СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ СПИРАЛЕЙ
PRODUCTION METHOD OF WIRE CONCERTINA

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению спиралей, преимущественно с малым внутренним диаметром, из проволоки малого диаметра.
Известен способ изготовления проволочных спиралей, включающий наматывание нисходящей с катушки проволоки на гладкую цилиндрическую оправку посредством вращения поводка вокруг оси оправки [Авт. свидетельство СССР №211509, B21F 3/04, 18.08.1966].
Недостатком известного способа являются ограниченные технологические возможности, выражающиеся в невозможности изготовления спиралей со стабильным шагом и в невозможности создания прямолинейных концевых участков спиралей, расположенных под углом 45°…90° к оси спирали.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ изготовления проволочных спиралей, включающий поочередное закрепление нисходящей с катушки через поводок части проволоки на корпусе, расположение указанной части проволоки под определенным углом к оси гладкой цилиндрической оправки, которую выполняют из корпуса с расположенными на нем стержневыми элементами, наматывание проволоки на оправку посредством вращения поводка вокруг оси оправки, воздействие упором на последний виток спирали [Патент RU №2555299 C1, B21F 3/04, 15/00, Н01K 3/02 (2006.01), 24.12.2013].
Недостатком известного способа являются ограниченные технологические возможности, выражающиеся в невозможности изготовления спиралей с требуемым шагом. Это объясняется тем, что при вращении поводка и наматывании проволоки на оправку угол между нисходящей с катушки частью проволоки и осью оправки не контролируется, остается практически постоянным и отличается от угла подъема винтовой линии изготавливаемой спирали. Требуемый угол (т.е. требуемый шаг спирали) обеспечивают перемещением последнего витка спирали вдоль оси оправки после окончания навивки, что ограничивает технологические возможности. При этом трудно обеспечить равномерное межвитковое расстояние в спирали, т.к. деформирующее воздействие на последний виток неравномерно распространяется на витки от последнего витка к первому. Выполнение, при необходимости, разного межвиткового расстояния в спирали в принципе невозможно.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение возможности изготовления спиралей с заданным как одинаковым, так и переменным стабильным шагом.
Достигаемый технический результат - расширение технологических возможностей.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления проволочных спиралей, включающем неподвижную фиксацию конца нисходящей с катушки и пропущенной через отверстие в поводке проволоки, расположение части проволоки между ее концом и поводком под определенным углом к оси оправки и наматывание проволоки на оправку посредством вращения поводка вокруг оси оправки, в процессе наматывания спирали осуществляют поступательное перемещение поводка параллельно оси оправки в направлении намотки спирали так, что Vп/Vв=P/2πRп, где Vп - скорость перемещения поводка параллельно оси оправки, Vв - линейная скорость вращения поводка, P - шаг изготовляемой спирали, Rп - расстояние от оси изготовляемой спирали до поводка.
Оптимально начала винтовых линий спирали и перемещения поводка перед началом намотки спирали совмещать в одной плоскости, перпендикулярной оси оправки.
Для обеспечения переменного шага изготовляемой спирали необходимо в процессе намотки спирали изменять скорость перемещения поводка параллельно оси оправки и/или изменять скорость вращения поводка.
Изобретение поясняется графическими материалами, где:
на фиг. 1 схематично показано положение перед началом осуществления способа;
на фиг. 2 показано положение в конце навивки первой спирали;
на фиг. 3 показан вид A на фиг. 2 в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 показано положение закрепления проволоки на корпусе;
на фиг. 5 показано положение в конце навивки следующей спирали.
Способ осуществляют следующим образом.
с
с
С осью вращения 1 поводка 2 совмещают ось 3 оправки 4. Конец проволоки 5 диаметром d посредством поводка 2 сматывают с катушки (катушка на чертеже не показана) и закрепляют посредством прихвата 6 на корпусе 7. Проволоку 5 располагают под углом к оси 3 оправки 4, равным углу подъема винтовой линии спирали ϕ (фиг. 1). Поводок 2 вращают вокруг оси 1 и поступательно перемещают параллельно ей по направлению от корпуса 7. Скорости вращательного и поступательного перемещений согласуют так, что поводок 2 перемещается по винтовой линии 8, шаг которой равен заданному шагу спирали 9, при этом угол винтовой линии ϕ наматываемой спирали 9 остается постоянным. Величину его определяют из выражения:
с
С
где ϕ - угол подъема винтовой линии спирали, D - диаметр спирали.
п
Величину угла подъема винтовой линии 8 перемещения поводка 2 ϕ определяют из выражения:
но
отсюда получаем
Как видно из выражения (4), шаг изготовляемой спирали P может быть выполнен как постоянным, так и переменным путем простого изменения скорости перемещения поводка параллельно оси оправки Vп и/или скорости вращения поводка Vв.
1
2
С1
С2
1
П1
1
1
2
2
П2
2
1
2
Перед включением вращательного и поступательного перемещений поводка 2 начала винтовой линии 8 поводка 2 и винтовой линии 10 спирали 9 совмещают в плоскости 11, перпендикулярной оси 3 оправки 4. Проволока 5 сматывается с катушки и наматывается на оправку 4, образуя спираль 9 (фиг. 2). На фиг. 2 и 4 показан случай навивки спирали 9, которая имеет участки с разными шагами P, P и углами подъема винтовой линии ϕ и ϕ. Сначала наматывают первый участок длиной l, при этом поводок 2 перемещают по первому участку винтовой линии 10 с углом подъема ϕ, обеспечиваемым Vп и Vв. После получения требуемого количества витков спирали 9 переключают режим Vп и/или Vв на перемещение поводка 2 по второму участку винтовой линии 10 с углом подъема ϕ, образуя второй участок спирали 9 длиной l. После навивки требуемого количества витков навивку проволоки 5 на оправку 4 прекращают. Далее подводят упор 12 до контакта с проволокой на участке 13, находящемся между поводком 2 и оправкой 4, тем самым фиксируя межвитковые шаги P, P спирали 9, и прихватом 14 проволоку 5 закрепляют на корпусе 7 (фиг. 4). На фиг. 3 показан вид A на фиг. 2 в увеличенном масштабе. Перемещают корпус 7 до совмещения оси 15 следующей оправки 16 с осью вращения 1 поводка 2 и перемещают поводок 2 к корпусу 7 в исходное положение (фиг. 5). Цикл повторяют. Количество циклов зависит от количества комплектов, включающих оправку, упор и прихват на корпусе 7. Используя, как отмечено выше, определенные сочетания скоростей вращения и линейного перемещения поводка 2, получают спирали с постоянным или переменным заданным шагом. На фиг. 2, 3, 4 на оправке 4 показана спираль 9, состоящая из двух участков с шагом разной величины. На фиг. 5 на оправке 16 показана спираль 17 с постоянным шагом на всей длине.
Осуществление в процессе наматывания проволочной спирали дополнительного поступательного перемещения поводка параллельно оси оправки, скорость которого согласована со скоростью вращения поводка в соответствии с вышеприведенной формулой, позволяет в процессе наматывания сохранить заданный угол подъема винтовой линии спирали, а следовательно, обеспечить стабильный требуемый шаг спирали.
Совмещение в одной плоскости начала винтовой линии спирали и начала винтовой линии перемещения поводка перед запуском процесса намотки спирали обеспечивает качество первых витков изготавливаемых спиралей.
Определение величин углов подъема винтовых линий спирали и перемещения поводка по формулам:  и  соответственно, позволяет при осуществлении процесса навивки спирали определять и выдерживать технологические параметры процесса изготовления спиралей.
Согласование скорости вращения и линейного перемещения поводка позволяет выполнять требуемый шаг спирали как постоянным, так и переменным, в зависимости от конкретных производственных условий, что свидетельствует о достижении заявленного технического результата.
Анализ на соответствие условиям патентоспособности заявленного технического решения показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном способе отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для изготовления спиралей, преимущественно с малым внутренним диаметром из проволоки малого диаметра;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям, предъявляемым к объектам для обеспечения их правовой охраны в качестве изобретения, т.е. соответствует по действующему законодательству критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».