Результат интеллектуальной деятельности: Способ накатывания фасок на стержневых изделиях

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, для накатывания фасок на стержневых изделиях.

Известен способ накатывания фасок на стержневых изделиях, включающий подачу заготовок по лотку в пространство между внутренней стенкой полого наружного валка с закрепленными на его внутренней поверхности деформирующими элементами и расположенного в нем внутреннего валка в виде профильной оправки, формирование фасок на торцах заготовки путем ее тангенциального обкатывания между валками и удаление стержневого изделия (авторское свидетельство SU 1750823, М.кл.⁵ В21Н 1/18).

Реализация названного способа позволяет получать стержневые изделия удовлетворительного качества, однако сложность конструкции исполняющего его устройства и высокая трудоемкость процесса формирования фасок путем обкатывания цилиндрических поверхностей заготовки и валков снижают производительность работы.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ накатывания фасок на стержневых изделиях, включающий подачу заготовки в лоток с вертикально установленными стенками, снабженный заталкивающим механизмом, размещение заготовки на валках, формирование фасок на торцах заготовки путем проталкивания ее в зазор между приводными параллельно установленными валками и тангенциального обкатывания заготовки между валками, и удаления стержневого изделия (авторское свидетельство SU 902955, М.кл.³ В21Н 3/04).

Недостатком известного способа являются низкая производительность процесса накатывания фасок вследствие высокой трудоемкости процесса формирования фасок путем обкатывания цилиндрических поверхностей заготовки между валками и сложность устройства для исполнения способа.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа накатывания фасок на стержневых изделиях с повышенной производительностью.

Решение этой технической проблемы достигается тем, в способе накатывания фасок на стержневых изделиях, включающем подачу заготовки в лоток, снабженный заталкивающим механизмом, размещение заготовки на валках, формирование фасок на заготовке путем проталкивания ее между валками и удаление стержневого изделия, согласно изобретению заготовку размещают на валках, имеющих возможность свободного поворота вокруг своих продольных осей, перпендикулярных продольной оси заготовки, в кольцевых ручьях полукруглого поперечного сечения радиусом, равным радиусу заготовки, на удалении ее нижних торцевых кромок от точек пересечения донных поверхностей ручьев с диаметральной осью валков, равном диаметру заготовки, а фаски формируют скруглением торцевых кромок заготовки путем их обкатывания по поверхности кольцевых ручьев валков в процессе проталкивания заготовки между валками диаметром, вчетверо превышающим диаметр заготовки, опирая на упругие элементы, установленные на диаметральной оси валков со сторон, противоположных зонам накатывания фасок, с усилием сжатия, равным усилию накатывания фасок.

Повышение производительности процесса накатывания фасок на стержневых изделиях обеспечивается размещением заготовки на валках, имеющих возможность свободного поворота вокруг своих продольных осей, перпендикулярных продольной оси заготовки, в кольцевых ручьях, которые выполняют полукруглого поперечного сечения радиусом, равным радиусу заготовки, с опорой на торцевые кромки, удаляемые от точек пересечения донных поверхностей ручьев с диаметральной осью валков на расстояние, равное диаметру заготовки, позволившим получать фаски в виде скругления торцевых кромок путем их обкатывания по поверхности кольцевых ручьев валков на отрезке дуги окружности донной поверхности ручья, равном диаметру заготовки, и создавать, при этом, крутящий момент для преодоления сил трения в узлах трения, а опиранием валков на упругие элементы с усилием сжатия, равным усилию накатывания фасок, которые устанавливают на диаметральной оси валков со сторон, противоположным зонам накатывания фасок, добиваются постоянства величины скругления торцевых кромок в процессе накатывания.

Предложенное изобретение поясняется чертеже, где на фиг. 1 показано положение объектов устройства для реализации способа в момент размещения заготовки на валках перед скруглением нижней торцевой кромки; на фиг. 2 - схема прикладываемых к заготовке усилий в момент скругления нижних участков торцевой кромки; на фиг. 3 - положение заготовки в ручье в момент скругления нижней торцевой кромки заготовки; на фиг. 4 - момент скругления боковых участков фаски; на фиг. 5 - положение заготовки в ручье в момент скругления боковых участков фаски; на фиг. 6 - момент скругления верхних участков фаски; на фиг. 7 - положение заготовки в ручье в момент скругления верхних участков фаски; на фиг. 8 - полученное стержневое изделие.

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

- Р_сж - усилие сжатия упругого элемента;

- Р_н - усилие накатывания фаски;

- Р_в - усилие проталкивания заготовки в валки;

- Р_т- тангенциальное усилие для преодоления момента трения в подшипниках осей валков;

- α - угол между направлением действия усилия Р_н накатывания фасок и усилием Р_в проталкивания заготовки в валки;

- вертикальной линией с разнонаправленными стрелками показаны направления движения заталкивающего механизма.

Способ накатывания фасок на стержневых изделиях включает подачу заготовок в лоток, снабженный заталкивающим механизмом, размещение заготовки на валках, имеющих возможность свободного поворота вокруг своих продольных осей, перпендикулярных продольной оси заготовки, в кольцевых ручьях, полукруглого поперечного сечения радиусом, равным радиусу заготовки, на удалении ее торцевых кромок от точек пересечения донных поверхностей ручьев с диаметральной осью валков, равном диаметру заготовки, формирование фасок скруглением торцевых кромок заготовки путем их обкатывания по поверхности кольцевых ручьев валков в процессе проталкивания заготовки между валками диаметром, вчетверо превышающим диаметр заготовки, опирая валки на упругие элементы, установленные на диаметральной оси валков со сторон, противоположных зонам накатывания фасок, с усилием сжатия, равным усилию накатывания фаски на торцевой поверхности заготовки, и удаление стержневого изделия.

Способ накатывания фасок на стержневых изделиях реализуют следующим образом.

Заготовку 1 после подачи в лоток (на чертеже не показан) размещают на валках 2 и 3, имеющих возможность свободного поворота вокруг своих продольных осей 4 и 5, перпендикулярных продольной оси 6 заготовки 1 в кольцевых ручьях 7 и 8, которые выполняют полукруглого поперечного сечения 9 (фиг. 1, 2 и 3), с опорой на нижние торцевые кромки 10 и 11 (фиг. 1 и 2), удаляя их от точек 12 и 13 пересечения донных поверхностей 14 и 15 (фиг. 1 и 2) ручьев 7 и 8 с диаметральной осью 16 валков 2 и 3 на расстояния 17 и 18, равные диаметру заготовки 1. На диаметральной оси 16 валков 2 и 3 со сторон, противоположных зонам накатывания 19 и 20 (фиг. 4) фасок, устанавливают упругие элементы 21 и 22 (фиг. 1, 2, 4 и 6) с усилием сжатия Р_сж, равным усилию накатывания фасок Р_н (фиг. 2).

Далее, посредством заталкивающего механизма 23 (фиг. 1, 2, 4 и 6) заготовку 1 проталкивают между валками 2 и 3, осуществляя вначале обкатывание нижних торцевых кромок 10 и 11 по донным поверхностям 14 и 15 ручьев 7 и 8, формируя скругления на нижних торцевых кромках 10 и 11 (фиг. 2 и 3).

Затем, в результате поворота валков 2 и 3, скругляют боковые участки 24 и 25 торцевых кромок 26 и 27, обкатывая их по боковым поверхностям 28 и 29 (фиг. 4 и 5) ручьев 7 и 8 и, наконец, скругляют верхние участки 30 и 31 торцевых кромок 26 и 27, обкатывая их по донным поверхностям 14 и 15 ручьев 7 и 8 (фиг. 6 и 7). Полученное стержневое изделие 32 (фиг. 8) снимают с заталкивающего механизма 23 и удаляют.

Пример. Получена партия стрежневых изделий диаметром d=40 мм, радиус скругления 2,5 мм, ширина фаски b=4 мм. Материал сталь 35, предел текучести σ_m=320 МПа (Ковка и штамповка: справочник. В 4 т. Т. 1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка / Под общ. ред. Е.Н. Семенова. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 2010. - С. 4, таблица 5).

Расчет технологических параметров осуществляют в следующем порядке.

1. При длине дуги накатывания фаски, равной по условию диаметру d заготовки, диаметр окружности донной поверхности ручья получают из соотношения

где D_p - диаметр окружности донной поверхности ручья, мм;

α° - угол между направлением действия усилия Р_н накатывания фасок и усилием Р_в проталкивания заготовки в валки (фиг. 2).

Из геометрических построений на фиг. 2 находим

где r - радиус заготовки, мм.

Sin α° = 2⋅4⋅20 / (400+16) = 0,32; α ≈ 20°С.

Тогда

а диаметр валка равен

D = D_P + d = 4d.

2. Определяют усилие накатывания

где Р_н - усилие накатывания фаски на одной торцевой поверхности заготовки, КН.

3. Определяют усилие заталкивающего механизма.

Полное усилие заталкивающего механизма 23 включает усилия формирования фасок Р_н, усилия сжатия Р_сж упругих элементов 21 и 22 и тангенциальные усилия P_m для преодоления момента трения в подшипниках осей 4 и 5 (фиг. 1 и 2).

Полученные стержневые изделия имели ровные скругления торцевых кромок.

Таким образом, реализация предложенного способа позволяет получать стержневые изделия с хорошим качеством скругления торцевых кромок заготовки при высокой производительности процесса.