PL175625B1 - Sposób i urządzenie do ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni z rurowych półwyrobów - Google Patents

Abstract

1. Sposób ciaglego, bezwiórowego oddzielania pojedyn- czych pierscieni, z rurowych pólwyrobów, pierscieni jednakowych wzgledem siebie, za pomoca trzech jednakowo napedzanych, doci- skanych do powierzchni rurowego pólwyrobu i toczacych sie po nim walców tnacych z krawedzia tnaca w ksztalcie gwintu, przy czym miejsca obrotu trzech walców tnacych wzgledem siebie dobiera sie tak, ze kontakt w którym zachodzi ciecie dzielonego pólwyrobu zachodzi dokladnie we wspólnej plaszczyznie ciecia, zas srednica walców tnacych wzrasta od ich poczatku do konca tworzac przy tym zawezajacy sie kanal, przy czym rurowy pólwyrób obraca sie prze- ciwnie do walców tnacych i przesuwany jest osiowo, znamienny tym, ze po centrujacej fazie wlotowej oddzielany odcinek rurowego pólwyrobu, patrzac w przekroju wzdluznym, obejmowany jest cal- kowicie przez wzdluzny zarys walców tnacych bez przerywania linii kontaktu pomiedzy pólwyrobem i walcami tnacymi podczas calego procesu oddzielania, i poddany jest duzym silom normalnym, . . 6. Urzadzenie do ciaglego, bezwiórowego oddzielania po- jedynczych pierscieni z rurowych pólwyrobów, z trzema usytuowa- nymi wokól obrabianego rurowego pólwyrobu i jednakowo napedzanymi walcami tnacymi z gwintowymi krawedziami tnacy- mi, które patrzac w przekroju wzdluznym maja promieniowo usy- tuowane powierzchnie nosne gwintu i których szerokosc stale wzrasta od wlotu do wylotu, a podstawa zarysu gwintu pomiedzy krawedziami tnacymi walców tnacych jest zasadniczo równolegla do osi walców, przy czym kazdy walec tnacy, od poczatku do konca ma stale rosnaca srednice, znamienne tym, ze waly wszystkich trzech walców tnacych (2, 20) usytuowanych wokól dzielonego pólwyrobu (1) na ksztalt trójkata równobocznego, sprzezone sa ze soba ksztaltowo, a krawedzie tnace (3) maja glówke tnaca (8) w ksztalcie ostrego kla i podstawe (9) krawedzi tnacej ze zboczami skierowanymi prostopadle do danej osi walca, a od strony wlotu znajduje sie czesc wlotowa (7,10,35) tworzaca l e j ,.......................... Fig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni, z rurowych półwyrobów oraz urządzenie do ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni z rurowych półwyrobów.

Stan techniki

Pierścieniowe elementy konstrukcyjne stosowane są szeroko w technice. W technice łożysk tocznych stanowią one pod względem ilości, istotny udział w całości stosowanych elementów konstrukcyjnych. Jak wiadomo każde łożysko toczne składa się z co najmniej dwóch pierścieniowych składników, tzn. z pierścienia wewnętrznego i pierścienia zewnętrznego. Pierścienie te uzyskuje się w dużych ilościach np. z rurowego półfabrykatu wykonanego ze stali na łożyska toczne. Podział rurowego materiału na pierścienie tej samej wielkości jest więc standardową operacją produkcyjną przy wytwarzaniu łożysk tocznych, do której przywiązuje się wzrastającą uwagę przy stale wzrastającej konkurencji w branży łożysk tocznych. W dążeniu do większej wydajności i mniejszych kosztów wytwarzania do tej operacji produkcyjnej przywiązuje się dużą rolę, przy czym oddzielanie przez skrawanie drogiego materiału przyczynia się znacznie do wysokich kosztów.

Sposób podobnego rodzaju, bezwiórowego oddzielania pojedynczych jednakowych względem siebie pierścieni z rurowych półwyrobów, jest znany z DE-OS 1602950. W sposobie tym trzy walce tnące z krawędziami tnącymi w kształcie gwintu, umieszczone są wokół obrabianego półwyrobu. Walce te są napędzane w tym samym kierunku i dociskane są do powierzchni półwyrobu. Rurowy półwyrób obraca się przeciwnie do walców tnących i jest przy tym przesuwany osiowo. Pozycja obrotowa tych trzech walców jest tak dobrana względem siebie, że kontakt powodujący cięcie rozcinanego półwyrobu zachodzi w dokładnie wspólnej płaszczyźnie. Średnica walców tnących wzrasta od początku aż do ich końca, i tworzy przy tym zacieśniający się kanał. Urządzenie to nie nadaje się do wytwarzania pierścieni łożysk tocznych z dużą dokładnością, gdyż obszary powierzchni czołowych oddzielonych pierścieni są silnie zaokrąglone. Poza tym ostrza walców tnących szybko się zużywają, gdyż stal na łożyska toczne posiada szczególnie wysoki opór odkształcania, a nie zostały podane żadne środki mające na celu zmniejszenie oporu odkształcania.

175 625

Znany sposób podziału materiału rurowego jest znany z DE-PS 10 13 487. W sposobie tym wokół dzielonej rury obiega głowica robocza, która w płaszczyźnie przekroju poprzecznego posiada rozmieszczone na obwodzie uchwyty narzędziowe i umieszczone w nich luźno ułożyskowane krążki tnące, krążki tnące posiadają ostrza z promieniowymi zboczami, które podczas przebiegu oddzielenia stykają się czołowo z dzieloną rurą. Za pomocą tego sposobu można oddzielać tylko pojedyncze odcinki rurowe w sposób przerywany. Urządzenie nie nadaje się do oddzielania z rurowego materiału jednakowych względem siebie pierścieni w krótkich odstępach czasu i to w sposób ciągły.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu do ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych, jednakowych względem siebie pierścieni, z rurowych półwyrobów, za pomocą którego to sposobu wytwarza się z dużą dokładnością szczególnie pierścienie ze stali na łożyska toczne tak, że zbędna jest dodatkowa obróbka skrawaniem lub konieczna w niewielkim stopniu, a rura walcowana na gorąco stosowanajest bezpośrednio bez wstępnej obróbki cieplnej. Dalszym zadaniem wynalazku jest to, ażeby również przy przeróbce stali na łożyska toczne uzyskiwać duży okres trwałości narzędzia.

Istota wynalazku

Sposób ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni, z rurowych półwyrobów, pierścieni jednakowych względem siebie, za pomocą trzech jednakowo napędzanych, dociskanych do powierzchni rurowego półwyrobu i toczących się po nim walców tnących z krawędzią tnącą w kształcie gwintu, przy czym miejsca obrotu trzech walców tnących względem siebie dobiera się tak, że kontakt w którym zachodzi cięcie dzielonego półwyrobu zachodzi dokładnie we wspólnej płaszczyźnie cięcia, zaś średnica walców tnących wzrasta od ich początku do końca tworząc przy tym zawężający się kanał, przy czym rurowy półwyrób obraca się przeciwnie do walców tnących i przesuwany jest osiowo, według wynalazku charakteryzuje się tym, że po centrującej fazie wlotowej oddzielany odcinek rurowego półwyrobu, patrząc w przekroju wzdłużnym, obejmowany jest całkowicie przez wzdłużny zarys walców tnących bez przerywania linii kontaktu pomiędzy półwyrobem i walcami tnącymi podczas całego procesu oddzielania, i poddany jest dużym siłom normalnym, po pierwsze siłom osiowym działającym na powierzchnie czołowe i po drugie, siłom promieniowym działającym na powierzchnię boczną, przy czym uzyskuje się płasko-równoległe i prostopadle do osi półwyrobu usytuowane powierzchnie czołowe pierścieni, a przed procesem oddzielania rurowy półwyrób ogrzewa się do temperatury znacznie obniżającej opór odkształcania plastycznego użytego półwyrobu, przy czym na zewnętrznej powierzchni rurowego półwyrobu wytwarza się temperaturę wyższą niż na jego powierzchni wewnętrznej.

Korzystnie według wynalazku wprowadzanie rurowego półwyrobu do układu walców tnących wspiera się przez siłę posuwową działającą w tym samym kierunku, sprężoną kinematycznie z ruchem obrotowym narzędzia tnącego i działająca przynajmniej na długości walca tnącego.

Nagrzewanie w sposobie według wynalazku dokonuje się indukcyjnie.

Pierścienie podczas oddzielania jednocześnie profiluje się.

Podczas oddzielania i profilowania, narzędzie od wewnątrz chłodzi się a narzędzie oraz oddzielany półwyrób poddaje się z zewnątrz działaniu kombinacji cieczy chłodzącej i smarowej.

Urządzenie do ciągłego bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni z rurowych półwyrobów, z trzema usytuowanymi wokół obrabianego rurowego półwyrobu i jednakowo napędzanymi walcami tnącymi z gwintowymi krawędziami tnącymi, które patrząc w przekroju wzdłużnym maj ą promieniowo usytuowane powierzchnie nośne gwintu i których szerokość stale wzrasta od wlotu do wylotu, a podstawa zarysu gwintu pomiędzy krawędziami tnącymi walców tnących jest zasadniczo równoległa do osi walców, przy czym każdy walec tnący, od początku do końca ma stale rosnącą średnicę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wały wszystkich trzech walców tnących usytuowanych wokół dzielonego półwyrobu na kształt trójkąta równobocznego, sprzężone są ze sobą kształtowo, a krawędzie tnące mają główkę tnącą w kształcie ostrego kła i podstawę krawędzi tnącej ze zboczami skierowanymi prostopadle do danej osi walca, a od strony wlotu znajduje się część wlotowa tworząca lej, natomiast podstawa zarysu gwintu pomiędzy krawędziami tnącymi przylega do powierzchni bocznej rurowego

175 625 półwyrobu w takim samym odstępie od osi półwyrobu, przy czym od strony wlotowej, przed układem walców tnących znajduje się urządzenie nagrzewające z regulacją temperatury.

W urządzeniu według wynalazku boki zarysu gwintu w podstawie krawędzi tnącej, przy stosunku średnicy walców tnących do rurowego półwyrobu wynoszącym <3 nachylone są prawie prostopadle względem osi danego walca, a przy stosunku >3 są nachylone maksymalnie aż do <5° na zewnątrz względem promieniowej płaszczyzny walców tnących. Walec tnący posiada część wlotową.

Korzystnie w urządzeniu według wynalazku przed walcem tnącym włączony jest pierścieniowy odcinek posiadający ścięcie poślizgowe.

Za walcem tnącym włączony jest odcinek kalibrujący.

W obszarze wlotowym walców tnących usytuowane jest rozłączne urządzenie posuwowe, które sprężone jest kinematycznie z ruchem obrotowym walców tnących.

Walce tnące składają się z części rdzeniowej z wykonanymi w niej kanałami chłodzenia, oraz z umieszczonej na niej tulei z profilem tnącym, przy czym obie części połączone są ze sobą szczelnie, w sposób uniemożliwiający skręcanie. Tuleja wykonana jest z twardego metalu odpornego na temperaturę.

Walec tnący dla profilowania pierścieni, ma podstawę pomiędzy krawędziami tnącymi, o negatywowym kształcie żądanego profilu, które to ukształtowanie poczynając od zera, stale wzrasta od zwoju do zwoju aż do swego kształtu końcowego.

Korzystne skutki wynalazku

W odróżnieniu od znanego stanu techniki, przed procesem oddzielania, dzielony rurowy półwyrób ogrzewa się do temperatury zmniejszającej istotnie opór plastyczny stosowanego materiału. Temperatura nagrzania, zależnie od materiału, może wzrosnąć o 800°C lub nawet więcej. Dokładne ustalenie temperatury zależy od właściwości plastycznych i żaroodporności stosowanego materiału, danych konstrukcyjnych urządzenia oddzielającego, materiału, oraz od czasu trwałości walców tnących jaki chciałoby się uzyskać.

Cechą sposobu według wynalazku jest wytwarzanie płasko-równoległych i prostopadle do osi półwyrobu skierowanych powierzchni czołowych oddzielanych pierścieni. Jest to dużą zaletą, zwłaszcza przy wytwarzaniu pierścieni łożysk tocznych. Im dokładniejsze są płaskie powierzchnie utworzone przy oddzielaniu, tym mniejszy jest nakład na obróbkę wykańczającą, np. w postaci płasko-równoległego szlifowania wstępnego lub zgrubnego.

Centrująca faza wlotowa, przed właściwym procesem oddzielania, okazała się bardzo korzystna, gdyż możliwe jest przez to obrabianie rurowych półwyrobów o dużej tolerancji szerokości. Możliwe jest przy tym, np. bezpośrednie obrabianie rur walcowanych na gorąco, bez konieczności, ze względu na tolerancje, przeprowadzania obróbki plastycznej na zimno, np. walcowania pielgrzymowego lub ciągnienia na zimno. Możliwość stosowania walcowanych na gorąco rur zwiększa istotne ekonomiczność sposobu.

Dla uzyskania geometrycznie możliwe dokładnego konturu oddzielnych pierścieni, ruch wchodzenia walców tnących w materiał rurowego półwyrobu we wszystkich punktach skierowany jest dokładnie promieniowo względem osi rurowego półwyrobu. Siły odkształcające są siłami naciskowymi i podczas całego procesu oddzielania działają zawsze dokładnie prostopadle do powierzchni półwyrobu. Oddzielane pierścienie im dalej poruszają się ku końcowi procesu oddzielania, patrząc w przekroju wzdłużnym, otoczone są całkowicie przez wzdłużny zarys walców tnących i to podczas całego procesu oddzielania. Pierścieniowe odcinki poddane są działaniu dużych sił normalnych, tzn. sił osiowych działających na powierzchnie czołowe i sił promieniowych działających na powierzchnie boczne. Te siły normalne są wyłącznie siłami naciskowymi i wytwarzają wyłącznie naprężenia ściskające w obszarach kontaktu z walcami tnącymi tak, że zapobiega to bocznemu wypływaniu materiału ze względu na boczne ograniczenie przez zbocza krawędzi tnących. Wskutek trójstronnego otoczenia pierścień podczas oddzielania, pierścienie te, wskutek jednoznacznego działania siły, mają dobrą i stałą dokładność konturu.

W związku z tym, że w sposobie według wynalazku na zewnętrznej powierzchni dzielonego półwyrobu wytwarza się temperaturę wyższą niż na powierzchni wewnętrznej, chłodniejszej warstwie brzegowej materiał ma wyższą wytrzymałość. Wzmacnia to opór odkształcania

175 625 przed zgnieceniem rurowego półwyrobu przez siły promieniowe wytwarzane przez walce tnące, i zwiększa naprężenia ściskające w materiale. Zjawisko to działa pozytywnie dla przebiegu sposobu, gdyż zwiększa jeszcze bardziej wymienione już naprężenia ściskające w materiale i tym samym poprawia dokładność kształtu i rozmiarów. Trochę twardsza warstwa brzegowa ścianki otworu zmniejsza przy tym tworzenie się zadziorów i ułatwia oddzielanie pierścieni. Dodatkowe urządzenie odpychające, jak to podawano w stanie techniki, jest przy sposobie według wynalazku zbędne. Dobrany gradient temperatury pozwala przy tym w większości przypadków na zrezygnowanie z wewnętrznego wspierania dzielonego rurowego półwyrobu, co znacznie upraszcza całą konstrukcję. Nagrzewanie rurowego półwyrobu następuje głównie indukcyjnie, gdyż poprzez częstotliwość można regulować głębokość wnikania nagrzewania. Stosownie do posuwu, grubości ścianki oraz materiału, może być jednak koniecznym wstępne nagrzewanie np. w piecu muflowym.

Proponowane nagrzewanie rurowego półwyrobu przed procesem oddzielania, prowadzi jednak do nagrzewania pomieszczenia roboczego, gdyż temperatura powierzchni półwyrobu przenosi się na walce tnące, a poza tym obarczony stratami sam proces oddzielania prowadzi do podwyższenia temperatury półwyrobu. Aby utrzymywać temperaturę walców tnących poniżej określonej wartości i nie zmniejszać własności wytrzymałościowych oraz okresu trwałości materiału walców tnących, proponuje się aby walce tnące chłodzić od wewnątrz. Poza tym dla zmniejszenia sił tarcia działających na powierzchnię zewnętrzną walców tnących oraz na dzielony półwyrób, proponuje się wprowadzanie kombinacji czynnika chłodzącego i smarowego.

Dalszą zaletą ogrzanego wstępnie rurowego półwyrobu przy jego podziale, jest to, że twardość materiału wyjściowego nie ma żadnego wpływu i np. wywalcowana rura bezpośrednio z chłodni stosowanej po walcowaniu może być użyta w sposobie według wynalazku. Wyżarzanie podstawowe konieczne dla stali na łożyska toczne, można więc przeprowadzać dopiero dla oddzielonego pojedynczego pierścienia co pozbawia go naprężeń własnych. Tego rodzaju pierścienie, po obróbce końcowej, w stanie miękkim, po hartowaniu i odpuszczaniu, posiadają mniejsze skrzywienie hartownicze. Do szlifowania następującego po hartowaniu można więc dostarczać pierścienia dokładniejsze pod względem kształtu, wymagające mniejszego nakładu przy szlifowaniu. Zwiększa to jakość produktu końcowego i skraca czasy szlifowania pierścieni.

Sposób według wynalazku stosuje się do oddzielania jednakowych względem siebie pierścieni, z rurowego półwyrobu, lecz także do jednoczesnego nanoszenia odpowiedniego profilu na pierścienie. Przykładowo, na wewnętrznym pierścieniu łożyska tocznego można ukształtować bieżnię łożyska tocznego. Innym przykładem byłoby uformowanie powierzchni stożkowej w obszarze powierzchni bocznej pierścienia. W tym celu walce tnące pomiędzy krawędziami tnącymi posiadają odpowiedni układ negatywny, który poczynając od zera, ze zwoju na zwój stale wzrasta aż do swego kształtu końcowego.

Urządzenie według wynalazku składa się, w znany sposób, z trzech usytuowanych wokół obrabianego rurowego półwyrobu i jednakowo napędzanych walców tnących z gwintowymi krawędziami tnącymi. Patrząc w przekroju wzdłużnym, krawędzie tnące mają promieniowo usytuowane powierzchnie nośne gwintu, a szerokość wzrasta od wlotu do wylotu w sposób ciągły. Ten wzrost szerokości krawędzi tnących jest konieczny, aby mimo wzrastającego promieniowego rozciągnięcia krawędzi tnących zachowany był określony stosunek szerokości do wysokości. W innym przypadku powstałoby niebezpieczeństwo odłamania się krawędzi tnącej, gdyż zbyt wąska krawędź nie ma wystarczającego przekroju poprzecznego do przejmowania sił. Zarys przy podstawie, pomiędzy krawędziami, jest w zasadzie równoległy do osi walca. Każdy walec tnący, od początku do końca ma stale wzrastającą średnicę i tworzy, jak już wspomniano, zawężający się kanał.

Ruch obrotowy poszczególnych walców tnących musi być dokładnie ze sobą zsynchronizowany. Muszą one być napędzane jednocześnie z tą samą prędkością obwodową, co najprościej realizuje się przez kształtowe sprzężenie ze sobą wszystkich trzech walców tnących i napędzanie z jednego wspólnego wału napędowego. Jak wyjaśniono to już uprzednio przy sposobie, od strony wlotowej znajduje się część wlotowa tworząca lej. Ta część wlotowa może być integralną częścią składową walców tnących np. w kształcie krótkiego ścięcia poślizgowego, lub przebiegającego stożkowo na przestrzeni wielu zwojów. Alternatywnie możliwe jest również

175 625 umieszczenie przed walcem tnącym pierścieniowego odcinka posiadającego ścięcie poślizgowe. Zaletą umieszczenia części wlotowej jest to, że lepiej pokonuje się wahania tolerancji, wchodzącego rurowego półwyrobu tak, że można przetwarzać również bezpośrednio materiał walcowany oraz nieukierunkowany. Zamiast stosowanych zwykle precyzyjnych rur, można stosować bez strat najakości produktu końcowego, mniej kosztowne półfabrykaty, przez co znacznie zwiększa się ekonomiczność wytwarzania.

Osiowy ruch posuwowy rurowego półwyrobu, uzyskuje się przez toczenie się po nim promieniowych boków zarysu gwintu walców tnących dociśniętych promieniowo do półwyrobu. To działanie kinematyczne nie powstaje jednak natychmiast po wprowadzeniu rurowego półwyrobu do układu narzędzi kształtujących. Z tego powodu przed układem walców, od strony wlotowej, usytuowane jest rozłączne urządzenie posuwne, które działa na rurowy półwyrób. Ten wymuszony posuw, który jednocześnie wprawia rurowy półwyrób w obrót przeciwny do obrotu walców tnących, działa w kierunku osiowym i w swym ruchu jest dokładnie dobrany do prędkości obrotowej walców tnących i skoku gwintu krawędzi tnących, oraz działa przynajmniej na długości walca tnącego. W ten sposób zapewnione jest, że po wprowadzeniu utrzymuje się niezakłócony osiowy przesuw materiału rurowego półfabrykatu przez urządzenie wyłącznie za pomocą obrotu walców tnących i osiowego nacisku bocznych zarysów gwintu krawędzi tnącej.

Geometria przebiegu krawędzi tnącej składa się z negatywnego kształtu zewnętrznego profilu pierścienia, przenoszonego na oddzielany pierścień, i z bocznych ograniczeń przez boki zarysu gwintu krawędzi tnących służących do procesu oddzielania. Pierścieniowy profil odtworzony jest na podstawie pomiędzy krawędziami tnącymi i korzystnie skierowany jest równolegleosiowo względem osi walców tnących.

Geometria krawędzi tnących składa się z dwóch odcinków. Główka krawędzi tnącej przy swej największej średnicy wykonana jest w znany sposób w postaci ostrego końca względnie ostrza, aby łatwiej mogła wchodzić w oddzielony materiał. Główka ta jest stosunkowo krótka w odniesieniu do całej długości krawędzi tnącej. Podstawa krawędzi tnącej ma prawie równoległe boki zarysu gwintu lub boki te daszkowato nachylone względem płaszczyzny promieniowej walca tnącego pod niewielkim kątem plus <50. Boki zarysu gwintu podstawy krawędzi tnących ograniczają z boków zarys zwoju krawędzi tnącej. Czy boki te usytuowane są prawie promieniowo czy też wychodząc z podstawy nachylone są minimalnie na zewnątrz, tzn. rozszerzają zwój na zewnątrz, zależy to od stosunku średnicy walców tnących do średnicy rurowego półwyrobu. Przy stosunku >3 boki zarysu krawędzi tnącej muszą być nachylone lekko na zewnątrz. Wskutek tego krawędź tnąca bez trudu może toczyć się w nacinanej bruździe i nie zaklinowuje się.

Ze względu na korzystniejszy rozkład powstających sił, wspomniany uprzednio stosunek średnic utrzymywany jest korzystnie w wielkości <3 tak, że podstawa krawędzi tnącej posiada prawie dokładnie promieniowo usytuowane boki zarysu gwintu. Tak więc dla rurowych półwyrobów o średnicy 40 mm stosuje się walce tnące o średnicy 100 mm. W ten sposób zapewnione jest, że wskutek stosunkowo skośnie ukierunkowanego biegu krawędzi tnącej względem nacinanej bruzdy, w obszarze kontaktu walców tnących z oddzielanym materiałem powstają bardzo duże siły osiowe, lecz nie powstają żadne siły promieniowe. Udział sił stycznych, które razem z siłami osiowymi stanowią siły ścinające procesu oddzielania, są bardzo małe i nie zakłócają przebiegu sposobu.

Do nagrzewania rurowego półwyrobu, korzystnie od strony wlotu umieszczona jest cewka indukcyjna poprzez którą przechodzi rurowy półwyrób. W zależności od częstotliwości i czasu przejścia nagrzewane są obszary' materiału położone bliżej lub dalej od powierzchni półwyrobu. Przy odpowiednio do grubości dzielonego materiału dobranej częstotliwości i mocy nagrzewania indukcyjnego można uzyskać to, że w kierunku do otworu temperatura jest niższa i wskutek tego materiał w tej chłodniejszej warstwie brzegowej zachowuje wyższą wytrzymałość.

Kontur walców tnących dopasowany jest do żądanego zewnętrznego zarysu pierścieni. Zwykle podstawą tego konturu jest prosta pomiędzy zwojami krawędzi tnącej o średnicy stałej na przestrzeni prawie wszystkich zwojów. Alternatywnie może być jednak korzystne, aby średnica podstawy konturu, we właściwym obszarze roboczym lekko wzrastała. Taki lekki wzrost ma na celu wzmocnienie' promieniowego nacisku. W obszarze wylotowym średnica podstawy konturu pozostaje stała a nawet lekko' maleje. Ma to na celu to, żeby oddzielony

175 625 pierścień posiadał średnicę odpowiadającą średnicy wewnętrznej (średnicy w świetle) układu walców tnących w ich obszarze wylotowym.

W innym przypadku, przy zbyt silnym nacisku promieniowym, pierścień rozszerzałby się tak, że pasmo rozproszenia wahań średnicy byłoby bardzo duże. Z tego samego względu proponuje się, aby za ostatnim zwojem na walcu tnącym, usytuować odcinek kalibrujący. Może on być integralną częścią składową walców tnących lub może być wykonany jako osobny pierścieniowy odcinek. Taki odcinek kalibrujący ma tę zaletę, że niezależnie od przebiegu oddzielania, wytwarzane są możliwe koliste pierścienie mające tylko niewielkie wahania wielkości średnicy. Od strony wlotowej, jak już wspomniano, znajduje się odcinek wlotowy, który wykonany jest jako krótkie ścięcie poślizgowe lub jako odcinek w którym średnica podstawy konturu wzrasta stale w kierunku strony wlotowej. Taka część wlotowa jest korzystna, gdyż umożliwia bez problemów przetwarzanie materiałów o dużych wahaniach średnicy zewnętrznej.

W zasadzie gwint walców tnących może być wykonany zarówno jako jednozwojowy jak i jako wielozwojowy. Przy wykonaniu jednozwojowym chodzi o korzystną postać wykonania, gdyż w tym przypadku podziałka gwintu jest minimalizowana wskutek czego osiowa siła posuwowa działająca pomiędzy walcem tnącym i materiałem może być przenoszona najbardziej skutecznie.

Przy zastosowaniu trzech walców tnących, promieniowe położenie półfabrykatu jest ustalone jednoznacznie tak, że zbędne są dodatkowe elementy prowadzące. Średnica walców tnących powinna być w odpowiednim stosunku do średnicy dzielonego półwyrobu, a jednocześnie możliwie duża. Granice wynikają stąd, że nie można stosować dowolnie dużych walców tnących, gdyż w takim przypadku przeszkadzałyby sobie.

Sposób według wynalazku wytwarzania pierścieni, nadaje się szczególnie przy zewnętrznej średnicy pierścieni wynoszącej 16 do 88 mm i grubości ścianki wynoszącej 8 do 15% zewnętrznej średnicy pierścienia.

Najkorzystniejszy stosunek szerokości pierścienia do jego średnicy wynosi 0,2 do 0,5. Sposób ten stosowany jest korzystnie przy wytwarzaniu pierścieni, w których koszty materiałowe stanowią istotną część kosztów pierścienia, gdyż przy wytwarzaniu nie powstają żadne straty materiałowe powodowane skrawaniem a do stosowania w następnych operacjach roboczych wytwarzane są dokładniejsze i tańsze pierścienie. Korzystnie stosuje się bezwiórowe przetwarzanie na pierścienie rur ze stali na łożyska toczne, ogrzanych do temperatury ok. 800°C. Do przeprowadzenia sposobu, na powierzchni półwyrobu konieczne są wyższe temperatury, które przenoszą się na walce tnące i znacznie nagrzewają pomieszczenie robocze.

Przez kanały chłodzące usytuowane w walcach tnących czynnik o dużym wchłanianiu ciepła pompuje się w obiegu zamkniętym poprzez wymiennik ciepła umieszczony poza urządzeniem oddzielającym. Walce tnące składają się z części wewnętrznej z utworzonymi w niej kanałami chłodzącymi, i z tulei zewnętrznej, na której utworzony jest profil tnący. Tuleja z profilem tnącym wykonana jest z materiału o dużej odporności, niewrażliwego na temperaturę, np. z materiałów spiekanych, lub z odpowiedniego materiału podstawionego, który w obszarze kontaktu z dzielonym materiałem pokryty jest warstwą twardego materiału, odpornego na temperaturę. Część podstawiona i profilowana tuleja połączone są z walcem tnącym szczelnie i w sposób zabezpieczający przed obrotem.

Objaśnienie Jigur rysunku

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku ma którym: fig. 1 przedstawia układ istotnych elementów konstrukcyjnych urządzenia według wynalazku, fig. 2 - walec tnący z umieszczoną na nim gwintową krawędzią tnącą, przy czym średnica cylindrycznego zarysu zewnętrznego walca tnącego oraz średnica krawędzi tnącej, stale wzrastają, fig. 3 - walec tnący z zarysem zewnętrznym o jednakowej średnicy i wzrastającej średnicy krawędzi tnącej, fig. 4 - przekrój poprzeczny profilu tnącego, fig. 4a - widok z góry profilu tnącego w powiązaniu z dzieloną mrą, fig. 5 - walec tnący z ciągle rosnącym nachyleniem profilu dzielącego, fig. 6 - przekrój wzdłużny przez walec tnący z chłodzeniem wewnętrznym.

Przykład wykonania

Na figurze 1 przedstawiony jest zasadniczy układ urządzenia według wynalazku ze swymi istotnymi elementami konstrukcyjnymi. Przeznaczona do podziału rura 1 poddana jest osiowe175 625 mu ruchowi posuwowemu, przy czym jest ona ogrzana w cewce indukcyjnej 5 i wprowadzona pomiędzy walce tnące 2. Trzy walce tnące 2 umieszczone są względem siebie równolegle osiowo i równolegle do kierunku ruchu posuwowego dzielonej rury 1, przy czym odstęp walców tnących 2 względem dzielonej rury 1 jest tak dobrany, że krawędzie tnące 3 walców 2 wchodzą promieniowo w ściankę rury 1. Trzy walce tnące 2 rozmieszczone są wokół dzielonej rury 1 w postaci trójkąta równoległego. Trzy walce tnące 2, za pomocą nie pokazanego tu mechanizmu napędowego, poddane są równomiernemu, synchronicznemu ruchowi obrotowemu. Ten synchroniczny ruch obrotowy jest tak sprzężony kinematycznie z osiowym ruchem posuwowym dzielonej rury 1, że krawędzie tnące 3 usytuowane na walcach 2, wchodzą zawsze dokładnie we wspólnej płaszczyźnie w dzieloną rurę 1. Jednakowy ruch obrotowy trzech walców 2 oraz skierowany przeciwnie ruch obrotowy oraz ruch posuwowy rury 1, zaznaczone są strzałkami.

Jak już przedtem wspomniano, dzielona rura 1 wykonuje jeszcze dodatkowo obrót wokół własnej osi, który wywołany jest ruchem toczącym walców 2 na dzielonej rurze 1, i który prowadzi do tego, że rzeczywiście wszystkie obszary na obwodzie dzielonej rury 1 są w kontakcie z walcami tnącymi 2. Krawędzie tnące 3 nie mają stałego wzniesienia, lecz od strony od której wprowadzanajest rura 1 są najpierw całkowicie płaskie tak, że w tym obszarze niewiele wchodzą w dzieloną rurę 1. W kierunku przeciwległego końca krawędzie tnące 3 są coraz wyższe tak, że coraz głębiej wnikają w ściankę dzielonej rury 1. W przebiegu tak wymuszonego przebiegu ruchu, dzielona rura 1, na drugim osiowym końcu walców 2 zostaje w końcu podzielona na pojedyncze, oddzielne pierścienie 4.

Wspomniany stan rzeczy wyjaśniony jest zwłaszcza na fig. 2. Na fig. 2 przedstawiona jest współpraca pomiędzy dzieloną rurą 1 z jednym tylko walcem tnącym 2. Pozostałe, nie przedstawione tu walce 2 są usytuowane wokół dzielonej rury 1 w postaci trójkąta.

Krawędź tnąca 3 na tym końcu walca 2 do którego wprowadzana jest dzielona rura 1 jest bardzo słabo wykształcona. Na tym końcu idzie przede wszystkim o to, aby rurę 1 pewnie uchwycić, wspierać ruch obrotowy rury 1 i zapewnić kinematycznie bezbłędny ruch osiowy. Krawędź tnąca 3 jest tak wykonana, że zarówno jej średnica jak i szerokość stale wzrastają w kierunku do przeciwległego końca. W pewnych przypadkach może być korzystne, gdy w rzeczywistym obszarze pracy średnica podstawy zarysu gwintu 6 lekko wzrasta, jednakże w obszarze wylotowym pozostaje stała, a nawet nieco ulega zmniejszeniu. Zapobiega to elastycznemu podskakiwaniu pierścieni po opuszczeniu walców tnących 2. Aby można było uwzględnić istnienie rur 1 o większych wahaniach wielkości średnicy zewnętrznej, walce 2 mają część wlotową 7. Na tym odcinku średnica podstawy zarysu 6 jest bardziej zmniejszona tak, że powstaje obszar lejkowaty. Podstawa zarysu 6, we właściwym odcinku oddzielania walców 2, przylega bez luzu do zewnętrznej ścianki rury 1, która rozcinana jest na oddzielne pierścienie 4, będące jednakowej wielkości. Krawędź tnąca 3 jest tak wykonana, że wchodzi w materiał, a powierzchnie czołowe oddzielanych pierścieni 4 pozostawia możliwie płaskie. Z tego powodu krawędź tnąca 3, jak to przedstawiono na fig. 4, składa się korzystnie z dwóch odcinków. Główka 8 ostrza uformowana jest w postaci ostrego końca, który wchodzi w materiał. Natomiast przylegająca do niego podstawa krawędzi tnącej jest tak wykonana, że zbocza skierowane są prawie prostopadle względem osi obrotowej walców 2 tak, że uformowana przez to czołowa powierzchnia oddzielonego pierścienia 4 jest płaska.

Na końcu, na którym rura 1 wprowadzana jest do urządzenia, krawędź tnąca 3 składa się wyłącznie ze stopniowo coraz wyższego ostrego końca główki 8, natomiast na przeciwległym końcu urządzenia krawędź tnąca 3 składa się głównie z podstawy 9 krawędzi tnącej.

Dzielona rura 1 przedstawiona jest na fig. 2 przed wejściem do urządzenia oddzielającego i otoczona przez urządzenie mocujące na kształt szczęk, składające się z części wewnętrznej 11 i części zewnętrznej 12, która na kształt zespołu mocującego tak zaciskane są przez osiową siłę uruchamiającą, że wspólnie tworzą połączenie zamknięte siłowo z dzieloną rurą 1. Ponieważ w tym stanie towarzyszą one nie tylko ruchowi osiowemu lecz i ruchowi obrotowemu rury 1, ruch obrotowy musi być odsprzężony za pomocą łożyskowania osiowego, składającego się tu z elementu tocznego 13 i drugiego pierścienia 14 łożyska osiowego. Przez odpowiednie sprzężenie z ruchem obrotowym walców tnących 2 pierścień 14 uzyskuje poprawną kinematycznie prędkość posuwu. Takie urządzenie pomocnicze konieczne jest przy wprowadzaniu nowej rury 1 do

175 625 urządzenia. Przy postępującym przebiegu oddzielania, część wewnętrzna 11 i część zewnętrzna 12 szczękowego urządzenia mocującego, wskutek usunięcia siły uruchamiającej odsuwają się od siebie, powracając do swych pozycji wyjściowych, i dopiero wtedy gdy zostanie wprowadzona nowa rura zostają wprawione ponownie w ruch. Urządzenie mocujące przedstawione na fig. 2 zawiera szczękę mocującą i osiowe łożysko toczne. W rzeczywistości możliwe są również inne rozwiązania konstrukcyjne. Na fig. 3 to urządzenie posuwowe przedstawione jest jako obrotowy ostry koniec 15 centrujący, który wchodzi centrycznie w otwór rury i ma ostrze zabierakowe znanego rodzaju.

W odróżnieniu od rozwiązania z fig. 2, walec tnący 20 (fig. 3) ma podstawę zarysu 6, której średnica jest stała na całej długości walca. Średnica krawędzi tnącej 3 wzrasta stale jednak od jednego do drugiego boku. W celu wprowadzania rury 1 i jej centrowania walec 20 posiada ścięcie poślizgowe 10. W celu uformowania np. obwodowego rowka 17 na oddzielnym pierścieniu 16, podstawa zarysu 6 posiada odpowiedni kształt negatywowy 18. Ten kształt negatywowy 18, zaczynający się od strony wlotowej od zera, wzrasta w sposób ciągły, aż do osiągnięcia pożądanego kształtu końcowego, gdyż ukształtowanie negatywowe 18 powoduje wypieranie materiału. W maszynach sterowanych metodą NC można wytwarzać takie walce tnące 2, 20 o stale zmiennym, mającym kształt gwintu, przebiegu krawędzi tnącej, względnie przebiegu krawędzi tnącej i profilującej.

Na figurze 4a przedstawiony jest widok z góry profilu tnącego w powiązaniu z dzieloną rurą względnie z oddzielonymi pierścieniami 4. Widać tu bezustanny kontakt pierścieniowego odcinka z walcem tnącym 2. Dla środkowego pierścienia 4 kontakt ten oznaczony jest jako linia kontaktu 19.

Na figurze 5 przedstawiony jest walec tnący 2 o stale wzrastającej podziałce gwintu krawędzi tnącej 3. W przypadku dokonywania tylko odcięcia, przy niewielkim wypychaniu materiału, szerokość podstawy zarysu 6 jest stała, przy czym szerokość ta odpowiada żądanej szerokości oddzielanego pierścienia. Ponieważ; jak już wspomniano, ze względów wytrzymałościowych i trwałości szerokość krawędzi tnącej 3 wraz ze wzrastającym promieniowym wzrostem również musi wzrastać, dla spełnienia warunku, że szerokość podstawy zarysu 6 ma być stała, koniecznym jest dokonanie wzrastania podziałki gwintu w takim rozmiarze, aby skompensować wzrastającą szerokość krawędzi tnącej 3. W przypadku dodatkowego profilowania oddzielanego pierścienia, przy dużym wypieraniu materiału, koniecznym jest aby szerokość podstawy zarysu 6 mogła stale wzrastać, z wyjątkiem obszaru wylotowego, w którym stopień wypierania materiału zbliża się do zera, a pierścień jest tylko kalibrowany.

Linia osiowa na fig. 5 ma wskazywać, że niezależnie od wyboru szerokości podstawy zarysu 6 promieniowy przebieg krawędzi tnącej 3 od wlotu do wylotu, stale narasta, ażeby we współdziałaniu z dwoma innymi nie pokazanymi tu walcami tnącymi 2 tworzył się zawężający kanał.

Na figurze 6 przedstawiony jest walec tnący, który składa się z wewnętrznej części wału 21 i narzędzia tnącego 30 z krawędzią tnącą 3. Wał 21 na obu końcach ma cylindryczne, czopowe przedłużenia 22, 23, które na swej zewnętrznej średnicy mają osadzone ułożyskowania walców tnących w korpusach walców. Po stronie 23 wylotu pierścieni zamocowana jest część sprzęgająca 24, która tworzy stałe połączenie do synchronicznego napędu walców tnących, a od strony wlotu walca tnącego, na czopie 22 zamocowane jest obrotowe sprzęgło 25, które poprzez odpowiednio rozmieszczone kanały i otwory zapewnia obieg czynnika chłodzącego w obracającym się walcu tnącym. Dopływ 26 czynnika chłodzącego połączony jest z nie pokazaną tu pompą wysokociśnieniową, która czynnik chłodzący tłoczy poprzez centralny otwór 27 w wale 21, poprzez jedno lub wiele promieniowych otworów 28 do spiralnego kanału chłodzenia 29 wyrabianego w wale 21 na jego zewnętrznej średnicy. Czynnik chłodzący przepływa przez kanał chłodzenia, który od zewnątrz zamknięty jest przez narzędzie tnące 30, przy czym płynie on przeciwnie do kierunku posuwu półwyrobu, do jednego lub większej liczby promieniowych otworów odpływowych 31. Otwory odpływowe 31, za pomocą jednego lub większej liczby otworów 32 połączone są poprzez czop wału 22 z odpływem 33. Stąd nagrzany czynnik chłodzący prowadzony jest poprzez wymiennik ciepła z powrotem do pompy tłoczącej. Narzę175 625 dzie tnące 30 jest osadzone na wale 21 na skurcz i połączone z nim szczelnie i w sposób zabezpieczający przed skręcaniem.

Do narzędzia tnącego 30, w osiowym przedłużeniu, przylega pierścieniowy odcinek kalibrujący 34, który dodatkowo kalibruje oddzielone pierścienie. Pierścieniowy odcinek 35 przylegający do narzędzia tnącego 30 od strony wlotowej, posiada sfazowanie w celu łatwiejszego centrowania nowo wprowadzanego rurowego półwyrobu do urządzenia oddzielającego.

r— \O m

175 625

175 625

Fig.4

175 625

175 625

175 625

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni, z rurowych półwyrobów, pierścieni jednakowych względem siebie, za pomocą trzech jednakowo napędzanych, dociskanych do powierzchni rurowego półwyrobu i toczących się po nim walców tnących z krawędzią tnącą w kształcie gwintu, przy czym miejsca obrotu trzech walców tnących względem siebie dobiera się tak, że kontakt w którym zachodzi cięcie dzielonego półwyrobu zachodzi dokładnie we wspólnej płaszczyźnie cięcia, zaś średnica walców tnących wzrasta od ich początku do końca tworząc przy tym zawężający się kanał, przy czym rurowy półwyrób obraca się przeciwnie do walców tnących i przesuwany jest osiowo, znamienny tym, że po centrującej fazie wlotowej oddzielany odcinek rurowego półwyrobu, patrząc w przekroju wzdłużnym, obejmowany jest całkowicie przez wzdłużny zarys walców tnących bez przerywania linii kontaktu pomiędzy półwyrobem i walcami tnącymi podczas całego procesu oddzielania, i poddany jest dużym siłom normalnym, po pierwsze siłom osiowym działającym na powierzchnie czołowe i po drugie, siłom promieniowym działaj ącym na powierzchnię boczną, przy czym uzyskuje się płasko-równoległe i prostopadle do osi półwyrobu usytuowane powierzchnie czołowe pierścieni, a przed procesem oddzielania rurowy półwyrób ogrzewa się do temperatury znacznie obniżającej opór odkształcania plastycznego użytego półwyrobu, przy czym na zewnętrznej powierzchni rurowego półwyrobu wytwarza się temperaturę wyższą niż na jego powierzchni wewnętrznej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadzanie rurowego półwyrobu do układu walców tnących wspiera się przez siłę posuwową działającą w tym samym kierunku, spręża kinematycznie z ruchem obrotowym narzędzia tnącego i działająca przynajmniej na długości walca tnącego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nagrzewanie dokonuje się indukcyjnie.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścienie podczas oddzielania jednocześnie profiluje się.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że podczas oddzielania i profilowania, narzędzie od wewnątrz chłodzi się a narzędzie oraz oddzielany półwyrób poddaje się z zewnątrz działaniu kombinacji cieczy chłodzącej i smarowej.
6. 6. Urządzenie do ciągłego, bezwiórowego oddzielania pojedynczych pierścieni z rurowych półwyrobów, z trzema usytuowanymi wokół obrabianego rurowego półwyrobu i jednakowo napędzanymi walcami tnącymi z gwintowymi krawędziami tnącymi, które patrząc w przekroju wzdłużnym mają promieniowo usytuowane powierzchnie nośne gwintu i których szerokość stale wzrasta od wlotu do wylotu, a podstawa zarysu gwintu pomiędzy krawędziami tnącymi walców tnących jest zasadniczo równoległa do osi walców, przy czym każdy walec tnący, od początku do końca ma stale rosnącą średnicę, znamienne tym, że wały wszystkich trzech walców tnących (2, 20) usytuowanych wokół dzielonego półwyrobu (1) na kształt trójkąta równobocznego, sprzężone są ze sobą kształtowo, a krawędzie tnące (3) mają główkę tnącą (8) w kształcie ostrego kła i podstawę (9) krawędzi tnącej ze zboczami skierowanymi prostopadle do danej osi walca, a od strony wlotu znajduje się część wlotowa (7,10,35) tworząca lej, natomiast podstawa (6) zarysu gwintu pomiędzy krawędziami tnącymi (3) przylega do powierzchni bocznej rurowego półwyrobu (1) w takim samym odstępie od osi półwyrobu, przy czym od strony wlotowej, przed układem walców tnących znajduje się urządzenie nagrzewające (5) z regulacją temperatury.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że boki zarysu gwintu w podstawie krawędzi tnącej (9), przy stosunku średnicy walców tnących (2,20) do rurowego półwyrobu (1) wynoszącym <3 nachylone są prawie prostopadle względem osi danego walca, a przy stosunku

   175 625 >3 są nachylone maksymalnie aż do <5° na zewnątrz względem promieniowej płaszczyzny walców tnących (2, 20).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że walec (2, 20) tnący posiada część wlotową (7, 10).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że przed walcem tnącym włączony jest pierścieniowy odcinek (35) posiadający ścięcie poślizgowe.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że za walcem tnącym włączony jest odcinek kalibrujący (34).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że w obszarze wlotowym walców tnących (2, 20) usytuowane jest rozłączne urządzenie posuwowe (11+15), które sprężone jest kinematycznie z ruchem obrotowym walców tnących (2, 20).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że walce tnące składają się z części rdzeniowej (21) z wykonanymi w niej kanałami chłodzenia (29), oraz z umieszczonej na niej tulei (30) z profilem tnącym (3), przy czym obie części (21, 30) połączone są ze sobą szczelnie, w sposób uniemożliwiający skręcanie.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że tuleja (30) wykonana jest z twardego metalu odpornego na temperaturę.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 6 albo 8, albo 12, znamienne tym, że walec tnący (20) dla profilowania pierścieni (16), ma podstawę (6) pomiędzy krawędziami tnącymi (3), o negatywowym kształcie żądanego profilu, które to ukształtowanie poczynając od zera, stale wzrasta od zwoju do zwoju aż do swego kształtu końcowego.