Способ изготовления резьбы на детали

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении резьбы на деталях, работающих при знакопеременных нагрузках и в условиях абразивной среды. Способ включает формирование геометрии резьбы резьбообразующим инструментом и ее упрочнение термомеханическим воздействием двумя электропроводными инструментами при вращении детали за счет прохождения через зону их контакта электрического тока, подводимого на инструменты таким образом, чтобы площади контакта детали с инструментами были равны между собой. При этом один из указанных электродов выполнен в виде инструмента-пластины, изготовленной из твердого сплава, которую устанавливают во впадину между витками и производят отделочно-упрочняющую обработку основания и прилегающих к нему боковых поверхностей ниже среднего диаметра резьбы без вращения относительно детали, а второй - вращающийся инструмент-ролик, изготовленный из бронзы, который устанавливают между двумя соседними боковыми витками и производят поверхностное упрочнение оставшейся части боковых поверхностей. Изобретение позволяет улучшить качество резьбы за счет повышения износостойкости и усталостной прочности.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении резьбы на деталях, работающих при знакопеременных нагрузках и в условиях абразивного износа.

Известны способы изготовления резьбы, позволяющие повысить износостойкость и усталостную прочность /Якушев А.И., Мустаев Р.Х.., Мавлютов P.P. Повышение прочности и надежности резьбовых соединений. - М.: Машиностроение, 1979-215 с./.

Указанные способы изготовления резьбы не позволяют комплексно производить упрочняющую и отделочно-упрочняющую обработку с закалкой профиля резьбы по всему периметру при одновременном благоприятном расположении волокон металла.

Известен способ изготовления резьбы на длинномерных деталях (GB 798609, B23G 1/00, 23.07.1958), включающий формирование резьбы резьбообразующим инструментом в виде токоподводящего ролика, ее упрочнение термомеханическим воздействием за счет прохождения через зону контакта ролика и детали электрического тока.

Однако данный способ не позволяет производить комбинированную обработку участков профиля резьбы, подвод электрического тока производится через деталь и инструмент, что не позволяет повысить качество деталей.

Задачей изобретения является повышение производительности и качества винтовых поверхностей за счет отделочно-упрочняющей обработки поверхностного слоя резьбы и формирования волокон металла, вытянутых вдоль профиля основания.

Использование предлагаемого способа изготовления резьбы позволяет повысить износостойкость и усталостную прочность резьбовых поверхностей после формирования геометрии.

Поставленная задача достигается тем, что термомеханическое воздействие производят двумя электропроводными инструментами, один из которых выполнен в виде инструмента-пластины, изготовленной из твердого сплава, которую устанавливают во впадину между витками и производят отделочно-упрочняющую обработку основания и прилегающих к нему боковых поверхностей ниже среднего диаметра резьбы без вращения относительно детали, а второй - вращающийся инструмент-ролик, изготовленный из бронзы, который устанавливают между двумя соседними боковыми витками и производят поверхностное упрочнение оставшейся части боковых поверхностей, при этом на инструменты осуществляют подвод электрического тока таким образом, чтобы площади контакта детали с инструментом-пластиной и инструментом-роликом были равны между собой.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

На токарно-винторезном станке модели 1В62Г производилась обработка резьбы по предлагаемому способу. Резьба М 56×6 нарезалась резцом, т.е. способ включает формирование геометрии резьбы резьбообразующим инструментом, ее упрочнение термомеханическим воздействием за счет прохождения через зону контакта инструмента и детали электрического тока. Материал детали сталь 45 ГОСТ 1050-88, длина резьбы 350 мм при общей длине детали 520 мм. Инструмент-пластину изготавливали твердого сплава Т15К6, затачивали под углом 60 градусов при вершине и радиусом скругления 0,50 мм. Инструмент-ролик изготавливали из бронзы Бр ОЦС 3-5-5, с углом по боковым поверхностям 60 градусов и плоской формой вершины с шириной 2 мм.

Технологически изготовление резьбы производилось следующим образом.

Установив инструмент-пластину во впадину обрабатываемой резьбы, а инструмент-ролик между двумя соседними боковыми витками и создав надежный контакт в соединениях инструментов с резьбой, последовательно производим включение вращение детали и источник электрического тока. Ток большой силы и малого напряжения, сосредоточенный в зоне контакта инструментов с поверхностями резьбы, приводит к мгновенному нагреву поверхностного слоя до температуры 900…1000°C. Использование инструмента-пластины, имеющего большую твердость 88…92 HRA и красностойкость 1100°C, по сравнению с обрабатываемым материалом 18…22 HRC позволяет производить отделочно-упрочняющую обработку основания и боковых поверхностей ниже среднего диаметра резьбы. Отделочно-упрочняющая обработка приводит к структурным изменениям поверхностного слоя впадины и прилегающей к ней боковых поверхностей с упрочнением на твердость 52…54 HRC глубиной до 0,2 мм при сохранении структуры и свойств внутри витка в исходном состоянии. Кроме того, инструмент-пластина приводит к изменению шероховатости и формированию текстуры волокон металла, вытянутой вдоль основания резьбы.

Инструмент-ролик при обработке производит закалку боковых поверхностей резьбы на твердость 48…54 HRC глубиной 0,2…0,5 мм

Результаты испытаний обработанных таким образом резьбовых поверхностей показали, что усталостная прочность возрастает на 15…30%, износостойкость увеличивается в 2,3…3 раза, прочность на срез резьбы увеличивается на 15…25%, усилие на разрушение стержня на 3…5%.

Способ изготовления резьбы на детали, включающий формирование геометрии резьбы резьбообразующим инструментом и ее упрочнение термомеханическим воздействием при вращении детали за счет прохождения через зону контакта инструмента и детали электрического тока, отличающийся тем, что термомеханическое воздействие производят двумя электропроводными инструментами, один из которых выполнен в виде инструмента-пластины, изготовленной из твердого сплава, которую устанавливают во впадину между витками и производят отделочно-упрочняющую обработку основания и прилегающих к нему боковых поверхностей ниже среднего диаметра резьбы без вращения относительно детали, а второй - вращающийся инструмент-ролик, изготовленный из бронзы, который устанавливают между двумя соседними боковыми витками и производят поверхностное упрочнение оставшейся части боковых поверхностей, при этом на инструменты осуществляют подвод электрического тока таким образом, чтобы площади контакта детали с инструментом-пластиной и инструментом-роликом были равны между собой.