Патент на изобретение №2222392

(54) СПОСОБ РАСКАТКИ ДЕТАЛЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к холодной раскатке деталей типа тел вращения, предназначенной для придания им заданной геометрической формы и размеров. Способ раскатки деталей типа колец фасонным раскатным инструментом включает принудительное вращение их под нагрузкой, причем ось вращения раскатного инструмента располагают под острым углом к оси вращения детали, а профиль раскатного инструмента определяют в зависимости от значения этого угла. Уменьшается потребное усилие раскатки и затраты энергии на обработку, снижается сила трения, вследствие чего повышается качество обработки. 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к холодной раскатки деталей типа тел вращения, предназначенной для придания им заданной геометрической формы и размеров.

Известен способ [1] для раскатки деталей вращения тремя фасонными валками, между которыми установлена заготовка. Однако при раскатке фасонными валками возникает значительная сила раскатки, которая может вызвать упругую деформацию заготовки и вызвать погрешности обработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ раскатки деталей типа колец фасонным раскатным инструментом путем принудительного вращения их под нагрузкой [2]. Оси инструмента и заготовки устанавливают параллельно, а профиль инструмента берут равным профилю участка обрабатываемой поверхности.

Недостатками данного способа являются повышенные усилия раскатки и повышенные силы трения на поверхности контакта инструмента и заготовки, что снижает точность обработки и повышает затраты энергии. Кроме того, если профиль обрабатываемой поверхности существенно отличается от профиля раскатного инструмента, то обработке подвергается лишь часть поверхности детали, которая приобретает профиль инструмента, а остальная часть профиля детали остается необработанной, что снижает качество обработки.

Целью предлагаемого изобретения является снижение усилий раскатки и сил трения в процессе обработки, а также повышение качества обработки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе раскатки деталей типа колец фасонным раскатным инструментом путем принудительного вращения их под нагрузкой, ось вращения раскатного инструмента располагают под острым углом к оси вращения детали, а профиль раскатного инструмента определяют в зависимости от значения этого угла.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются:
– расположение оси раскатного инструмента под острым углом к оси вращения заготовки;
– выбор профиля раскатного инструмента в зависимости от значения угла пересечения осей заготовки и инструмента.

Так как ось раскатного инструмента располагается под острым углом к оси вращения заготовки, то контакт рабочей поверхности инструмента и заготовки в каждый фиксированный момент времени осуществляется не по всему профилю, а по отдельному участку профиля заготовки. В результате снижения площади контакта инструмента и заготовки существенно снижается усилие раскатки и уменьшаются силы трения в процессе обработки. Но в результате движения раскатки раскатной инструмент последовательно взаимодействует со всеми точками профиля, что повышает качество обработки. С уменьшением сил трения повышается качество обработки, так как при больших силах трения обычно возникает перенаклеп и шелушение поверхности. Для достижения заданной точности профиля заготовки осуществляют коррекцию профиля раскатного инструмента в зависимости от угла пересечения осей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема осуществления способа раскатки внутреннего кольца шарикоподшипника дисковым раскатным инструментом, на фиг.2 – то же, но вид сверху, на фиг.3 – схема осуществления способа раскатки наружного кольца шарикоподшипника дисковым раскатным инструментом, на фиг.4 – то же, но вид сверху, на фиг.5 – схема осуществления способа раскатки внутреннего кольца шарикоподшипника шариковым раскатным инструментом, на фиг.6 – схема осуществления способа раскатки наружного кольца шарикоподшипника шариковым раскатным инструментом.

Дорожку качения внутреннего кольца 1 шарикового подшипника (фиг.1) подвергают раскатке под нагрузкой Р дисковым раскатным инструментом 2. Деталь 1 принудительно вращают вокруг ее оси Од-Од с частотой n_д. Под действием сил трения с деталью 1 свободно вращается инструмент 2 с частотой n_и. Центр вращения инструмента располагают на расстоянии А от центра вращения детали. Ось Ои-Ои инструмента 2 (фиг.2) располагают под острым углом к оси Од-Од кольца 1. Радиус r_и профиля инструмента 2 берут меньше радиуса r_д профиля кольца 1 (фиг.1), поэтому в каждый фиксированный момент времени инструмент 2 взаимодействует с профилем детали 1 в одной точке. Но за счет расположения оси Ои-Ои инструмента 2 под углом к оси Од-Од детали 1 инструмент 2 в процессе раскатки взаимодействует в других диаметральных сечениях детали 1 со всеми другими точками ее профиля, осуществляя тем самым обработку по всему профилю. В результате такой обработки площадь контакта инструмента и заготовки снижается, уменьшается сила трения и повышается качество обработки.

При обработке наружного кольца 1 шарикового подшипника (фиг.3) дисковый инструмент 2 устанавливают внутри детали и с усилием Р прижимают к обрабатываемой поверхности. Деталь 1 принудительно вращают с частотой n_д. Под действием сил трения с деталью 1 свободно вращается дисковый раскатник 2. Радиус r_и профиля инструмента 2 берут меньше радиуса r_д профиля кольца 1. Ось Ои-Ои инструмента 2 (фиг.4) располагают под острым углом к оси Од-Од кольца 1.

На фиг.5 показана схема обработки внутреннего кольца 1 подшипника шариковым раскатным инструментом. В качестве раскатников берут шарики 2, которые поджимают к детали 1 конической оправкой 3 и ограничивают от перемещения вдоль оси оправки неподвижными упорами 4 и 5. Неподвижный кольцевой упор 5 связывают штифтами 6, проходящими через отверстия конического упора 3, с корпусом упора 6. Центры планетарного движения шариков и вращения детали совмещают. Радиус шариков r_и берут меньше радиуса r_д профиля детали 1. Ось Ои-Ои конического упора 3 и неподвижных упоров 4 и 5 наклоняют под углом к оси Од-Од вращения кольца 1. В процессе раскатки детали 1 придают вращение вокруг своей оси Од-Од. Под действием сил трения с обрабатываемой поверхностью шарики 2 катятся по конической поверхности упора 3, совершая планетарное движение вокруг оси инструмента Ои-Ои. Так как оси инструмента Ои-Ои и детали Од-Од расположены под углом , то шарики 2 в процессе своего планетарного движения последовательно воздействуют на все точки профиля детали, придавая ему необходимую геометрическую форму.

Таким же образом осуществляется обработка дорожки качения наружного кольца 1 шарикоподшипника (фиг.6). Шарики 2 поджимают к детали 1 конической оправкой 3 и ограничивают от перемещения вдоль оси оправки неподвижными упорами 4 и 5. Центры планетарного движения шариков и вращения детали совмещают. Радиус шариков r_и берут меньше радиуса r_д профиля детали 1. Ось Ои-Ои конического упора 3 и неподвижных упоров 4 и 5 наклоняют под углом к оси Од-Од вращения кольца 1. В процессе раскатки детали 1 придают вращение вокруг своей оси Од-Од. Под действием сил трения с обрабатываемой поверхностью шарики 2 катятся по конической поверхности упора 3, совершая планетарное движение вокруг оси инструмента Ои-Ои. Так как оси инструмента Ои-Ои и детали Од-Од расположены под углом , то шарики 2 в процессе своего планетарного движения последовательно воздействуют на все точки профиля детали, придавая ему необходимую геометрическую форму.

Если раскатка осуществляется шариками или тороидальным дисковым инструментом с профилем в виде дуги окружности, то, строго говоря, профиль детали получается отличным от дуги окружности и определяется выражением

где y и x – координаты точки произвольной профиля соответственно вдоль оси детали и в перпендикулярном направлении;
А – расстояние между центрами профиля детали и рабочей поверхности инструмента (при раскатке шариками А=0);
R_и – радиус наружной поверхности инструмента (R_и=0,5D);
r_и – радиус профиля инструмента;
– угол скрещивания осей детали и инструмента.

Однако на практике использовать выражение (1) неудобно. С достаточной для практики точностью при <5^o скорректированный радиус инструмента можно определить по формуле:

где R_д – радиус по дну профиля детали, равный половине диаметра детали (R_д=0,5d);
h – глубина профиля детали;
r_д – радиус профиля детали.

Пример. Пусть раскатке подвергается дорожка качения наружного кольца подшипника помпового подшипника 1НР автомобиля ВАЗ: r_д=3,1 мм; h=1,1 мм; R_д= 12,95 мм. Раскатка осуществляется шариковым инструментом, ось которого находится под углом =1⁰ к оси детали, а центр инструмента совпадает с центром детали (А=0).

По формуле (2) находим радиус раскатного шарика:

r_и=2,7 мм.

Как видно, при наклоне оси инструмента к оси детали всего на один градус следует использовать радиус раскатного шарика на 0,4 мм меньше, чем требуемый радиус дорожки качения. В результате уменьшения диаметра раскатного шарика по сравнению с радиусом дорожки качения снижается длина их дуги контакта. При раскатке инструментом с углом наклона контакт шарика и дорожки качения осуществляется по всей линии профиля, а длина линии контакта независимо от глубины контакта равна

При раскатке инструментом с =1⁰ профиль раскатного шарика меньше получаемого профиля детали. Поэтому длина линии контакта зависит от глубины t контакта шарика и обрабатываемой поверхности. Например, если раскатка осуществляется за 20 оборотов детали, то t=h/20=0,05 мм. Тогда

Таким образом, при раскатке предложенным способом длина линии контакта инструмента и детали уменьшается более чем в два раза, что приводит к уменьшению потребной силы раскатки и снижению трения.

Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения заключается в следующем:
1. Уменьшается потребное усилие раскатки и затраты энергии на обработку.

2. Снижается сила трения, вследствие чего повышается качество обработки.

Источники информации

Формула изобретения

Способ раскатки деталей типа колец фасонным раскатным инструментом путем принудительного вращения их под нагрузкой, отличающийся тем, что ось вращения раскатного инструмента располагают под острым углом к оси вращения детали, а профиль раскатного инструмента определяют в зависимости от значения этого угла.

РИСУНКИ

PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2004

(73) Патентообладатель:

Годунов Виктор Борисович

(73) Патентообладатель:

Королев Андрей Альбертович

(73) Патентообладатель:

Королев Александр Альбертович

(73) Патентообладатель:

ООО “Объединение научно-производственных предприятий нестандартных изделий машиностроения”

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 20.05.2004 № 19173

Извещение опубликовано: 27.07.2004

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.06.2005

Извещение опубликовано: 20.05.2006 БИ: 14/2006