ОБКАТНАЯ ГОЛОВКА

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к формованию листовых металлических изделий на оправках с различной формой.

Известен пружинный давильный инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент. Ось ролика установлена в державке с возможностью свободного вращения. Один из дисков смонтирован на оси, а другой установлен на нем с возможностью совместного вращения и регулировочного осевого перемещения и фиксации. Давильный элемент выполнен в виде свернутой в кольцо цилиндрической пружины, изготовленной из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, таким образом, что витки пружины без зазора примыкают друг к другу (патент RU №2403115 С1. Пружинный давильный инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий. - МПК: B21D 22/16. - 10.11.2010).

Известен иглоинструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент. Ось ролика установлена в державке с возможностью независимого принудительного вращения. Один из дисков смонтирован на оси, а другой установлен на нем с возможностью совместного вращения и регулировочного осевого перемещения и фиксации. Давильный элемент набран из пучков ворса из металлической проволоки с определенным коэффициентом плотности и выполнен в виде кольца (патент RU №2409438 С2. Иглоинструмент для обкатки тонкостенных полых изделий. - МПК: B21D 22/16. - 20.01.2011).

Известен инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий ролик, выполненный в виде дисков, расположенных на оси роликодержавки, с давильным элементом, размещенным концентрично оси между дисками. Один из дисков жестко закреплен на оси болтами, а другой установлен с возможностью регулировочного осевого перемещения. Диски соединены между собой шпонкой. Давильный элемент выполнен из полимерного материала. На оси установлена регулировочная гайка с возможностью регулировки жесткости давильного элемента за счет осевого перемещения диска (авт. св. SU №1558534 F1. Инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий. - МПК: B21D 22/16. - 23.04.1990). Данное изобретение принято за прототип.

Основным недостатком известных технических решений является невозможность раскатки продольных и поперечных гофров на обрабатываемой поверхности заготовки, образующихся под обкатной головкой под воздействием радиальных и аксиальных усилий давления при вытяжке изделий из листовых заготовок.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание конструкции обкатной головки с возможностью вытяжки полых изделий на цилиндрических оправках как конической формы, так и с двойной кривизной с более высоким качеством и производительностью формования листовых металлических изделий.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является расширение технологических возможностей вытяжки полых изделий на оправках как цилиндрической или конической формы, так и с двойной кривизной, повышение качества и производительности формования листовых металлических изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной обкатной головке, содержащей установленный в державке ролик с кольцевым давильным элементом из полимерного материала с возможностью свободного вращения, согласно предложенному техническому решению

ролик выполнен с хвостовиком, установленным в полости державки посредством радиально-упорных подшипников с возможностью радиального и аксиального давления на заготовку формуемого изделия, а давильный элемент выполнен из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³, причем с угловым сопряжением рабочего торца и цилиндрической поверхности, и закреплен на ролике с охватом, по меньшей мере, его цилиндрической поверхности;

кольцевой давильный элемент выполнен коаксиальным ролику, причем нижним торцом расположен на уровне свободного торца ролика, с упором в уступ, выполненный на ролике со стороны хвостовика, диаметром, меньшим наружного диаметра давильного элемента;

кольцевой давильный элемент расположен на ролике с охватом цилиндрической поверхности и торца, при этом торец ролика выполнен с радиусным сопряжением с его цилиндрической поверхностью;

ролик и установленный на нем кольцевой давильный элемент выполнены с криволинейными участками образующих цилиндрических поверхностей, причем с углом сопряжения рабочего торца с касательной к криволинейному участку образующей цилиндрической поверхности давильного элемента, по крайней мере, не большим угла сопряжения формуемых поверхностей изделия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной обкатной головки, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленная обкатная головка может быть реализована на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 показана предлагаемая обкатная головка с кольцевым давильным элементом на цилиндрической поверхности ролика с упором в уступ; на фиг. 2 - то же, с кольцевым давильным элементом на ролике с охватом цилиндрической поверхности и торца; на фиг. 3 - то же, с кольцевым давильным элементом на криволинейном участке образующей цилиндрической поверхности.

Сущность предлагаемой обкатной головки заключается в том, что она содержит установленный в державке 1 ролик 2 с коаксиальным давильным элементом 3. Ролик 2 выполнен с хвостовиком 4, установленным в полости державки 1 посредством радиально-упорных подшипников 5 с возможностью радиального и аксиального давления на заготовку 6 формуемого изделия. Кольцевой давильный элемент 3 выполнен из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³, например, марки УР-80 с твердостью по Шору А 80-90 усл. ед. и пределом прочности при растяжении не менее 30 МПа. Кольцевой давильный элемент 3 выполнен с угловым сопряжением рабочего торца и цилиндрической поверхности, причем нижним торцом расположен на уровне свободного торца ролика 2, и закреплен с охватом его цилиндрической поверхности с упором в уступ 7, выполненный со стороны хвостовика 4, диаметром d₁, меньшим наружного диаметра d₂ давильного элемента 3 (фиг. 1). Кольцевой давильный элемент 3 может быть выполнен с охватом цилиндрической поверхности и торца ролика 2, при этом торец ролика 2 сопряжен с его цилиндрической поверхностью радиусом r (фиг. 2). Кольцевой давильный элемент 3 может быть выполнен с криволинейным участком образующей цилиндрической поверхности, эквидистантной к ролику 2, причем с углом α₁ сопряжения рабочего торца с касательной к криволинейному участку образующей цилиндрической поверхности давильного элемента 3, по крайней мере, не большим угла α₂ сопряжения формуемых поверхностей изделия (фиг. 3).

Обкатная головка работает следующим образом. На оправке 8 цилиндрической или конической формы либо с двойной кривизной производят формование изделий из листовых заготовок 6 методом обкатки ролика 2 с коаксиальным давильным элементом 3 из жесткого или твердого полиуретанового эластомера с плотностью 930-1260 кг/м³ с усилием давления Р от 200-300 Н до 400-600 H на оправку 8, в зависимости от толщины и предела прочности материала листовой заготовки. При этом радиально-упорные подшипники 5 исключают отклонение ролика 2 и обеспечивают ему свободное вращение вокруг своей оси. Обкатку поверхности заготовки 6 производят обкатной головкой с помощью, например, виброударного инструмента, перемещением ее вокруг оправки 8 или при вращении оправки 8 вместе с заготовкой 6 как вручную, так и на токарном или вертикально-фрезерном станках, в том числе по программе на станках с ЧПУ с продольной подачей S_пр и/или поперечной подачей S_поп обкатной головки. При обкатывании заготовки 6 на ее формуемой поверхности могут появляться продольные и поперечные гофры, которые раскатываются свободно вращающейся обкатной головкой под воздействием радиальных и аксиальных усилий давления Р на оправку 8, от которых полиуретановый эластомер давильного элемента 3 деформируется, увеличивая угол обхвата заготовки 6 на оправке 8, и соответственно, увеличивается и площадь контакта давильного элемента 3 с заготовкой 6, при этом угол на торце давильного элемента 3 деформируется и образует радиус R контакта на заготовке 6, а наличие радиуса r при торце ролика 2 исключает разрушение полиуретанового эластомера давильного элемента 3, что повышает качество и производительность формования изделий.

Использование предложенной конструкции обкатной головки позволяет расширить технологические возможности вытяжки полых изделий на цилиндрических оправках как конической формы, так и с двойной кривизной, повысить качество и производительность формования листовых металлических изделий.