Способ формообразования внутренних остроконечных зубьев с наклонным профилем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1736656 А 1 9) 23/ 5 В ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ хнический инстиров, А.В, Порхун,Б,А, Мартыноворячее гидродирежущего инстехника, 1974. с,ния БРАЗОВАНИЕЧНЫХ ЗУБЬЕЕМ заготовки; у -ния иглы. 4 ил. орячего гидродиная внутренних проОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ФОРМОВНУТРЕННИХ ОСТРОКОНС НАКЛОННЫМ ПРОФИЛ Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при формообразовании внутренних зубьев перемалывающего инструмента, например мельниц (тонкостенные втулки с наклонным остроконечным зубчатым профилем),Известен способ получения изделий с фасонной боковой поверхностью, согласно которому осуществляют протяжку заготовки одновременной с поперечным выдавливанием и приложением усилий активного трения к поверхности, параллельной продольной оси заготовки.Однако этот способ предназначен для формирования наружных и внутренних буртов цилиндрических деталей и не обеспечивает условия формирования внутренних остроконечных винтовых зубьев с наклонным профилем,Известен способ гмического выдавливани(57) Использование; в обработке металлов давлением при формообразовании зубьев перемал ы ва ю щего инструмента. Сущность изобретения: игла с наружными зубьями вдавливает заготовку в камеру предварительного формообразования матрицы и формирует зуб высотой (0,6,0,8)п, где и - высота зубьев изделия, После этого заготовка вдавливается в камеру окончательного формообразования матрицы, при этом производится подкручивание иглы с режимами- 515, где и - скорость вра лы; О - наружный диаметр скорость осевого перемеще филей, включающий насаживание заготовки на иглу с гравюрой, с последующим продавливанием ее через матрицы с цилиндрическим отверстием при принудительном или свободном вращении иглы или заготовки,Недостаток прототипа в том, что в процессе формообразования не используются тангенциальные сдвиговые деформации, облегчающие условия деформирования заготовки и способствующие наилучшему затеканию металла во впадины зубьев иглы. Для удовлетворительного заполнения зубчатого профиля инструмента необходимо создать значительную степень деформации в пределах 0,5,0,8. что требует существенного увеличения усилия деформирования Это значительно снижает стойкость инструмента, особенно при изготовлении зубьев с наклонным профилем,Цель изобретения - повышение качества изделия.50 55 Поставленная цель достигается тем, что в способе формообразования внутренних остроконечных зубьев с наклонным профилем, включающем продавливание заготовки с иглой через матрицу, предварительно получают неполный профиль высотой (0,60,8)п, где и - высота зубьев изделия, а окончательное формообразование зубчатого венца производится с вращением иглы в направлении наклона ее зубьевОпри соотношении - = 5,15, где О - наружЯный диаметр заготовки; 5 - подача иглы,На фиг. 1 дана схема устройства для реализации предлагаемого способа,На фиг, 1 показана заготовка 1, нагретая до температуры 1100, которая помещается в контейнер 2, установленный соосно с матрицей 3. Контейнер 2 и матрица 3 закреплены в обойме 4, установленной на плите пресса (не показано), Зубья на игле 5 остроконечные винтовые с наклонным профилем, Кроме этого, игла 5 снабжена механизмом, обеспечивающим ее вращение вокруг собственной оси в двух режимах: свободное вращение и принудительное вращение с требуемой окружной скоростью, Для подпора заготовки 1 с торца в момент формообразования и съема ее с иглы 5 на последнюю установлен выталкиватель 6, При перемещении ползуна пресса вниз в камере предварительного формообразования матрицы 3 кольцевая заготовка 1 напрессовывается на иглу 5, При напрессовке заготовки 1 игла 5 проворачивается по винтовой линии своих зубьев в режиме свободного вращения, При этом изготавливается неполный профиль зубьев с высотой (0,60,8) и, где й - высота зубьев изделия, После прохождения камеры предварительного формообразования заготовка 1 обжимается в камере окончательного формообразования матрицы 3. При этом в камере окончательного формообразования механизм поворота иглы 5 обеспечивает принудительное ее вращение в направлении наклона зубьев иглы с требуемой подачей до полного заполнения металлом заготовки 1 зубчатой гравюры иглы 5.После этого ползун пресса поднимается, извлекая заготовку 1 из матрицы 3, а выталкиватель 6 своим перемещением вниз по игле 5, снимает заготовку 1, Поскольку выталкиватель 6 имеет возможность свободного вращения, то заготовка 1 легко снимается с иглы 5 без повреждения винтовых зубьев.Изготавливаемая деталь имеет внутреннее конусное отверстие, что дополнительно облегчает условия ее удаления с иглы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5. Облегченному сьему детали также способствует эффект тепловой усадки остывающего металла, По мере остывания все размеры зубьев и тела заготовки 1 уменьшаются, Заготовка 1 обжимает иглу 5, при этом образуются зазоры между впадинами иглы 5 и вершинами зубьев заготовки 1 (фиг, 2), Поэтому в момент удаления заготовка контактирует с иглой 5 только по впадинам зубьев, Температура заготовки 1 к моменту удаления с иглы 5 400 - 450 С. Обкатие заготовки 1 в камере предварительного формообразования матрицы 3 обеспечивает формирование зубчатого профиля заготовки 1 неполной высоты достаточной по прочности для предотвращения его срезания при принудительном вращении иглы 5 в камере окончательного формообразования матрицы 3. Формирование качественных зубьев заготовки 1 в камере окончательного формообразования матрицы 3 происходит при обязательном вращении заготовки 1 в матрице 3, Вращение иглы осуществляется в направлении наклона ее зубьев.Обжатие заготовки 1 в камере окончательного формообразования матрицы 3 при принудительном вращении с иглой 5 приводит к следующим эффектам. В процессе вращения заготовки 1 возникает крутящий момент, действующий в тангенциальном направлении и вызывающий изменение вектора силы трения и тангенциальные сдвиговые деформации, что способствует наилучшему затеканию металла во впадину наклонного зуба иглы 5 и снижению усилия деформирования в 5 - 5,5 раза, При этом многократно снижаются контактные давления в камере окончательного формообразования матрицы 3, За счет сил трения на наружной поверхности заготовки, осуществляется затормаживание движения периферийных слоев металла формируемого зуба и активное перемещение центральных слоев. В результате впадина зубьев иглы 5 полностью заполняется металлом и формируется бездефектный остроконечный наклонный зуб, не требующий дополнительной механической обработки,Таким образом, повышение качества изделия достигается за счет создания направленного течения металла во впадину наклонного зуба, а также за счет эффекта разделения общей деформации на деформацию запрессовки иглы с выдавливанием неполного профиля и последующую деформацию обжатия, при принудительном вращении иглы с заготовкой в направлении наклона зубьев иглы, с формированием полного профиля,1736656 50 55 Высота предварительного сформированного зуба должна быть не менее 0,6 й, где и - высота зуба изделия. Так как более низкие зубья заготовки в момент начала вращения иглы срезаютсязубьями иглы и наволакиваются на иглу.Выдавливать зубья высотой более 0,8 й не эффективно, так как значительно возрастает усилие деформирования Р (фиг, 3).Минимальная величина параметра Х=О,= - , где О - наружный диаметр заготовки,Я - подача иглы (Я= - , где Ч - скоростьЧиосевого перемещения иглы; п - скорость вращения иглы), принята равной 5, Выбор Х меньше данного значения ведет к резкому увеличению усилия деформирования Р (фиг.4),Использование параметра Х больше 15 нецелесообразно, так как относительно большой проворот заготовки в матрице может вызвать нарушение сплошности смазочного слоя между заготовкой и матрицей и их схватывание, Это влечет за собой интенсивный износ поверхности матрицы,Величина угла наклона зубьев ф,характеризующая винтовую линию зуба, не существенно влияет на процесс формообразования и при расчете усилия деформирования не учитывается,П р и м е р. Способ реализован на прессе усилием 2000 кН с встроенным.механизмом вращения иглы, Изготавливались внутренние остроконечные винтовые зубья с наклонным профилем перемалывающего инструмента (мельницы); Материал заготовки Р 6 М 5 К 5, Размеры заготовки: диаметр 0=36 мм, высота Н=10 мм, средняя толщина стенки 1=5 мм. Конусность внутреннего отверстия 1:3, Максимальная высота изготавливаемых зубьев п=2 мм, Угол наклона зубьев ф= 15. Заготовка, нагретая в защитной безокислительной среде до 1100 С, помещается в контейнер. Игла. закрепленная на ползуне с возможностью свободного вращения, перемещаясь вместе с выталкивателем, в осевом направлении вдавливает заготовку в камеру предварительного формообразования матрицы. Скорость осевой подачи иглы Ч=10 мм/с, Уменьшение диа метра заготовки составило 2,2 мм. На заготовке сформировался зубчатый профиль высотой Ь 1=0,6 Ь.Включается принудительное вращениеиглы в направлении наклона зубьев со ско ростью п=З об/с, Подача иглы Я=З,ЗЗ мм/об,Параметр Х=10,8. Заготовка вдавливается в камеру окончательного формообразования матрицы, Разность диаметров камер предварительного и окончательного формообра зования соответствовала 1,2 мм,Сформировался остроконечный зубчатый профиль требуемой высоты. Усилие деформмирования Р при - = 1,0 составило 230 й20 250 кН.Температура заготовки в момент удаления из матрицы 400 - 450 С. В качестве смезки использовалась смесь; чешуйчатый графит 20; дисульфид молибдена 20; цилин дровое масло 60.В результате применения предлагаемого способа получена партия деталей рабочего узла мельницы, зубчатый профиль которых не требовал дальнейшей механиче ской обработки, при хорошей стойкостиформообразующего инструмента.Формула изобретения Способ формообразования внутренних остроконечных зубьев с наклонным про филем, включающий продавливаниезаготовки с иглой через матрицу, о т л и ч аю щ и й с я тем. что, с целью повышения качества изделия, предварительно получают неполный профиль высотой (0,6,0,8)п, 40 где и - высота зубьев изделия, а окончательное формообразование зубчатого венца производится с принудительным вращением иглы в направлении наклона ее зубьевО4 при соотношении - = 515, где О - наружЯный диаметр заготовки; Я - подача иглы.1736656Р б Л 70 О Я Фиг.445Сосгавитель В,Востров едактор М,Тов гин Техред М.Моргентал Корректор М,Демчи каз 1853 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 10