RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1761712 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 07.12.04 0480289. (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 24.12.14 Europejski Biuletyn Patentowy 14/2 EP 1761712 B1 (13) (1) T3 Int.Cl. F16C 33/64 (06.01) B23P 1/00 (06.01) B23B 3/ (06.01) B23Q 39/04 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Sposób produkcji części toczonych, które można koncentrycznie układać jedna w drugiej () Pierwszeństwo: 18.06.04 DE 04029600 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.03.07 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 07/11 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.07.1 Wiadomości Urzędu Patentowego 1/07 (73) Uprawniony z patentu: Scherer, Frank, Mömbris-Dörnsteinbach, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 1761712 T3 FRANK SCHERER, Mömbris-Dörnsteinbach, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Dariusz Mielcarski SULIMA-GRABOWSKA-SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP.J. Skr. poczt. 6 00-96 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
SGS-6184/VAL EP 1 761 712 B1 Opis 1 2 3 40 4 [0001] Wynalazek dotyczy sposobu produkcji dwóch lub większej liczby oddzielnych części toczonych. [0002] W przypadku łożyska kulkowego, które składa się z dwóch pierścieni, znane ze stanu techniki sposoby produkcji układanych jeden w drugim pierścieni łożyska kulkowego, zarówno dla pierścienia zewnętrznego jak i dla pierścienia wewnętrznego wymagają każdorazowo dwóch etapów obróbki, dla powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych. Już na początku obróbki niekorzystnie jest zatem wymagane czterokrotne mocowanie oddzielnie istniejących części. [0003] Z dokumentu DE 2 19 441 C jest znany sposób produkcji wielu pierścieni, profilowanych tak, by były gotowe do szlifowania, w szczególności pierścieni łożysk wałeczkowych i pierścieni przekładni, gdzie, wychodząc od zamocowania rury w uchwycie, w automacie tokarskim ze zintegrowanym urządzeniem walcującym obrabia się pierścień lub wiele pierścieni równocześnie za pomocą zestawienia operacji obróbki skrawaniem i obróbki plastycznej. Następnie obrabia się powierzchnie zewnętrzne i wewnętrzne oraz powierzchnię czołową pierścienia albo wielu pierścieni. Ostatecznie na swobodnym końcu obrabianej rury przykłada się wewnętrzny trzpień mocujący i odcina się z rury pierścienie, wyprofilowane tak, by były gotowe do szlifowania, jak również planuje się powstałe w ten sposób powierzchnie czołowe. Podobny sposób produkcji wewnętrznych i zewnętrznych pierścieni łożysk kulkowych jest znany z dokumentu DE 19 26 900 A. [0004] Znane ze stanu techniki przyspieszanie procesu produkcyjnego polega na tym, że pierścień wewnętrzny i zewnętrzny, jako jedną część obróbkową, obrabia się od wewnątrz i co najmniej częściowo również od zewnątrz, przy czym w następnym etapie obróbki pierścienie oddziela się przez odcięcie. Odcinanie prowadzi niekorzystnie do powstania zadzioru na co najmniej jednym z pierścieni, który to zadzior musi zostać usunięty z koniecznością dodatkowego nakładu pracy i ponownego mocowania. [000] Dokument US 3 378 903 A przedstawia tego rodzaju sposób równoczesnej produkcji pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska kulkowego ze wspólnego półwyrobu. Oba pierścienie łożyska najpierw obrabia się wspólnie, a następnie oddziela się przez wytoczenie materiału między nimi. [0006] Zadanie wynalazku polega w związku z przedstawionym tłem na rozwinięciu sposobu jak najbardziej racjonalnej produkcji części toczonych, układanych koncentrycznie jedna w drugiej, w szczególności pierścieni łożyska kulkowego, począwszy od jednej wspólnej części obrabianej. Sposób powinien przy tym gwarantować, że uchwyt zaciskowy tokarki jak najrzadziej mocuje się na części obrabianej bądź że część musi być jak najrzadziej przepinana. W szczególności po rozpoczęciu obróbki aż do otrzymania gotowej części toczonej, półwyrób lub jego części nie trzeba zdejmować z tokarki. [0007] W celu rozwiązania tego zadania wynalazek korzysta ze sposobu o cechach podanych w zastrzeżeniu 1. [0008] Zasadnicza idea wynalazku polega na wykorzystaniu różnych średnic zewnętrznych części koncentrycznie usytuowanych jedna w drugiej, jak przykładowo pierścienia zewnętrznego i wewnętrznego łożyska kulkowego. W przypadku pustej w środku, cylindrycznej części obrabianej, jej ścianka musi być co najmniej tak gruba, jak ścianka wytwarzanego łożyska kulkowego. Możliwe jest oczywiście również zastosowanie materiału w kształcie pełnego walca, którego środek podczas obróbki zostaje wytoczony.
2 1 2 3 40 4 0 W kierunku osiowym część obrabiana musi mieć wymiar co najmniej dwukrotnie większy niż łożysko kulkowe. [0009] Dzięki części obrabianej, która odpowiada wspomnianym rozmiarom, przy zastosowaniu zgodnego z wynalazkiem sposobu jest możliwe to, aby tą część obrabianą mocować za pomocą zewnętrznego uchwytu zaciskowego tokarki po zewnętrznej stronie pobocznicy jednego z pierścieni zewnętrznych, przykładowo po co najmniej częściowo przeprowadzonej obróbce. Po tym zamocowaniu można równocześnie przeprowadzać zarówno obróbkę strony wewnętrznej pierścienia zewnętrznego i wewnętrznego, jak też obróbkę strony zewnętrznej pozostałego pierścienia, bez konieczności kolejnego mocowania części obrabianej. W tym dokumencie półwyrób po pierwszej obróbce jest określany jako część obrabiana. Poszczególne części, wykonywane z części obrabianej, są określane jako części toczone. [00] Najpóźniej po zakończeniu obróbki strony wewnętrznej pierścienia wewnętrznego przykłada się wewnętrzny uchwyt zaciskowy, który umożliwia mocowanie pierścienia wewnętrznego po tym, jak pozostały materiał, który jeszcze łączy pierścień zewnętrzny i wewnętrzny, usunie się za pomocą narzędzi do obróbki skrawaniem. Już wtedy, gdy na jeszcze swobodnie obracający się koniec nałoży się dodatkowy uchwyt zaciskowy, strony czołowe części toczonych obrabia się bez dalszego zmiany mocowania, aż powstaną z nich gotowe oddzielne części. Korzystnie odpada konieczność dodatkowego usuwania zadzioru z tych części. W rezultacie proces obróbki, do tej pory złożony z trzech operacji, został zredukowany do dwóch operacji, bez konieczności dodatkowego usuwania zadziorów ze stron czołowych. [0011] Sposób ten, możliwy do zastosowania dla każdego typu części toczonych usytuowanych koncentrycznie jedna w drugiej, nadaje się w szczególności do produkcji pierścieni łożysk kulkowych. Skoro tylko na wstępie została najpierw obrobiona powierzchnia zewnętrzna lub wewnętrzna na fragmencie końcowym części obrabianej, część obrabianą mocuje się nałożonymi na tę powierzchnię szczękami mocującymi zewnętrznego uchwytu zaciskowego albo wewnętrznego trzpienia mocującego, które należą do tokarki. Następnie równocześnie obrabia się pozostałe powierzchnie. W przypadku łożysk kulkowych o dwóch pierścieniach, pozostałe powierzchnie obejmują powierzchnię zewnętrzną pierścienia zewnętrznego, albo powierzchnię wewnętrzną pierścienia zewnętrznego, albo powierzchnię zewnętrzną pierścienia wewnętrznego lub powierzchnię wewnętrzną pierścienia wewnętrznego. Zatem sprawdziło się przykładowo to, że najpierw co najmniej częściowo obrabia się pobocznicę pierścienia zewnętrznego w celu utworzenia powierzchni przylegania dla zewnętrznego uchwytu zaciskowego. Po tym, jak część obrabianą zamocowało się poprzez tę najpierw obrobioną powierzchnię, pozostałe powierzchnie można obrabiać bez kolejnej zmiany mocowania części obrabianej. Okazuje się przy tym korzystne, aby najpierw obrobić powierzchnię wewnętrzną pierścienia zewnętrznego i powierzchnię wewnętrzną pierścienia wewnętrznego. Po zakończeniu obróbki powierzchni wewnętrznej pierścienia wewnętrznego, do strony wewnętrznej pierścienia wewnętrznego przykłada się wewnętrzny trzpień mocujący, który ma możliwość równoczesnego obrotu i nastawiania względem zewnętrznego uchwytu mocującego. Po tym, jak część obrabianą zamocowało się po obu stronach, wytacza się materiał, który łączy pierścień zewnętrzny i wewnętrzny. Dzięki temu obie części toczone oddziela się od siebie i po uwolnieniu od każdego z uchwytów mocujących znajdują się one w postaci gotowej. [0012] W rozwinięciu sposobu przewidziano, że stronę czołową pierścienia wewnętrznego, która sąsiaduje z obszarem przejściowym między pierścieniem zewnętrznym i wewnętrznym, podpiera się należącym do tokarki i również ułożyskowanym obrotowo elementem oporowym. Dzięki podpierającemu działaniu przylegającego elementu oporowego zapewniono to, że pierścień wewnętrzny nie przesuwa się w miarę usuwania coraz większej ilości materiału, który łączy pierścień wewnętrzny i zewnętrzny.
3 1 2 3 40 4 0 [0013] Oczywiście jest możliwe, aby wszystkie operacje obróbkowe, następujące po początkowej zmianie mocowania części obrabianej, albo co najmniej ich część, realizować równocześnie. Związana z tym oszczędność czasu znacznie obniża koszty produkcji, w szczególności w przypadku takich produktów masowych, jak łożyska kulkowe. [0014] W celu dalszej racjonalizacji sposobu przewidziano, że część obrabianą oddziela się od podłużnego fragmentu materiału w kształcie pręta, który jest już mocowany przez jeden z uchwytów mocujących tokarki. Sensowne jest to, aby przed tym oddzieleniem wykonać obróbkę wykańczającą jednej z powierzchni którejś z części toczonych, uzyskiwanych ze wspólnej części obrabianej. Po zmianie mocowania część obrabianą ustala się najpierw jedynie przez tę powierzchnię. W profilu część obrabiana może mieć kształt zarówno pustego w środku cylindra, jak też pełnego walca. W tym drugim przypadku, po wstępnym etapie obróbki jednej z powierzchni zewnętrznych części obrabianej, jest wymagane, aby jej rdzeń został wywiercony, tak aby był dostępny od wewnątrz dla narzędzi do obróbki skrawaniem. [001] Jest zrozumiałym, że część obrabiana, która może być obrabiana według zgodnego z wynalazkiem sposobu, zawiera więcej niż dwie części toczone, które po wykończeniu ułożą się koncentrycznie jedna w drugiej. Możliwe jest przykładowo łożysko kulkowe, które jest wykonane z trzech lub większej liczby pierścieni. [0016] Tokarka do realizacji zgodnego z wynalazkiem sposobu jest wyposażona w dwa naprzeciwległe względem siebie, obrotowe wrzeciona. Jedno z tych wrzecion ma przy tym mieć zewnętrzny uchwyt zaciskowy, a drugie wewnętrzny uchwyt zaciskowy bądź wewnętrzny trzpień mocujący. Zasadniczo jest możliwe, że kierunek osi obu wrzecion jest ustawiony jako osiowy albo pionowy. W celu stabilizacji pierścienia wewnętrznego maszyna ma poza tym element oporowy, który może się obracać z zewnętrznym uchwytem zaciskowym i po zakończeniu obróbki pierścienia wewnętrznego przylega do jego strony czołowej. [0017] W przypadku pionowego ustawienia należącego do tokarki wrzeciona jest możliwe, aby składała się ona z dwóch stanowisk roboczych, z których każde składa się z dwóch naprzeciwległych względem siebie wrzecion, ustawionych w kierunku pionowym (wrzecion pionowych). W celu racjonalizacji obu etapów obróbki jest możliwe, aby między oboma stanowiskami roboczymi, należącymi do jednej tokarki, umieszczona była tarcza obrotowa z lukami do przyjęcia cylindrycznej części obrabianej. Te luki przyjmują części obrabiane, przysyłane na przenośniku taśmowym, i przemieszczają je w kierunku pierwszego stanowiska roboczego. Po zakończeniu pierwszego etapu obróbki tarcza obrotowa transportuje części obrabiane do drugiego stanowiska roboczego, gdzie przeprowadzana jest obróbka wykańczająca pozostałych powierzchni według zgodnego z wynalazkiem sposobu. Wysłanie gotowych części toczonych z drugiego stanowiska roboczego można również przeprowadzić za pomocą tarczy obrotowej. Możliwe jest przykładowo także odprowadzenie gotowych części toczonych za pomocą zsuwni. [0018] Jest zrozumiałym, że maszyna do sterowania operacjami obróbkowymi, odbywającymi się w całości lub w dużym stopniu równocześnie, może być powiązana ze wszystkimi znanymi specjalistom sposobami, jak przykładowo sterowanie CNC albo sterowanie komputerowe. [0019] Poniżej, przy użyciu przykładów, zostaną dokładniej objaśnione dalsze właściwości i cechy wynalazku. Nie mają jednak one ograniczać wynalazku, ale tylko objaśniać go. Schematycznie przedstawiono: Figura 1 część obrabianą dla dwóch części toczonych, usytuowanych koncentrycznie jedna w drugiej, Figura 2 część obrabianą po obróbce powierzchni zewnętrznej pierścienia zewnętrznego, jak również powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego i powierzchni wewnętrznej pierścienia wewnętrznego łożyska kulkowego.
4 [00] Figura 1 w przekroju poprzecznym przedstawia część obrabianą 1 jako zakreskowaną, mającą co najmniej fragmentami kształt pustego w środku cylindra. Oba przeznaczone do wykonania pierścienie 2, 3 tworzą pierścień zewnętrzny 3 i pierścień wewnętrzny 2 łożyska kulkowego. Na Figurze 2 strona zewnętrzna 3a pierścienia zewnętrznego 3 jest zamocowana przez szczęki zewnętrznego uchwytu zaciskowego, po tym jak strona wewnętrzna 3b pierścienia zewnętrznego 3 już została obrobiona. To samo dotyczy strony wewnętrznej 2b pierścienia wewnętrznego 2 jak również strony czołowej 2c pierścienia wewnętrznego 2, zwróconej w kierunku pierścienia zewnętrznego 3. W celu lepszej stabilizacji pierścienia wewnętrznego podczas ostatecznego usuwania materiału 4, znajdującego się między pierścieniem zewnętrznym 3 i wewnętrznym 2, do strony czołowej 2c pierścienia wewnętrznego 2 przylega element oporowy 7. Element oporowy 7 jest ułożyskowany ruchomo w zewnętrznym uchwycie zaciskowym tokarki i podczas obróbki obraca się wraz z nim. Lista oznaczeń [0021] 1 Część obrabiana 2 Część toczona, np. pierścień wewnętrzny łożyska kulkowego 2a Strona zewnętrzna pierścienia wewnętrznego 2b Strona wewnętrzna pierścienia wewnętrznego 2c Strona czołowa pierścienia wewnętrznego 3 Część toczona, np. pierścień zewnętrzny łożyska kulkowego 3a Strona zewnętrzna pierścienia zewnętrznego 3b Strona wewnętrzna pierścienia zewnętrznego 3c Strona czołowa pierścienia zewnętrznego 4 Obszar między pierścieniem zewnętrznym i wewnętrznym Zewnętrzny uchwyt mocujący 6 Wewnętrzny trzpień zaciskowy 7 Element oporowy do przylegania strony czołowej pierścienia wewnętrznego Zastrzeżenia patentowe 1 2 1. Sposób produkcji dwóch lub większej liczby oddzielnych części toczonych (2, 3), usytuowanych koncentrycznie jedna w drugiej, ze wspólnej części obrabianej (1), co najmniej fragmentami cylindrycznej lub mającej postać pustego w środku cylindra, w szczególności w celu produkcji pierścienia zewnętrznego (3) i pierścienia wewnętrznego (2) łożyska kulkowego, przy zastosowaniu tokarki, wyposażonej w zewnętrzny uchwyt mocujący () oraz wewnętrzny trzpień dociskowy (6) oraz w przyrządy do obróbki skrawaniem, przy czym najpierw przeprowadza się obróbkę co najmniej jednej powierzchni zewnętrznej (1a) lub powierzchni wewnętrznej (1b) na fragmencie końcowym części obrabianej (1), aż do uzyskania stanu, który ma powierzchnia (3a) w gotowej części toczonej (3), i po jednorazowej zmianie mocowania części obrabianej (1) w zewnętrznym uchwycie mocującym () albo wewnętrznym trzpieniu zaciskowym (6), który mocuje część obrabianą (1) na powierzchni (3a), obrabianej w pierwszym etapie, obrabia się każdą z pozostałych powierzchni (3b, 2a, 2b), przy czym z przyłożeniem wewnętrznego trzpienia zaciskowego (6) albo zewnętrznego uchwytu mocującego () do jeszcze swobodnie obracającego się końca części obrabianej (1), zostaje wytoczony materiał (4) między częściami toczonymi (2, 3), przykładowo pierścieniem wewnętrznym (2) i zewnętrznym (3) łożyska tocznego i
1 2 3 40 4 0 już podczas gdy przykłada się dodatkowy wewnętrzny trzpień zaciskowy (6) albo dodatkowy zewnętrzny uchwyt mocujący (), strony czołowe części toczonych (2, 3) obrabia się bez kolejnej zmiany mocowania. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że powierzchnie pozostałe po zmianie mocowania części obrabianej (1) w celu równoczesnej obróbki, podczas przygotowywania pierścieni łożyska kulkowego, obejmują powierzchnię zewnętrzną (3a) pierścienia zewnętrznego (3), powierzchnię wewnętrzną (3b) pierścienia zewnętrznego (3), powierzchnię zewnętrzną (2a) pierścienia wewnętrznego (2), albo powierzchnię wewnętrzną (2b) pierścienia wewnętrznego (2). 3. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że podczas produkcji łożyska kulkowego korzystnie najpierw co najmniej częściowo obrabia się pobocznicę (3a) pierścienia zewnętrznego (3) w celu utworzenia powierzchni dla zewnętrznego uchwytu zaciskowego (), a następnie po jednorazowej zmianie mocowania części obrabianej (1) w zewnętrznym uchwycie mocującym (), który mocuje część obrabianą (1) poprzez powierzchnię obrobioną w pierwszym etapie, obrabia się powierzchnię wewnętrzną (3b) pierścienia zewnętrznego (3) i powierzchnię wewnętrzną (2b) pierścienia wewnętrznego (2), a na końcu po przyłożeniu wewnętrznego trzpienia zaciskowego (6) do strony wewnętrznej (2b) pierścienia wewnętrznego (2), obrabia się powierzchnię zewnętrzną (2a) pierścienia wewnętrznego (2) i co najmniej powierzchnię czołową (3c) pierścienia zewnętrznego (3), i wytacza się materiał (4) między pierścieniem wewnętrznym (2) i zewnętrznym (3). 4. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że podczas przygotowywania pierścieni łożyska kulkowego bądź przy produkcji łożyska kulkowego, do strony czołowej pierścienia wewnętrznego (2), która jest zwrócona w kierunku obszaru przejściowego (4) między pierścieniem wewnętrznym (2) i pierścieniem zewnętrznym (3), podczas ostatniego etapu obróbki, który obejmuje oddzielenie pierścienia zewnętrznego (3) od pierścienia wewnętrznego (4), przykłada się należący do tokarki i również obrotowo ułożyskowany element oporowy (7).. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że obróbkę skrawaniem powierzchni zewnętrznych (2a, 3a) i wewnętrznych (2b, 3b) części obrabianej (1), po zmianie mocowania jak również po przyłożeniu dodatkowego wewnętrznego trzpienia zaciskowego (6) albo dodatkowego zewnętrznego uchwytu mocującego (), albo elementu oporowego (7) w celu czołowej stabilizacji jednej z części toczonych (2, 3), można przeprowadzać w skoordynowanej sekwencji czasowej we wspólnym przebiegu roboczym przy użyciu co najmniej częściowo równocześnie przeprowadzanych etapów obróbki. 6. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że pustą w środku, cylindryczną część obrabianą (1), po wstępnym, pierwszym etapie obróbki powierzchni zewnętrznej (3a) lub wewnętrznej (2b), każdorazowo przed dokonaniem dalszych etapów obróbki oddziela się od przebiegającego w kierunku wzdłużnym prętowego fragmentu materiału. 7. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że część obrabianą w kształcie pełnego walca, po wstępnym, pierwszym etapie obróbki powierzchni zewnętrznej (3a), przed wywierceniem rdzenia części obrabianej i nastąpieniem dalszych etapów obróbki, każdorazowo oddziela się od przebiegającego w kierunku wzdłużnym prętowego fragmentu materiału.
6 8. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że przeznaczona do obróbki część obrabiana (1) zawiera więcej niż dwie oddzielne części toczone, które po zakończeniu produkcji układają się koncentrycznie jedna w drugiej. 9. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że koordynację przebiegów obróbki, odbywających się zupełnie lub częściowo równocześnie, można przeprowadzać za pomocą sterowania numerycznego CNC. Uprawniony: Frank Scherer Pełnomocnik: mgr inż. Dariusz Mielcarski Rzecznik patentowy
7