способ обработки детали со шпоночным пазом

Классы МПК:B23H5/04 электроэрозионная обработка, комбинированная с механической обработкой
B23H9/04 обработка поверхностей вращения
C21D1/09 непосредственным действием электрической или волновой энергии; облучением частицами
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГОУ ВПО МГАУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-02-01
публикация патента:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения качества деталей машин при изготовлении шпоночных пазов на наружных и внутренних поверхностях. Способ включает сборку шпонки и шпоночного паза, упрочняющую электроконтактную обработку с нагревом детали при перемещении инструмента-электрода вдоль боковых поверхностей шпоночного паза и шпонки по верхней части детали с обеспечением эффекта закалки поверхности детали без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания шпоночного паза и боковой поверхности шпонки, при этом радиус инструмента-электрода равен диаметру обрабатываемой детали, а ширина контактной поверхности инструмента-электрода составляет 0,1 от ширины шпоночного паза. 1 ил. способ обработки детали со шпоночным пазом, патент № 2350439

способ обработки детали со шпоночным пазом, патент № 2350439

Формула изобретения

Способ обработки детали со шпоночным пазом, включающий сборку шпонки и шпоночного паза детали, упрочняющую электроконтактную обработку с нагревом детали при перемещении инструмента-электрода вдоль боковых поверхностей шпоночного паза и шпонки по верхней части детали с обеспечением эффекта закалки поверхности детали без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания шпоночного паза и боковой поверхности шпонки, при этом радиус инструмента-электрода равен диаметру обрабатываемой детали, а ширина контактной поверхности инструмента-электрода составляет 0,1 от ширины шпоночного паза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке наружных и внутренних шпоночных пазов деталей машин.

Известны способы обработки 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. Это приводит к появлению или развитию микротрещин, что снижает качество деталей в условиях эксплуатации.

Известен способ электроконтактной обработки (SU 361207 A, C21D 1/06, 07.12.1972) поверхности отверстия детали.

Однако указанный способ не позволяют повысить качество деталей со шпоночным пазом, что в условиях эксплуатации приводит к износу его боковых поверхностей и усталостным разрушениям валов.

Задачей изобретения является повышение качества деталей со шпоночным пазом с закалкой поверхностей электроконтактным способом.

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

Поставленная задача достигается способом обработки детали со шпоночным пазом, включающим сборку шпонки и шпоночного паза, упрочняющую электроконтактную обработку с нагревом детали при перемещении инструмента-электрода вдоль боковых поверхностей шпоночного паза и шпонки по верхней части детали с обеспечением эффекта закалки поверхности детали без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания шпоночного паза и боковой поверхности шпонки, при этом радиус инструмента-электрода равен диаметру обрабатываемой детали, а ширина контактной поверхности инструмента-электрода составляет 0,1 от ширины шпоночного паза.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

На валах и втулках, изготовленных из стали 45 ГОСТ 1050-88, методом резания (фрезерованием или протягиванием) изготовлены шпоночные пазы. Сопряжение вал-втулка работает в условиях знакопеременных нагрузок. Требования по твердости деталей установлены в пределах 42...48 HRC, что предусматривает закалку и последующий средний отпуск.

При фрезеровании паза на валу, в силу технологических факторов, возможно образование микротрещин в зоне основания, особенно в радиусной части. Закалка и последующий отпуск приводят к появлению в опасных сечениях паза микротрещин термического характера, а также способствуют развитию микротрещин, полученных на стадии фрезерования. В сочетании с постоянно присущими явлениями окисления и обезуглероживания поверхностного слоя это может привести к аварийному разрушению вала в зоне шпоночного паза (что периодически и происходит в условиях эксплуатации). Кроме того, ввиду недостаточной прочности паза происходит его износ по боковым поверхностям, особенно в верхней части. Условия эксплуатации нарушаются, и требуется остановка машины на ремонтные воздействия.

Для повышения качества шпоночных пазов произведена их электроконтактная обработка с обеспечением эффекта закалки исполнительных поверхностей, без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания. На чертеже показана схема обработки по предлагаемому способу.

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

В качестве инструмента-электрода используются ролики и пластины из бронзы. При выборе материала инструмента учитывались два основных условия: электропроводность и высокая красностойкость. При использовании в качестве инструмента-электрода роликов обеспечивалось его вращение относительно неподвижной оси. Обработка пластинами выполнялась при их линейном перемешивании вдоль обрабатываемого шпоночного паза детали.

От источника 1 электрического тока промышленной частоты 50 Гц, через токоподводящие шины 2, один конец вторичной обмотки установки подводится к детали 5 со шпоночным пазом и шпонкой 4, а второй - к инструменту-электроду 3. Обеспечив надежный контакт в соединении инструмент-электрод 3 с поверхностью шпоночного паза детали 5 производится включение электрического тока и задается перемещение инструменту-электроду 3. Зона электроконтактного воздействия распространяется на боковую поверхность шпоночного паза и на прилегающие к нему диаметральные участки детали, без термического воздействия на зону основания. Нагрев контактной зоны производится до температуры фазовых превращений металла детали 900-1000°С. Быстрое охлаждение разогретого металла в тело холодной детали и шпонку позволяет получить закаленный слой глубиной 2-4 мм. Ширина закаленной зоны составляет 0,1 от ширины шпоночного паза.

Электроконтактной обработке по предлагаемому способу подвергались наружные и внутренние шпоночные пазы деталей (быстроходные и тихоходные валы силовых редукторов типа РМ, РЦД, Ц2У, 1Ц3У, винты металлорежущих станков, шестерни силовых редукторов, шкивы вариаторов и т.д.). В результате обработки твердость поверхностей шпоночного паза возрастает до 56...60 HRC (сталь 45, 40Х). Структура поверхностного слоя представляет мелкодисперсный мартенсит при наличии аустенита остаточного.

Получение закаленного поверхностного слоя при сохранении структуры и свойств нижележащих слоев металла позволяет повысить качество изготовления деталей со шпоночными пазами и продлить срок службы машин.

Класс B23H5/04 электроэрозионная обработка, комбинированная с механической обработкой

способ восстановления торца пера лопатки турбомашины с формированием щеточного уплотнения -  патент 2479400 (20.04.2013)
устройство для электромеханического упрочнения направляющих станины токарного станка -  патент 2475342 (20.02.2013)
способ электроэрозионной обработки металла -  патент 2466834 (20.11.2012)
способ шлифования сложнопрофильных поверхностей деталей -  патент 2432239 (27.10.2011)
способ анодно-динамического упрочнения детали из токопроводящего материала -  патент 2411111 (10.02.2011)
трибоэлектрохимический способ сверления хрупких диэлектрических материалов -  патент 2410210 (27.01.2011)
способ механической обработки деталей резанием -  патент 2404884 (27.11.2010)
способ изготовления деталей со шпоночным пазом -  патент 2350440 (27.03.2009)
способ электрохимической резки -  патент 2339490 (27.11.2008)
способ электроконтактной обработки металлических материалов -  патент 2296653 (10.04.2007)

Класс B23H9/04 обработка поверхностей вращения

технологическая оснастка для локальной электроискровой обработки внутренних поверхностей тел вращения -  патент 2527108 (27.08.2014)
способ электроэрозионной обработки прецизионных сферических поверхностей -  патент 2507042 (20.02.2014)
катод для электрохимической обработки -  патент 2456139 (20.07.2012)
способ получения титанового диска с покрытием карбида титана -  патент 2454311 (27.06.2012)
устройство для электрохимической обработки крупногабаритных тонкостенных деталей типа тел вращения -  патент 2434721 (27.11.2011)
способ нанесения логотипа на валок для ротационного тиснения и валок, изготовленный этим способом -  патент 2368504 (27.09.2009)
способ электромеханической обработки деталей машин -  патент 2361704 (20.07.2009)
способ изготовления деталей со шпоночным пазом -  патент 2350440 (27.03.2009)
способ электроискрового нанесения покрытий из бронзы на поверхность стальных цилиндрических деталей -  патент 2323070 (27.04.2008)
способ восстановления резьбы -  патент 2243874 (10.01.2005)

Класс C21D1/09 непосредственным действием электрической или волновой энергии; облучением частицами

стенд лазерной закалки опорной поверхности игл вращения высокоскоростных центрифуг -  патент 2527979 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов методом объемного импульсного лазерного упрочнения (оилу) -  патент 2517632 (27.05.2014)
способ производства листовой электротехнической анизотропной стали и листовая электротехническая анизотропная сталь -  патент 2514559 (27.04.2014)
способ формирования износостойкого покрытия деталей -  патент 2510319 (27.03.2014)
лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой -  патент 2509813 (20.03.2014)
текстурованный лист электротехнической стали и способ его получения -  патент 2509163 (10.03.2014)
способ улучшения магнитных свойств анизотропной электротехнической стали лазерной обработкой -  патент 2501866 (20.12.2013)
способ упрочнения изделий из твердых сплавов -  патент 2501865 (20.12.2013)
способ обработки изделий из высокоуглеродистых легированных сплавов -  патент 2494154 (27.09.2013)
Наверх