Способ прокатки колец шарикоподшипников и устройство для его осуществления

О П И С А Н И Е ( )967636ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М, Кл 982526/25-27 В 21 Н 1/12 иПриорите Гееударстеелнык кемите СССР(54) СПОСОБ ПРОКАТКИ КОЛЕЦ ШАРИКОПОДШИПНИКО И УСТРОЙСТВО Д,ЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ,ЛЕНИЯИзобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для формообразования внутренней профилированной поверхности наружных колец.Известны способы прокатки колец шарикоподшипников в матрице профилированным 5 внутренним роликом 1.Недостаток указанных способов закл чается в том, что они осуществляются 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 о 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 изготовления 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 формообразуе962636 Фиг СоставиТехр Тира И Государс делам изоб Москва, Ж - П Патент,ут ост коишск едактор Т. Кугрышеваказ 7197/18ВНИИПпо113035,филиал ПП тель В. Ла ед И. Вере ж 702 твенного ретений 35, Рау г. Ужгоро Корректор МПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д, 4/5ул. Проектная, 410 готовки и сепаратора, снабжено стационар-20 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,При этом ось симметрии силового цилиндра механизма радиального перемещения роликов установлена в плоскости, проходя щей через ось симметрии радиального сечения матрицы. 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 заным силовым цилиндром с двумя поршнями,один из которых связан с матрицей, другой - с базирующим упором заготовки итарированными пружинами, взаимодействующими с базирующим упором заготовки,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 40 45 50 55 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 г, 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 колпачки2 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 на967636 шпонке 26 до упора в бурт Ь 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 О 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, 2 О 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- ф но с возможностью осевого перемешения - 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 1, 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 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 1 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 вого плунжера 31, ввернутых во втулку 25, и ра спорных пружин 43, прижимаюших фланец левого плунжера 31 к головкам болтов 42, Механизм загрузки (фиг. 3) содержит клешевой захват, гидроцилиндр 44, питающий лоток 45. Клещевой захват фО включает рычаг 46, на котором выполнена губка д, установленный на станине 1 с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной к оси 1 матрицы 3 с помощью гидроцилиндра 44, На рычаге 46 шарнирно закреплена подпружиненная относительно него, скоба 47, снабженная лепестком Ь, вместе с губкой д образующим собственно 6захват, и поводком 1. 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 многогранника - 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 а, клещевой захват подведеФ к питающему лотку 45 (фиг. 3), поводок 1 скобы 47 воздействует на перепускник 48, при этом лепесток Ь 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 21,5Наружный диаметр 90Внутренний диаметр 73,5После 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 Р 80 мм, примыкающих к нему цилиндрических поясков (бортов) и ф 74,5 мм, двух фасок р = 2 мм х 45.В устройстве применено 3 ролика 22 с максимальным диаметром профилирующей части д 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 т (фиг. 1) до совмещения оси заготовки с осью 1 матрицы 3 (штрих-пунктирное изображение), взаимодействие поводкаскобы 47 (фиг. 3) и перепускника 48прекращается, очередная заготовка (изображена штрих-пунктиром) в лотке 45 поступает на место предшествующей, подпружиненная скоба 47 лепестком 1 прижимает заготовку 49 к губке д. 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 51 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 5 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 О 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 З 5 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 г 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 направлении стрелок (фиг, 4), сжимая пружины 17 и 18 (фиг. 6) соответственно, при этом передний поршень 6 смещается вправо за счет зазора Г, 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 Я, не изменяет своего осевого положения до тех пор, пока не будет выбран ход Ч 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 прокатаннойповерхности 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 повышение стойкости инструмента.Таким образом, повышается качество изготавливаемых колец и расширяются технологические возможности путем снижения трудоемкости последующей их обработки. формула изобретения151. 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 уси лие 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 формообразование30 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 профилирующи ми участками, расположенные в сепараторе с возможностью радиального перемещения, механизм радиального перемещения роликов, базирующие упоры заготовки и сепаратора, отличающееся тем, что оно снабжено, стацио нарным силовым цилиндром с двумя поршнями, один из которых связан с матрицей,другой - с базирующим упором заготовкии тарированными пружинами, взаимодействующими с базирующим упором заготовки, механизм радиального перемещенияроликов выполнен в виде силового цилиндра с подвижным корпусом и штоком,закрепленным на станине, системы рычагов,связанной с подвижным корпусом, двухплунжеров, кинематически связанных ссистемОй рычагов и роликами, плунжерыустановлены в индивидуальных опорахна станине соосно матрице с обеих ее сторон, причем ролики выполнены с коническими хвостовиками, а соответствующие имконцы плунжеров выполнены конусными,базирующий упор сепаратора закрепленнеподвижно на станине.3. Устройство по п. 2, отличающеесятем, что ось симметрии силового цилиндрамеханизма радиального перемещения роликов расположена в плоскости; проходящейчерез ось симметрии радиального сеченияматрицы,4. Устройство по п 2, отличающеесчтем, что оно снабжено направляющими катками, имеющими возможность взаимодействия с подвижным корпусом силовогоцилиндра механизма радиального перемещения роликов.5. Устройство по п, 2, отличающеесятем, что сепаратор установлен в подшипниках с возможностью вращения относительно матрицы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лазутин В. И. и др. Конструктивныеи технологические особенности кольцераскатных машин. Научно-технический сборник Подшипниковая промышленность,вып. 3. М., НИИНавтопром, 1970, с. 21, 22,рис.7 и 8,2. Авторское свидетельство СССР700251; кл. В 21 Н 1/12, 19,11.76 (прототип).