Страница 56 из 92
Снова геометрия!
Подшипник - это сумма сферических тел: кольца, шарики, ролики.
Поковки колец, получавшиеся на ковочных машинах, оказывались мало похожими на кольца, они были очень далеки от геометрической формы, которую им следовало придать. Поковки выходили разностенными: одна половина поковки нередко оказывалась толще второй, посредине бугор - шов. Говорили, что это результат нарушения технологической дисциплины. На самом же деле это было не совсем так.
Формование кольца происходит, как мы уже знаем, в двух надвигающихся одна на другую полуматрицах. Малейшее смещение подвижной полуматрицы и приводило к разностенности, делало кольцо уродливым. С кузнечной заготовки приходилось стачивать весь лишний металл. А лишнего оказывалось больше половины. Тысячи тонн высококачественной стали превращались в стружку.
Было над чем задуматься!
Возникла идея: заготовки колец раскатывать. В основе этой идеи лежит все то же ценнейшее свойство стали - пластичность. Если заготовку достаточно нагреть, надеть ее на валик и начать быстро вращать и одновременно давить на нее другим вращающимся в противоположном направлении валиком, то мягкая заготовка начнет расширяться, металл равномерно распределится вокруг оси, исчезнут разностенность и следы швов.
Форма заготовки значительно приблизится к форме геометрически правильной окружности.
А не исказится ли форма? Не превратится ли заготовка в нечто вроде кренделя?
Эту опасность можно предупредить, если в сфере вращения установить ограничители.
Знала ли техника что-нибудь подобное? Да, знала. Таким методом производят бандажи для железнодорожных вагонов. Но бандажи делают из обыкновенной стали, а подшипниковые кольца делаются из легированной, хромистой стали. Она ведет себя иначе, чем обычная сталь. Взявшиеся за создание раскаточной машины изобретатели этого не учли и терпели одну неудачу за другой. Несколько лет продолжались поиски, эксперименты. И наконец машина была сделана.
Откованное кольцо снова нагревают и надевают на валик. Над ним - другой валик. Он быстро вращается и нажимает на кольцо. За счет силы трения начинает вращаться и валик, на который надето кольцо. Стенки кольца подвергаются сильному давлению, и оно начинает растягиваться, все время увеличиваясь в диаметре. А чтобы оно не потеряло формы, на машине имеются еще два ролика - упорный и контрольный. Когда кольцо достигнет заданного размера, оно коснется контрольного ролика. Таким образом, кольцо оказывается в состоянии касания к трем окружностям). Это и обеспечивает абсолютную правильность геометрической формы. Припуск на таком кольце минимальный.
Это только одно из решений «проблемы кольца». Одновременно появились и другие решения: вместо разъемной матрицы - закрытый штамп, литые кольца, холодная штамповка колец, горячая калибровка.
И методы изготовления шариков не могли считаться вполне удовлетворительными. Слишком продолжителен цикл производства шариков и всё из-за того, что первоначальная форма их, получаемая путем штамповки, весьма далека от геометрического шара. По диаметру шара получается выступ, который называют «сатурновым кольцом». Сколько хлопот доставляет «сатурново кольцо»!
Холодная штамповка приводила к огромному перерасходу металла, при этом естественное строение металла нарушалось и шар терял в прочности.
Разрешить проблему шара помогли соседи подшипникового завода - работники Научно-исследовательского института технологии машиностроения. В этом институте имеется конструкторское бюро, где создаются разные прокатные станы.
Известно, что прокатка металла, то есть придание металлу необходимой формы за счет использования пластических свойств металла, - это самый удобный, легкий, выгодный способ.
Однако методом прокатки до недавнего времени удавалось получать лишь металл простейшей формы: лист, балку, рельс. Давнишняя мечта прокатчиков - получить пластическим методом металл более сложной формы: оси, шары. Над этой задачей давно работает видный советский конструктор член-корреспондент Академии наук СССР А. И. Целиков.
При обычной прокатке нагретый металл пропускают через систему калибров, и он постепенно приобретает требуемую форму. А. И. Целиков предложил другой способ, который он назвал поперечновинтовым.
Название это вполне оправдано. Прокатка происходит следующим образом: стальной пруток поступает в приемный желоб стана и вталкивается во вращающиеся валки. Валки напоминают винты с разной нарезкой. Пруток как бы ввинчивается между валками и, двигаясь по ручьям, постепенно округляется. Как только валки закончат формирование заготовки в шар заданных размеров, он выбрасывается из агрегата. Весь процесс образования шара проходит очень быстро - за один оборот валков. Стан не имеет холостого хода. За одну минуту он делает до ста двадцати шаров. Винтовые калибры (или точнее - ручьи) придают заготовке настолько правильную форму и точные размеры, что на дальнейшую обработку можно оставить минимальный припуск, экономия металла достигает 20-25 процентов.
Этот способ оказался в три - пять раз более производительным, чем штамповка.