication pockets it produces have an elongated, oval shape, and not the most desirable round-shaped recesses can be made.

Natomiast z literatury Przybylski W. pt. „Technologia obróbki nagniataniem” WNT, W-wa, 1987, znane są głowice do nagniatania otworów pracujące na zasadzie wygniatania wgłębień w powierzchni panewek za pomocą kulek i bieżni wielokątnej. Działają one na zasadzie odtaczania kulek po powierzchni obrabianego otworu, więc nie jest możliwe uzyskanie wgłębień o kształcie okrągłym lecz tylko o kształcie wydłużonym. Te głowice posiadają stosunkowo prostą konstrukcję, jednak ich zastosowanie ogranicza się do otworów o dużych średnicach, a w przypadku otworów nieprzelotowych duża, końcowa ich część, pozostaje nie obrobiona. Głowice nie posiadają cechy uniwersalności, to znaczy może obrabiać tylko otwory o jednej średnicy, nieco większej od średnicy głowicy. W tych rozwiązaniach głowica nie posiada własnego napędu i jest prowadzona na sztywnym-ramieniu o ograniczonej długości więc nie nadaje się do obróbki zbyt długich otworów. Bardzo ograniczona jest też możliwość regulacji wymiarów to jest głębokości, odległości wzajemnych i rozmieszczenia wgłębień można to robić tylko poprzez zmianę liczby kulek w głowicy i prędkości jej posuwu. Wadą takich głowic jest także to, że odwzorowują one walcowy profil bieżni na dość dużym odcinku obrabianej powierzchni, co powoduje zwiększenie błędów kołowości. Inną wadą jest występowanie zjawiska poślizgu kulek po powierzchni obrabianej i zanikanie impulsów nagniatających.Whereas from the literature of Przybylski W. Fri. "Burnishing technology" WNT, W-wa, 1987, there are known burnishing heads working on the principle of forcing cavities in the surface of the bearings by means of balls and a polygonal raceway. They work by rolling balls on the surface of the machined hole, so it is not possible to obtain pits of a round shape, but only of an elongated shape. These heads have a relatively simple design, but their use is limited to large diameter holes, and in the case of blind holes, a large end portion remains untreated. The heads do not have the feature of versatility, i.e. they can only process holes of one diameter, slightly larger than the diameter of the head. In these solutions, the head does not have its own drive and is guided on a rigid arm with a limited length, so it is not suitable for machining too long holes. The possibility of adjusting the dimensions is also very limited, i.e. the depth, mutual distances and the arrangement of the recesses, it can only be done by changing the number of balls in the head and the speed of its feed. The disadvantage of such heads is also that they reproduce the cylindrical profile of the raceway over a fairly large section of the treated surface, which increases the circularity errors. Another disadvantage is the phenomenon of ball sliding on the treated surface and the disappearance of burnishing pulses.

Również z patentu PL 152218 znane jest urządzenie do nagniatania cylindrycznych powierzchni wewnętrznych, zwłaszcza kokil, przystosowane do współpracy ze szlifierką do głębokich otworów. Urządzenie to posiada ograniczony zakres zastosowania, podobny jak wcześniej opisywana głowica.Also from the patent PL 152218 there is known a device for burnishing cylindrical internal surfaces, in particular die, adapted to cooperate with a deep hole grinder. This device has a limited scope of application, similar to the head described above.

Przedmiotem wynalazku jest głowica do wygniatania wgłębień w powierzchni otworów, zwłaszcza jako kieszeni smarnych, w której elementem je kształtującym są kulki, która zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że wewnątrz cylindrycznego korpusu usytuowany jest silnik elektryczny zasilany i sterowany z zewnętrznego źródła, a na końcówce jego wału zamocowana jest wymienna tarcza, której pobocznica stanowi bieżnię, również wymiennych kulek kształtujących wgłębienia, przy czym w równych odstępach jest ukształtowana w formie występów w ilości równej ilości kulek, które z kolei są umieszczone w stożkowych otworach wymiennej tulei stanowiącej koszyczek stabilizujący ich położenie.The subject of the invention is a head for pressing recesses in the surface of holes, especially as lubricant pockets, in which the forming element is balls, which according to the invention is characterized in that inside the cylindrical body there is an electric motor powered and controlled from an external source, and at the end Its shaft is fitted with an exchangeable disk, the side of which is a raceway, also of replaceable balls that shape the recesses, and at equal intervals it is formed in the form of protrusions in an amount equal to the number of balls, which in turn are placed in the conical holes of the exchangeable sleeve, which is a basket that stabilizes their position.

Korzystnym jest połączenie głowicy zgodnej z wynalazkiem z uchwytem ją mocującym na obrabiarce poprzez przegub.It is advantageous to connect the head according to the invention to its holder on a machine tool via a joint.

PL 234 532 B1PL 234 532 B1

Głowica do wygniatania wgłębień w powierzchni otworów, zwłaszcza jako kieszeni smarnych przeznaczonych do pracy w warunkach tarcia ślizgowego ze smarowaniem, zgodna z wynalazkiem charakteryzuje się wysokim stopniem uniwersalności. Efekt ten osiągnięto dzięki wymienności kulek, tarczy stanowiącej bieżnię tych kulek, jak również tulei stanowiącej koszyczek stabilizujący ich położenie. Przy obróbce dłuższych otworów, dzięki przegubowemu połączeniu przedmiotowej głowicy z uchwytem mocowania na obrabiarce uzyskano podatny zestaw: narzędzie - przedmiot obrabiany, gwarantujący dokładność założonych parametrów obrobionej powierzchni. Dzięki jej nowej konstrukcji może być wykorzystywana do obróbki wewnętrznych powierzchni panewek łożyskowych, cylindrów hydraulicznych i powierzchni innych otworów przeznaczonych do pracy w warunkach tarcia ślizgowego ze smarowaniem.The head for forming recesses in the surface of the openings, in particular as lubricating pockets intended for sliding friction with lubrication, according to the invention is characterized by a high degree of versatility. This effect was achieved thanks to the interchangeability of the balls, the disc constituting the raceway of these balls, as well as the sleeve constituting the basket stabilizing their position. When machining longer holes, thanks to the articulated connection of the head in question with the mounting holder on the machine tool, a flexible set was obtained: tool - workpiece, guaranteeing the accuracy of the assumed parameters of the processed surface. Thanks to its new design, it can be used for machining the internal surfaces of bearing shells, hydraulic cylinders and the surfaces of other openings intended for operation in the conditions of sliding friction with lubrication.

Głowicę będącą przedmiotem wynalazku przedstawiono w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiono ją w ujęciu schematycznym w przekroju osiowym, natomiast na fig. 2 uwidoczniono jej przekrój poprzeczny w strefie tarczy stanowiącej bieżnię kulek, jak również ich usytuowanie w gniazdach tulei będącej koszyczkiem stabilizującym położenie tych kulek, z kolei; na fig. 3 fig. 4 - szczegół obrazujący położenie kulek w ich dwóch fazach roboczych.The head that is the subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows it in a schematic view in an axial section, while Fig. 2 shows its cross-section in the area of the disk constituting the ball race, as well as their location in the seats of the sleeve being a basket stabilizing the position of these balls, in turn; in fig. 3 fig. 4 is a detail showing the position of the balls in their two operating phases.

Jak to pokazano na fig. 1 w cylindrycznym korpusie 1 głowicy usytuowany jest silnik elektryczny zasilany z zewnętrznego źródła zasilania i sterowania, nie uwidocznionego na rysunku, poprzez przewód 3. Na końcówce wału 4 silnika 2 zamocowana jest wymienna tarcza 5, której pobocznica 6 stanowi bieżnię kulek 7, które są usytuowane w stożkowych otworach 8 wymiennej tulei 9 stanowiącej koszyczek stabilizujący ich położenie, co z kolei pokazano na fig. 2. Pobocznica 6 wymiennej tarczy 5 w równych odstępach jest ukształtowana w formie występów 10. W wyniku obrotu tarczy 5 napędzanej silnikiem 2 kulki 7 toczą się po jej pobocznicy 6 co obrazuje fig. 3, aż dojdą do nich występy 10, które dynamicznie wypychają je w górne położenie, w których wystają poza zewnętrzną powierzchnię 11 tulei 9 wykonując w powierzchni obrabianego otworu wgłębienie, nie uwidocznione na rysunku, które będzie stanowić kieszeń smarową współpracujących powierzchni.As it is shown in Fig. 1, in the cylindrical body 1 of the head there is located an electric motor powered from an external power supply and control, not shown in the drawing, through a cable 3. At the end of the shaft 4 of the motor 2 there is mounted an exchangeable disc 5, the side surface 6 of which constitutes a raceway. of the balls 7, which are located in the conical holes 8 of the replaceable sleeve 9, constituting a basket stabilizing their position, which in turn is shown in Fig. 2. The side surface 6 of the replaceable disk 5 at equal intervals is formed in the form of protrusions 10. As a result of rotation of the disk 5 driven by a motor 2 the balls 7 roll along its side 6 as shown in Fig. 3, until they are reached by the projections 10, which dynamically push them into the upper position, in which they protrude beyond the outer surface 11 of the sleeve 9 creating a recess in the surface of the machined hole, not shown in the drawing which will be the lubricant pocket of the mating surfaces.

Korpus 1 sprzężony jest z uchwytem 12 służącym do zamocowania głowicy w imaku obrabiarki, korzystnie poprzez przegub 13, zwłaszcza, gdy dokonywana jest obróbka długich powierzchni otworów. Z kolei od strony tarczy 5, zespołu kulek 7 korpus 1 jest wyposażony w pokrywę 14 rozłącznie z nim połączoną. Poprzez rozłączenie pokrywy 14 z korpusem 1 istnieje możliwość łatwego przezbrojenia głowicy poprzez wymianę tarczy 5 kulek 7 oraz tulei 9, dostosowując ją do obróbki otworu o innej średnicy niż była wcześniej przystosowana.The body 1 is coupled to a holder 12 for mounting the head in a machine tool holder, preferably through a joint 13, especially when long surfaces of holes are machined. In turn, on the side of the disc 5, the ball group 7, the body 1 is provided with a cover 14 detachably connected thereto. By disconnecting the cover 14 from the body 1, it is possible to easily change the head by replacing the disc 5 of the balls 7 and the sleeve 9, adapting it to machining a hole with a different diameter than it was previously adapted.

Claims

Patent claims

1. Head for pressing recesses in the surface of the holes, especially as lubricant pockets, in which the forming element are balls, characterized in that inside the cylindrical body (1) there is an electric motor (2) powered and controlled from an external source, and at the end its shaft (4) is fitted with an exchangeable disc (5), the side surface (6) of which is also formed by the raceways of exchangeable balls (7) that shape the recesses, and at equal intervals it is shaped as protrusions (10) in an amount equal to the number of balls (7) which, in turn, are placed in the conical holes (8) of the replaceable sleeve (9), which is a basket that stabilizes their position.

2. Head according to claim 6. The device of claim 1, characterized in that it is advantageously connected to the mounting fixture (12) via a joint (13).