Способ изготовления кольцевыхдеталей c профилированнойнаружной поверхностью

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >801945 (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 031078 (21) 2669168/25-27 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 070281. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 0702,81 (51)М. Кл.

В 21 Н 1/06

В 21 Н 5/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53} УДИ 6 6 1. 7 7 1. .29(088.8) Г.A.Àãàñüÿíö, Ю.Л.Баранов, Б.М.Дризин Н.Й .Щцущвин,.т к 4) м (1»

-:15:;; (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

С ПРОФИЛИРОВАННОЙ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначается для нак атыв ания зубчатых венцов на кольцевых з аготовках с отношением ширины кольца к его толщине более . двух.

Известен способ изготовления зубчатого венца на кольцевых заготовках накатными валками с одновременным перемещением расширяющейся оправки внутри кольцевой заготовки (1) .

Однако этот способ не обеспечивает высокой точности изделия из-за шаговой погрешности и искажения профиля, возникающих вследствии особен- 15 ностей кинематической схемы накатывания, при которой профиль зубьев на изделии образуется в процессе обкатывания эубоформующего инструмента по цилиндрической поверхности заго- 2Q товки, Сложна и конструкция устройств, на которых осуществляется данный способ. При изготовлении крупномодульных зубчатых венцов обработку приходится осуществлять за несколько пе- 25 реходов разными по своим размерам оправками, вследствие этого снижается производительность обработки.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности 3Q и достигаемому результату является способ иэ готовления кольцевых деталей с профилиров анной наружной поверхностью,при котором кольцевую заготовку деформируют между вращающейся матрицей с профилированной внутренней поверхностью и перемещающимся в радиальном направлении раскатным валком с ручьем на наружной поверхности (2).

Однако указанный способ не обеспечивает высокой точности изделия при изготовлении деталей с отношением ширины кольца к его толщине более 2, поскольку происходит незаполнение зубчатого профиля матрицы по середине венца заготовки, а также требуются значительные радиальные усилия раскатки, что приводит к увеличению энергозатрат и требует создания более мощного оборудования при изготовлении деталей подобного типа.

Целью изобретения является повышение точности изготавливаемых деталей и снижение энергозатрат., Поставленная цель достигается тем, что одновременно с перемещением в радиальном направлении раскатному валку сообщают колебательное движение в плоскости, проходящей через ось заготовки и ось раскатного валка, в

801945 процессе раскатки образующую внутренней поверхности заготовки располагают по касательной к поверхности профиля ручья раскатного валка, частоту колебаний внутреннего валка определяют из соотношения и (1 + --- --- ), 0 5 S

9 ° D гце f — частота колебаний валка за оборот,цетали, кол/об;

n — число оборотов валка эа оборот детали;

S — длина пути, проходимая валком за оборот детали,мм/об;

D — внутренний диаметр детали, Мме а радиус ручья раскатного валка определяют из соотношения!

35 пВи

АВТ где n> — число оборотов валка (об/мин) опрецеляется из соотношения

40 п В 0о. з и

n < — число оборотов приводной

А матрицы (детали), 45

D = D — диаметр отверстия зубчатоОть

ro колеса, или диаметр заготовки в конце раскатки, ММ1

D> — диаметр валка, мм.

В этом же соотношении величина S в физическом смысле представляет собой подачу валка за оборот приводной матрицы (детали) или длину пути, проходимую валком за один оборот детали.

В результате научно-исследовательских работ был определен оптимальный интервал значения величин S (подачи), равный 0,1-0,5 мм/об. Меньшие значения подачи применяются для раскатки деталей из среднеуглеродистых леги- ф} рованных сталей, большие — для деталей из малоуглеродистых сталей.

При раскатке деталей шириной до

60 мм значения коэффициента К в Формуле,цля определения радиуса валка

rue

Ь

Ф

К2. 2S где R — радиус ручья раскатного валка, мм;

Ь вЂ” ширина детали в мм;

S — длина пути, проходимая валком за оборот детали, мм/об;

К вЂ” коэффициент, определяемый шириной детали и длиной дуги контакта раскатного валка с заготовкой, равный 2-5.

Значения величин, и и 0 относятся 30 к конечному периоцу процесса раскатки. Так, число оборотов валка за оборот детали и определяют из соотношения

0,2

На примере коикретного осуществления способа показано определение упомянутых выше расчетных величин.

Требуется изготовить зубчатое колесо из стали 38ХС со слецующими геометрическими параметрами (мм):

Наружный диаметр, Ьн 168 (-0,2)

Диаметр по впаинам,, 0эв 154,5

Диаметр отверстия, 0 В 125

Ширина зубчатого венца, b 60

Модуль, m 3

Число зубьев, 1 54

Определение параметров способа производим в следующей последовательности

Определяем размеры заготовки.

Наружный,циаметр заготовки равен диаметру по впадинам зубчатого колеса 154,5 мм, ширина заготовки равна ширине готовой детали 60 мм, а внутренний диаметр заготовки вьтчисляется по следующей зависимости ) р1 р2 уХ ьн.3аг хоть нар+ ср применяются большими, при раскатке деталей шириной более 60 мм — меньшими.

На фиг. 1 изображена схема начала раскатки; на фиг. 2 — крайнее левое положение валка при его колебании; на фиг. 3 — крайнее правое положение валка.

Заготовку 1 устанавливают в матрицу 2 и подводят к ней раскатной валок

3. Валок вдавливают в заготовку, при этом ось валка параллельна оси заготовки (фиг. 1). Вращение валка и за,готовке передается за счет вращения матрицы. После этого включают колебания раскатного валка за счет принудительного возвратно-поступательного перемещения точки 0 в пределах ширины Ь раскатываемой заготовки (положения О, на 0 на фиг. 2, 3). Точка 0 расположена в центре окружности радиуса и = 360 мм, по дуге которой выполнен профиль ручья раскатного валка. В процессе раскатки внутреннюю поверхность заготовки поддерживают к поверхности профиля ручья раскатного валка.

Раскатку детали производят при следующих режимах

Усилие на валке 30

Подача валка, мм/об. дет

Частота вращения матрицы с заготовкой, об/мин 40

Частота колебаний валка, кол/об. дет 5

Время раскатки, мин 1,5

По окончании раскатки валок 3 отводят, а деталь выпрессовывают из матрицы.

801945 г,це

0ВИ.Заг =

113 мм

Формула изобретения

n(1 + „ )

0,5- 5 оте

10 где f—

Ь

Кг 25 где R—

168 + 154,5 161 25 мм

По результатам экспериментальных работ значение внутреннего диаметра 10 заготовки уточняется в зависимости от условий заполнения металлом профиля зубчатой матрицы и от получаемого в результате раскатки конкретного значения диаметра отверстия детали.

Определяем режимы раскатки.

Подача 5 = 0,2 мм/об.дет (для стали 38ХС) . Частота вращения матрицы 20 с заготовкой равна n = 40 об/мин (максимально возможная на данном оборудовании, значение "n" можно задавать и большим, например до 100

150 об/мин, исходя из имеющегося . оборудования).

Определяем частоту колебаний валка за один оборот детали

Число оборотов валка в конце процесса раскатки определяется по формуле

125 40 200 об(ин

Dn

0э . 25 35

Число оборотов валка за один оборот детали определяется по формуле

200 п 5.

"p,åò 40

Тогда, подставляя исходные и расчетные данные н формулу, имеем

Df 5 1 + — - . ) = 5,1коп )овеет 45

0,5 ° 0,2

3,14. 125

Определяем радиус профиля ручья раскатного валка, приняв значение коэффициента К равным 5, так как ширина заготовки равна 60 мм 50

Ь 60

R 360 мм

К 2S 5 2 0,2

Заготовку с определенными выше размерами устанавливаем в зубчатую матрицу и подводим к ней раскатной валок с радиусом ручья в 360 мм. Валок вдавливаем в заготовку и начинаем вращать матрицу с заготовкой с частотой 40 об/мин. После этого включаем dO колебания раскатного валка с частотой 5,1 кол/об.дет. и осуществляем подачу его с величиной 0,2 мм/об.дет.

Процесс ведем до полного заполнения профиля зубчатой матрицы металлом Я заготовки и получения диаметра отверстия детали, равного 125 мм.

Использование данного изобретения позволяет снизить усилие раскатки за счет значительного уменьшения контактной поверхности между валком и обрабатываемой деталью, в результате чего обеспечивается более равномерное по ширине венца и направленное течение металла в зубчатую матрицу.

Это, в свою очередь, повышает точность обрабатываемых деталей. Благодаря благоприятному расположению волокон по контуру зуба повышается прочность шестерен. Снижение потребных усилий раскатки позволяет применять более,цешевое оборудование, требующее меньших энергозатрат при изготовлении широкой номенклатуры деталей; достичь экономии металла, автоматизировать процесс обработки деталей и улучшить условия труца.

Способ изготовления кольцевых деталей с профилированной наружной поверхностью, при котором кольцевую заготовку деформируют между вращающейся матрицей с профилированной внутренней поверхностью и перемещающимся в радиальном направлении раскатным валком с ручьем на наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготавливаемых,цеталей и снижения энергозатрат, одновременно с перемешением в радиальном направлении раскатному валку сообщают колебательное движение в плоскости, проходящей через ось заготовки и ось раскатного валка, в процессе раскатки образующую внутренней поверхности заготовки располагают по касательной к поверхности профиля ручья раскатного валка, частоту колебаний внутреннего валка определяют из соотношения частота колебаний валка за оборот детали, кол./об; число оборотов валка эа оборот,цетали; длина пути, проходимая валком за оборот детали, мм/об; внутренний,циаметр,цетали, мм, а радиус ручья раскатного валка определяют иэ соотношения радиус ручья раскатного валка, мм; ширина детали, мм;

5 — длина пути, проходимая валком эа обороч детали, мм/об;

К вЂ” коэфФициент, определяемый шириной детали и длиной дуги контакта раскатного валка с заготовкой, равный 2-5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 538795, кл. В 21 Н 5/00, 08.07.74.

2. Авторское свидетельство CCCP

9 508320, кл. В 21 Н 1/06, 09.04„73.,801945

Заказ 10217/10

Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В..Лазутин

Редактор И. ГохФельд Техред, М. Левицкая Корректор H.Ñòåö