УСТРОЙСТВО НАВИВКИ ПРУЖИН

Полезная модель относится к машиностроительной промышленности, а именно к производству пружин горячей навивкой из прутков.
Известна конструкция агрегата для навивки пружин (авт. свид. SU №816634, В21F 3/04, опубл. 30.03.81), содержащего узел подачи навиваемого материала, установленный с возможностью перемещения по круговой траектории с центром в месте навивки, узел нагрева, оправку с приводом вращения и осевого перемещения в виде передачи винт-гайка и охлаждающую ванну.
Недостатком известного устройства является невысокое качество получаемых изделий ввиду непостоянных по длине (высоте) пружины прочностных характеристик материала витков пружины. Это обусловлено произвольным временем начала процесса охлаждения (закалки) пружины, влияющим на формирование оптимальных структур материала пружин.
Известна также конструкция устройства для горячей навивки пружин из прутка (авт. свид. SU №1542678, В21F 3/04, опубл. 15.02.90, бюлл №6). Устройство содержит узел загрузки прутков, нагреватель прутка, охлаждающую ванну с расположенным в ней транспортером, узлы навивки пружины, захвата конца прутка и перемещения оправки в охлаждающую ванну, а также механизм съема готовой пружины. Узел перемещения оправки в охлаждающую ванну выполнен в виде жестко закрепленных на поворотном валу приводного мальтийского креста с фиксатором и диска. На диске с возможностью свободного поворота установлены оси, на которых жестко закреплены оправки.
Недостатком известной конструкции является невысокое качество получаемых изделий, ввиду закалки целой пружины - т.е. полностью навитой. Одновременное погружение всей пружины, имеющей различную структуру витков ввиду разности времени между началом формирования витка и начала охлаждения (закалки) приводит к получению пружин, невысокой прочности, т.е. способность сопротивлению деформации при воздействии внешних сил уменьшается. Если возможность сопротивления деформации исчерпана, то появляются трещины, которые нарушают сплошность и непрерывность материала, т.е. вызывают разрушение пружины.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является агрегат для навивки пружин (патент RU №2057611, В21F 3/04, опубл. 10.04.1996), взятый в качестве прототипа, содержит узел подачи навиваемого материала, узел нагрева, охлаждающую ванну и оправки с приводом вращения и осевого перемещения. В охлаждающей ванне установлен поворотный многопозиционный барабан, на каждой позиции которого выполнены направляющие. По направляющим перемещаются ползуны, на каждом из которых установлена оправка и механизм ее фиксации. Ползуны на позициях навивки и съема взаимосвязаны с приводом перемещения, а оправки на позиции навивки периодически взаимодействуют с приводом вращения и осевого перемещения. В агрегате совмещены по времени навивка, закалка и съем изделий.
Недостатки его заключаются в непостоянстве качестве получаемых изделий, обусловленных произвольным временем погружения пружины в охлаждающую ванну, в результате чего получаются различные структуры витков и прочность.
Задачей полезной модели является повышение качества получаемых изделий и увеличение срока их эксплуатации.
Техническим результатом является создание конструкции устройства навивки пружин, позволяющее получать изделия с заданными прочностными характеристиками материала витков пружины.
Поставленная задача достигается тем, что устройство навивки пружин содержит узел подачи навиваемого материала, узел нагрева, вертикальную оправку, привод вращения и осевого перемещения и охлаждающее устройство, которое представляет собой емкость, выполненную с возможностью управления изменением уровня охлаждающей жидкости относительно зоны навивки.
На фиг.1 представлена кинематическая схема устройства.
Устройство навивки пружин состоит из узла подачи 1 навиваемого материала, например, прутков заготовок, устройства нагрева 2, поддерживающих роликов 3, устройства 4 для вращения и осевого перемещения шпинделя 5 с оправкой 6. Оправка 6 снабжена «зубом» 7 для захвата прутка в начале процесса навивки.
Вертикально пеемещающаяся с навиваемой пружиной оправка непрерывно-последовательно входит в охлаждающую (закалочную) жидкость, заполняющую емкость 8, имеющую механизм 9 регулирования уровня охлаждающей жидкости относительно зоны навивки, обеспечивающий постоянство времени между моментом навивки и моментом начала охлаждения каждого витка. Внутри емкости находится многопозиционное устройство 10, обеспечивающее для увеличения продолжительности процесса закалки, перемещение с позиции на позицию пружины, когда все ее витки оказались погруженными в охлаждающую (закалочную) жидкость и подъем пружины вместе с оправкой для съема пружины и начала навивки новой.
Устройство 4 вращения и перемещения оправки состоит из механизма 11 вращения шпинделя с электродвигателем 13, шлицевой втулкой 12 с ходовым винтом 14, а так же механизм 16 с электродвигателем 17 и гайкой 15, обеспечивающими осевое перемещение вращающегося шпинделя 5 с оправкой 6. Величина осевого перемещения, образующего межвитковый зазор при навивке пружины, его постоянство или изменение задается программой командоаппарата 18.
Устройство навивки пружин работает следующим образом.
В начальный момент оправка 6 находится в верхнем положении, при этом «зуб» 7 захвата прутка находится на линии его подачи. Пруток роликами устройства подачи 1 подается в устройство нагрева 2, конструкция которого обеспечивает нагрев прутка по всему его сечению до задаваемой температуры. Если устройство нагрева выполнено секционным, провисание прутка исключается поддерживающими роликами 3. Передний конец нагретого прутка входит между оправкой 6 и «зубом» 7, включаются электродвигатели 13 и 17 устройства 4 вращения и перемещения оправки, обеспечивая ее вращение и перемещение для навивки пружины и формирования межвиткового зазора у навиваемой пружины.
Навиваемая пружина вместе с оправкой, перемещаясь вниз непрерывно-последовательно, входит в охлаждающую (закалочную) жидкость, уровень которой в емкости 8 на нужном расстоянии от места формирования витка пружины поддерживается механизмом регулирования 9. Поддержание уровня охлаждающей (закалочной) жидкости обеспечивает одинаковое время между моментом формирования витка пружины на оправке и началом охлаждения (закалки), что определяет постоянство прочностных характеристик материала витков пружины.
После окончания навивки и полного непрерывно-последовательного погружения всех витков пружины в охлаждающую жидкость емкости 8 шпиндель 5 возвращается в исходное для навивки следующей пружины положение, а пружина с оправкой перемещается механизмом многопозиционного устройства 10 в крайнее нижнее положение емкости 8 вниз с поворотом на следующую позицию. После навивки следующей пружины в описанной последовательности происходит поворот пружины (первой и второй) в следующие позиции. Количество поворотов определяется количеством позиций, а их количество длительностью времени закалки пружины. После достижения первой пружиной последней позиции в многопозиционном устройстве 10 оправка 6 с закаленной пружиной поднимается в верхнее положение, происходит съем пружины, и освободившаяся оправка 6 соединятся со шпинделем 5 и процесс навивки и охлаждение (закалки) пружин повторяется.
Таким образом, предлагаемое устройство навивки пружин обеспечивает непрерывный процесс навивки и охлаждения (закалки) навиваемой пружины с гарантированно постоянными по длине высокими прочностными характеристиками материала витков пружины. При эксплуатации изделий, полученных на данном устройстве, исключается неравномерность уменьшения межвиткового зазора и соударения витков, что обеспечивает повышенную долговечность пружин.