способ изготовления шпоночных пазов

Формула изобретения

Способ изготовления шпоночных пазов, включающий образование паза и последующую упрочняющую обработку с электронагревом детали, отличающийся тем, что обработку ведут двумя инструментами–электродами по боковым внутренним поверхностям паза с обеспечением эффекта закалки исполнительных поверхностей, причем первый инструмент–электрод воздействует на одну сторону поверхности паза, а второй – на вторую сторону поверхности, без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания паза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении шпоночных пазов на наружных и внутренних 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. Это приводит к появлению или развитию микротрещин, что снижает качество деталей в условиях эксплуатации.

Известен способ электроконтактной обработки (SU 361207 A, C 21 D 1/06, 07.12.1972) поверхности отверстия детали.

Однако указанный способ не позволяет повысить качество шпоночного паза, что в условиях эксплуатации приводит к износу его боковых поверхностей и усталостным разрушениям валов.

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

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

Поставленная задача достигается тем, что перед упрочняющей операцией производится образование паза, а обработку ведут двумя инструментами-электродами по боковым внутренним поверхностям паза с обеспечением эффекта закалки исполнительных поверхностей, причем первый инструмент-электрод воздействует на одну сторону поверхности паза, а второй - на вторую сторону поверхности без воздействия на зону концентраторов напряжения у основания 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 сечения 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 фигуре показана схема обработки по предлагаемому способу. От источника электрического тока промышленной частоты 50 Гц через токоподводящие шины ток подводится к двум инструментам - электродам. Обеспечив надежный контакт "инструмент-поверхность" производится включение электрического тока и задается перемещение инструментам или детали. Зона электроконтактного воздействия распространяется на боковые поверхности шпоночного паза и на прилегающие к нему диаметральные участки вала (втулки) без термического воздействия на зону основания. В результате обработки твердость поверхностей шпоночного паза возрастает до 56...60 (сталь 45, 40Х) при глубине у вершины до 3 мм. Структура поверхностного слоя представляет мелкодисперсный мартенсит при наличии аустенита остаточного.

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