Способ изготовления деталей со шпоночным пазом

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения качества деталей машин при изготовлении шпоночных пазов на наружных и внутренних поверхностях. Способ включает изготовление детали, образование шпоночного паза и последующую электроконтактную обработку с нагревом детали. Перед обработкой изготавливают инструментальный ролик диаметром, равным диаметру детали, со шпоночным пазом, размеры которого меньше номинальных размеров шпоночного паза на детали, совмещают контактные поверхности шпоночных пазов детали и инструментального ролика, создавая между ними силовой контакт, а электроконтактную обработку выполняют при взаимном обкатывании инструментального ролика по диаметральной поверхности детали. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении шпоночных пазов на наружных цилиндрических поверхностях деталей машин.

Известны способы изготовления шпоночных пазов на деталях, формируемых методами резания, с последующими способами термической или химико-термической обработки [Поляк М.С. Технология упрочнения. - М.: Машиностроение, Л.В.М. - СКРИПТ, 1995].

Однако при объемных способах термической или химико-термической обработки термическому воздействию подвергается вся поверхность шпоночного паза, в том числе и зона концентрации напряжений у основания, что приводит к появлению или развитию микротрещин и снижает качество деталей в условиях эксплуатации.

Известен способ изготовления шпоночных пазов (RU 2243070, МПК 7 В23Н 9/04, 27.12.2004).

Однако указанный способ основан на электронагреве поверхностей шпоночного паза двумя инструментами-электродами, которые при обработке должны размещаться внутри шпоночного паза детали, что является крайне сложно, особенно при обработке пазов небольшого размера.

Задачей изобретения является повышение качества шпоночных пазов при их изготовлении с закалкой боковых поверхностей электроконтактным способом.

На чертеже показана схема электроконтактной обработки шпоночного паза по предлагаемому способу.

Поставленная задача достигается способом изготовления детали со шпоночным пазом, включающим изготовление детали, образование шпоночного паза и последующую электроконтактную обработку с нагревом детали, при этом перед обработкой изготавливают инструментальный ролик диаметром, равным диаметру детали, со шпоночным пазом, размеры которого меньше номинальных размеров шпоночного паза на детали, совмещают контактные поверхности шпоночных пазов детали и инструментального ролика, создавая между ними силовой контакт, а электроконтактную обработку выполняют при взаимном обкатывании инструментального ролика по диаметральной поверхности детали.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

На тихоходном вале диаметром 75 мм (сталь 45 ГОСТ 1050-94) силового редуктора Ц2-300 фрезерованием образован шпоночный паз шириной 20 мм, глубиной 8.15 мм. Вал работает в условиях знакопеременных нагрузок. Требования по твердости деталей установлены в пределах 42...48 HRC, что предусматривает закалку и последующий средний отпуск.

При образовании шпоночного паза на деталях, в силу технологических факторов, возможно образование микротрещин в зоне основания, особенно в радиусной части. Закалка и последующий отпуск приводят к появлению в опасных сечения паза микротрещин термического характера, а также способствуют развитию микротрещин, полученных на стадии формообразования шпоночных пазов. Кроме того, при объемной термической обработке постоянно происходят явления окисления и обезуглероживания поверхностного слоя. В условиях эксплуатации это приводит к аварийному разрушению вала в зоне шпоночного паза. Кроме того, ввиду недостаточной прочности паза происходит его износ по боковым поверхностям, особенно в верхней части на границе соединения шпоночного паза и диаметра детали. Условия эксплуатации соединения нарушаются, и требуется остановка машины на ремонтные воздействия.

Для повышения качества детали со шпоночным пазом произведена их электроконтактная обработка с обеспечением эффекта закалки исполнительных поверхностей, без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания.

Электроконтактная обработка производится на токарно-винторезном станке 16K20. От источника электрического тока 2 промышленной частоты 50 Гц, через токоподводящие шины 3, ток подводится к инструментальному ролику 1 и к валу 4. Обеспечив надежный контакт в соединении «инструмент-поверхность», производится включение источника электрического тока и задается перемещение инструмента d и вращение детали. Зона контакта нагревается до температуры 900-1000°С, и за счет быстрого отвода тепла в тело холодной детали происходит закалка поверхностей шпоночного паза. При обработке зона электроконтактного воздействия распространяется на боковые поверхности шпоночного паза и на прилегающие к нему диаметральные участки вала d без термического воздействия на зону основания. В результате обработки твердость поверхностей шпоночного паза и поверхностного слоя по диаметру вала возрастает до 56...60 при глубине закалки до 3 мм. Структура поверхностного слоя представляет мелкодисперсный мартенсит при наличии аустенита остаточного.

Электроконтактной обработке по предлагаемому способу подвергаются шпоночные пазы деталей цилиндрической формы поверхностей. Обработка шпоночных пазов производится на деталях из конструкционных, легированных, инструментальных сталей и чугунов.

В качестве инструмента-электрода используется ролик из бронзы. При выборе материала инструмента учитывались следующие условия: электропроводность, высокая красностойкость и невысокая твердость материала. При обработке инструментальный ролик вращается относительно неподвижной оси, обкатываясь по наружному диаметру вала.

Получение закаленного поверхностного слоя по наружной обрабатываемой поверхности при сохранении исходной структуры и свойств нижележащих слоев металла позволит повысить качество изготовления деталей со шпоночными пазами и продлить срок службы машин.

Способ изготовления детали со шпоночным пазом, включающий изготовление детали, образование шпоночного паза и последующую электроконтактную обработку с нагревом детали, отличающийся тем, что перед обработкой изготавливают инструментальный ролик диаметром, равным диаметру детали, со шпоночным пазом, размеры которого меньше номинальных размеров шпоночного паза на детали, совмещают контактные поверхности шпоночных пазов детали и инструментального ролика, создавая между ними силовой контакт, а электроконтактную обработку выполняют при взаимном обкатывании инструментального ролика по диаметральной поверхности детали.