Способ прокатки колец шарикоподшипников и устройство для его осуществления

 

О П И С А Н И Е (967636

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.09.80 (21) 2982526/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

В 21 Н 1/12 (23) Приоритет—

Гесударстеелнык камитет

Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.82 (53) УДК 621.771..29 (088.8) ло делам еаебретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Костюк, С. Н. Иванов и С. А. Тоннэ

ВСЕСОЮЗНАЯ

11 АТЕ11Т11 О-,1, ТЕХ11ИЧЕСКАЯ д

БИБЛИОТЕКА (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ КОЛЕЦ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ

И УСТРОЙСТВО Д,ЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ,ЛЕНИЯ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для формообразования внутренней профилированной поверхности наружных колец.

Известны способы прокатки колец шарикоподшипников в матрице профилированным s внутренним роликом (1).

Недостаток указанных способов заключается в том, что они осуществляются с помощью громоздкого оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ прокатки колец шарикоподшипников, при котором кольцевую заготовку устанавливают в приводную матрицу с калибрующим отверстием, базируя в осевом направлении, и прокатывают роликами, к которым прикладывают радиальное усилие в направлении формообразуемых поверхностей (2) .

Устройство для осуществления этого способа содержит расположенные в станине приводную матрицу, холостые ролики с про- 2< филирующими участками, расположенные в сепараторе с возможностью радиального перемещения, механизм радиального перемещения роликов, базирующие упоры заготовки и сепаратора (2).

Указанным способом оформляется только дорожка качения на заготовках наружных колец шарикоподшипников, на остальной внутренней поверхности заготовок образуются вспучивания и утяжины, что требует дополнительной токарной обработки и приводит к снижению коэффициента использования металла и увеличению трудоемкости из гото вле н ия подшипников. Кроме того, в указанном способе возможен повышенный нагрев роликов, который приводит к образованию ожогов на контактирующих поверхностях роликов и заготовки, что снижает качество изготавливаемых колец.

Целью изобретения является повышение качества изготавливаемых колец и расширение технологических возможностей путем снижения трудоемкости последующей их обработки.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу прокатки колец шарикоподшипников, при котором кольцевую заготовку устанавливают в приводную матрицу с калибрующим отверстием, базируя в осевом направлении, и прокатывают роликами, к которым прикладывают радиальное усилие в направлении формообразуе967636

Кроме того, устройство снабжено направляющими катками, имеющими возможность взаимодействия с подвижным корпусом силового цилиндра механ изма радиального перемещения роликов.

При этом сепаратор установлен в подшипниках с возможностью вращения относительно матрицы.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства, исходное положение; на фиг. 2 — положение инструмента при базировании заготовки; на фиг. 3 — кинематическая схема механизма подачи; на фиг. 4— положение инструмента при окончании прокатки; на фиг. 5 — кинематическая схема устройства, положение устройства перед загрузкой заготовки; на фиг. 6 — кинематическая схема устройства, рабочее положение; на фиг. 7 — сечение А — А на фиг. 2; на фиг. 8 — положение инструмента при предварительном деформировании заготовки в виде овального многогранника; на

55 мых поверхностей, перед прокаткой заготовку базируют в матрице с радиальным зазором и деформируют в форме овального многогранника, вписанного, в калибрующее отверстие матрицы, затем к вершинам многогранника прикладывают крутящий момент, при этом формообразование внутреннего профиля заготовки осуществляют по всей ширине.

Устройство для осуществления способа, содержащее расположенные в станине приводную матрицу, холостые ролики с профилирующими участками, расположенные в сепараторе с возможностью радиального перемещения, механизм радиального перемещения роликов, базирующие упоры заготовки и сепаратора, снабжено стационар- ным силовым цилиндром с двумя поршнями, один из которых связан с матрицей, другой — с базирующим упором заготовки и тарированными пружинами, взаимодействующими с базирующим упором заготовки, механизм радиального перемещения роликов выполнен в виде силового цилиндра с подвижным корпусом и штоком, закрепленным на станине, системы рычагов, связанной с подвижным корпусом, двух плунжеров, кинематически связан ных с системой рычагов и роликами, плунжеры установлены в индивидуальных опорах на станине соосно матрице с обеих ее сторон, причем ролики выполнены с коническими хвостовиками, а соответствующие им концы плунжеров выполнены конусными, базирующий упор сепаратора закреплен неподвижно на станине.

При этом ось симметрии силового цилиндра механизма радиального перемещения роликов установлена в плоскости, проходя- 35 щей через ось симметрии радиального сечения матрицы. фиг. 9 — кинематическая схема устройства, положение выгрузки заготовки.

Устройство для осуществления способа прокатки колец шарикоподшипников содержит станину 1 (фиг. 1), на которой размещены узел матрицы с приводом ее вращения, узел роликов с профилирующими участка ми, механизм радиального перемещения роликов и механизм загрузки, а также систему управления процессом прокатки. Узел матрицы включает барабан 2, жестко связанный с крышкой-шкивом (не показано), собственно матрицу 3, цапфу 4, цилиндр 5, поршни передний 6 и задний 7, базирующий упор 8, выполненный составным. В поперечной перегородке барабана

2 установлен передний подшипник 9, а во фланце задний подшипник 10. В матрице 3, жестко закрепленной на торце барабана 2, выполнено центральное калибрующее отверстие r, периферийные гнезда под установку возвратных пружин 11 и колпачков !2. В цапфе 4, жестко закрепленной в расточке станины 1, имеются центральное отверстие со шпоночным пазом, посадочная шейка под задний подшипник 10 и канал 13. Цилиндр 5 жестко закреплен на цапфе 4 с помощью поперечной перемычки, в которой выполнен кольцевой канал 14, имеющий выходы на обе стороны перемычки. Поршни передний 6 и задний 7 размещаются в кольцевых полостях, образуемых цилиндром 5 и цапфой 4. Базирующий упор 8 жестко скреплен с нажимным диском 15 с помощью шпилек 16, пропущенных через отверстия в перегородке барабана 2 с зазором, при этом колпачки 12 установлены с возможностью осевого перемещения относительно матрицы 3 и базирующего упора 8. Колпачки 12 удерживаются тарированными пружинами 17 в гнездах матрицы 3, а базирующий упор 8 возвратными пружинами 11, воздействующими на него через связанный с ним нажимной диск 15, прижимается к буртам колпачков 12, при этом суммарное усилие тарированных пружин 17 выбрано значительно большим суммарного усилия возвратных пружин 11, что обеспечивает неподвижно-фиксированное осевое положение базирующему упору 8.. Передний поршень 6 посредством упорного подшипника

18 имеет возможность передавать усилие базирующему упору 8, а задний поршень 7 посредством упорного подшипника 19 через крышку-шкив и барабан 2 — матрице 3. Упорные подшипники 18 и 19 застопорены пружинными кольцами (не показано) для удобства монтажа. Узел роликов включает пиноль 20, сепаратор 21 с роликами 22, обойму 23, прижимной упор

24, втулку 25. В пиноли 20, установленной в расточке станины 1 соосно матрице 3 с возможностью осевого перемещения на

967636 шпонке 26 до упора в бурт S расточки, закреплены два подшипника 27. В сепараторе 21 имеются гнезда под ролики 22 и гильза, с помощью которой он установлен в подшипниках 27. Сепаратор снабжен торцовой крышкой (не показано) для быстрой смены инструмента. Ролик 22 (фиг. 2) представляет собой тело вращения, симметричное относительно поперечной плоскости, имеющее в средней части профилирующий участок а, обратный фор- 1О муемому в кольце, прилегающие, к нему с двух сторон конические противоположно направленные опорные участки в и цилиндрические участки с на торцах, с помощью которых ролик ориентируется в сепараторе 21. Обойма 23 (фиг. 1) с гнездами под прижимные пружины 28 установлена на сепараторе 21 в углублении пиноли 20. на подшипниках 29. Прижимной упор 24 с помощью прижимных пружин 28 отжимается от обоймы 23 к головкам болтов 30, щ ввернутых в обойму. Втулка 25 снабжена шпоночным пазом в отверстии и фланцем, жестко крепящимся к пиноли 20. Механизм ради ального перемещения роликов содержит плунжеры левый 31 и правый 32, установленные на шпонках 33 и 34 соответствен- » но с возможностью осевого перемещения— один во втулке 25, другой в отверстии цапфы, и каждый на одном конце выполненный с конусным участком е (фиг. 1 и 2), а.на другом — поперечной прорезью f, сис- З тему рычагов, содержащую двуплечие противоположно расположенные на станине 1 с возможностью качания одинаковые рычаги 35, силовой цилиндр, выполненный в виде подвижного корпуса 36 и закрепленного на станине 1 штока 37. Подвиж- 35 ный корпус 36, охватываемый направляющими катками 38 и несущий цапфу 39, имеет возможность перемещения в плоскости, проходящей через ось симметрии радиального сечения матрицы, каждый рычаг 35 сопряжен одним концом с прорезью плунжера f посредством ролика 40, а другим — с цапфой 39 посредством шарнирного звена 41.

Связь механизма перемещения с узлом роликов осуществляется с помощью болтов 42, пропущенных с зазором через фланец ле- 45 вого плунжера 31, ввернутых во втулку 25, и распорных пружин 43, прижимающих фланец левого плунжера 31 к головкам болтов 42. Механизм загрузки (фиг. 3) содержит клещевой захват, гидроцилиндр 44, питающий лоток 45. Клещевой захват включает рычаг 46, на котором выполнена губка д, установленный на станине 1 с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной к оси i матрицы 3 с помощью гидроцилиндра 44. На рычаге 46 шарнирно закреплена подпружиненная относительно него, скоба 47, снабженная лепестком h, вместе с губкой g образующим собственно

1 захват, и поводком k. Питающий лоток 45 наклонно установлен на станине в плоскости качания клещевого захвата и снабжен подпружиненным перепускником 48. УправЛение циклом прокатки — автоматическое с помощью конечных электровыключателей (не показано). Позицией 49 обозначена исходная заготовка, позицией 50 заготовка после предварительного деформирования в виде овального многогранника51 — готовое кольцо, 52 — выгочзочный лоток. Положение частей устройства (фиг. 1) принято за исходное. Привод вращения матрицы, насосы гидросистемы и системы охлаждейия (не показаны) включены, между передним поршнем 6 и перемычкой цилиндра 5 имеется осевой зазор г., межпоршневое пространство сообщается с баком через каналы 13 и 14, левый 31 и правый 32 плунжеры разведены в крайние положения, узел роликов находится в крайнем левом положении вследствие его взаимосвязи с левым плунжером 31, между сепаратором 21 и матрицей 3 образован осевой зазор m, клещевой захват подведей к питающему лотку 45 (фиг. 3), поводок k скобы

47 воздействует на пере пускник 48, при этом лепесток h отведен вправо, увеличивая

«зев» захвата, а перепускник 48 занимает положение, при котором из лотка отделяется и поступает в захват одна заготовка 49.

В качестве примера осуществления способа приводится процесс холодной прокатки наружного кольца однородного радиального шарикоподшипника средней серии диаметров типа 308 ГОСТ 8338-75 из стали марки ШХ 15. Кольцевая за готовка 49, получаемая от трубы, имеет размеры, мм (фиг. 2):

Ширина 21,5

Наружный диаметр 90

Внутренний диаметр 73,5

После прокатки готовое кольцо 51 (фиг.4) должно иметь ширину 24,5 мм, наружный диаметр 90,7 мм, равный калибрующему диаметру матрицы, внутренний профиль, состоящий из желоба с максимальным диаметром D 80 мм, примыкающих к нему цилиндрических поясков (бортов) и ф 74,5 мм, двух фасок р = 2 мм х45 .

В устройстве применено 3 ролика 22 с максимальным диаметром профилирующей части d 30 мм. Частота вращения матрицы 240 об/мин. Время прокатки 8 с.

Устройство работает следующим образом.

Клещевой захват вместе с холодной кольцевой заготовкой 49 (фиг. 3) перемещают с помощью гидроцилиндра 44 в осевом зазоре m (фиг. 1) до совмещения оси заготовки с осью i матрицы 3 (штрих-пунктирное изображение), взаимодействие поводка скобы 47 (фиг. 3) и перепускника 48

967636 прекращается, очередная заготовка (изображена штрих-пунктиром) в лотке 45 поступает на место предшествующей, подпружиненная скоба 47 лепестком h прижимает заготовку 49 к губке g. В этом положении вводят внутрь заготовки 49 (фиг. 5) сепаратор 21 с роликами 22 путем частичного смещения вниз корпуса 36, при этом плунжеры 31 и 32, взаимосвязанные рычагами 45 и шарнирными звеньями 41, совершают встречное синхронное движение, а относительное

5 о положение левого плунжера 31 и роликов 22 остается исходным (фиг. 1). Затем отводят клещевой захват в исходное положение, перемещение корпуса 36 вниз возобновляется, заготовку 49 (фиг. 2) досылают прижимным упором 24 до базирующего упора 8, пружины 28 сжимаются, увеличивая силу прижатия заготовки 49 к базирующему упору 8, однако осевое положение заготовки 49 не изменяется вследствие того, что результирующая (разность) усилий 20 пружин базовых 17 (фиг. 1) и возвратных

11 значительно превышает суммарное усилие прижимных пружин 28. Когда пиноль (фиг. 6) упрется в бурт S станины 1, являющийся базирующим упором для сепаратора, плоскости симметрии роликов 22 (фиг. 2) и заготовки 49 совмещаются с плоскостью симметрии плунжеров 31 и 32 (фиг. 6), при этом заготовка 49 предварительно захватывается упорами 8 и 24 и вращается вместе с матрицей 3. Дальнейшее переме- 3О щение корпуса 36 (фиг. 6) вниз производят с рабочей скоростью,. распорные пружины 43 сжимаются, надежно фиксируя осевое положение пиноли 20 с сепаратором 21,. конусные участки е плунжеров 31 и 32 вступают в контакт одновременно с двух сторон с N соответствующими коническими участками в роликов 22 (фиг. 2), производя их радиальную подачу. Ролики 22 при соприкосновении с внутренней поверхностью заготовки 49 (фиг. 2 и 7). одновременно с радиальным перемещением начинают обкатываться по опорным конусам плунжеров 31 и 32, совершая планетарное движение, увлекая за собой сепаратор 21. С этого момента с помощью каждого из трех роликов 22 сообщают соприкасающемуся с ним участку заготовки 50 (фиг. 8) упругое перемещение в пределах радиального зазора ) (фиг. 2 и 7), с которым она охватывается калибрующим отверстием r матрицы, при этом кривизна заготовки на этих участках увеличивается, а между ними уменьшается, вследствие чего заготовке придают форму овального трехгранника, в. вершинах которого (фиг. 8) происходит силовое захватывание заготовки матрицей. В результате начавшейся прокатки заготовка по наруж- ному диаметру приобретает форму калибрующего отверстия матрицы и раздвигает базирующий 8 и прижимной 24 упоры в напра влении стрелок (фиг. 4), сжимая пружины 17 и 18 (фиг. 6) соответственно, при этом передний поршень 6 смещается вправо за счет зазора Е, вытесняя масло в бак, а осевое положение кольца 51 относительно роликов 22 не изменяется, так как сила сцепления его с матрицей значительно превышает результирующую усилий, развиваемых пружинами обоих упоров. При достижении заданной глубины прокатки, контролируемой по величине хода плунжеров, корпус 36 (фиг. 6) останавливают и после одного,-двух оборотов матрицы быстро перемещают вверх, отводя связанные с ним плунжеры 31 и 32 от роликов 22. Узел сепаратора, прижимаемый распорными пружинами 43 к бурту расточки

S, не изменяет своего осевого положения до тех пор, пока не будет выбран ход V левого плунжера 31 до головки болта 42, после чего происходит совместный отвод плунжеров и узла роликов, при этом кольцо 51 остается в матрице 3, ролики 22, перемещаясь вместе с сепаратором 21, взаимодействуя с прокатанным профилем кольца, смещаются к центру в межпоршневое пространство цилиндра 5, . подают под рабочим давлением масло по. каналам 13 и 14, и с помощью переднего поршня 6 выталкивают готовое кольцо 51 (фиг. 9) из матрицы через подшипник 18, нажимной диск 15, шпильки 16 и базирующий упор 8, сжимая пружины 11 и 17, а с помощью заднего поршня 7 передают реактивное усилие переднего поршня 6 матрице 3 через подшипник 19, крышку-шкив, барабан 2, при этом сила сопротивления выталкиванию кольца 51 из матрицы 3 не передается подшипникам переднему 9 и заднему. 10, не влияя на стабильйость осевого положения базирующего упора 8, являясь внутренней силой по отношению к матрице

3. Вытолкнутое из матрицы 3 кольцо 51 под действием собственного веса, инерционной закрутки скатывается по выгрузочному лотку 52 (фиг. 3) на.следующую технологическую позицию (подрезку торцов), межпоршневое пространство соединяют с баком, . и под действием сжатых пружин 11 и 17 (фиг. 1) базирующий упор 8 и поршень 6 возвращаются в исходное положение, вытесняя масло в бак по каналам 13 и 15 до тех пор, пока фланец базирующего упора 8 не.будет остановлен буртиками колпачков 12. Все части устройства приходят в исходное положение и команду на повторение цикла подают автоматически.

По сравнению с известным предлагаемые способ прокатки колец шарикоподшипников и устройство для его осуществления обеспечивают улучшение металлографических параметров качества поверхности за счет снижения тепловыделения в процессе прокатки, повышение чистоты прокатанной

967636

10 поверхности за счет уменьшения проскальзывания роликов при обработке, повышение геометрической точности колец благодаря улучшению базирования заготовки, применению замкнутой системы сил в процессе прокатки и выгрузки и двухопорной схемы нагружения роликов, а также повышен (е стойкости инструмента.

Таким образом, повышается качество изготавливаемых колец и расширяются технологические возможности путем снижения трудоемкости последующей их обработки.

Формула изобретения

IS

1. Способ прокатки. колец шарикоподшипников, при котором кольцевую заготов ку устанавливают в приводную матрицу с калибрующим отверстием, базируя в осевом йаправлении, и прокатывают роликами, к которым прикладывают радиальное усилие в направлении формообразуемых поверхностей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготавливаемых колец и расширения технологических возможностей путем снижения трудоемкости последующей их обработки, перед прокаткой заготовку базируют в матрице с радиальным зазором и деформируют в форме овального многогранника, вписанного в калибрующее отверстие матрицы, затем к вершинам многогранника прикладывают крутящий момент, при этом формообразование

30 внутреннего проф%ля заготовки осуществляют по всей ширине.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее расположенные в станине приводную матрицу, холостые ролики с профилирующими участками, расположенные в сепараторе с возможностью радиального перемещения, механизм радиального перемещения роликов, базирующие упоры заготовки и сепаратора, отличающееся тем, что оно снабжено . стацио- 40 нарным силовым цилиндром с двумя поршнями, один из которых связан с матрицей, другой — с базирующим упором заготовки и тарированными пружинами, взаимодействующими с базирующим упором заготовки, механизм радиального перемещения роликов выполнен в виде силового цилиндра с подвижным корпусом и штоком,закрепленным на станине, системы рычагов, связанной с подвижным корпусом, двух плунжеров, кинематически связанных с системой рычагов и роликами, плунжеры установлены в индивидуальных опорах на станине соосно матрице с обеих ее сторон, причем ролики выполнены с коническими хвостовиками, а соответствующие им концы. плунжеров выполнены конусными, базирующий упор сепаратора закреплен неподвижно на станине.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что ось симметрии силового цилиндра механизма радиального перемещения роликов расположена в плоскости; проходящей через ось симметрии радиального сечения матрицы.

4. Устройство по п.. 2, отличающееся тем, что оно снабжено направляющими катками, имеющими возможность взаимодействия с подвижным корпусом силового цилиндра механизма радиального перемещения роликов.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что сепаратор установлен в подшипниках с возможностью вращения относительно матрицы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лазутин В. И. и др. Конструктивные и технологические особенности кольцераскатных машин. Научно-технический сборник «Подшипниковая промышленность», вып. 3. М., НИИНавтопром, 1970, с. 21, 22, рис. 7 и 8.

2. Авторское свидетельство СССР № 700251; кл. В 21 Н 1/12, 19.11.76 (прототип).

967636 юг

Составитель В. Лазутин

Редактор T. Кугрышева Техред И. Верес Корректор М. Коста

Заказ 7197/18 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4