RU2766098C1 - Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой - Google Patents
Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766098C1 RU2766098C1 RU2021109366A RU2021109366A RU2766098C1 RU 2766098 C1 RU2766098 C1 RU 2766098C1 RU 2021109366 A RU2021109366 A RU 2021109366A RU 2021109366 A RU2021109366 A RU 2021109366A RU 2766098 C1 RU2766098 C1 RU 2766098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- keyway
- key
- shaft
- point
- shafts
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
- F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
- F16D1/0876—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with axial keys and no other radial clamping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B3/00—Key-type connections; Keys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению шпоночного соединения на валах. Шпонку устанавливают в шпоночный паз с зазором. Нагрев и пластическую деформацию шпоночного паза вала осуществляют точечно электродом-инструментом для электромеханической обработки, который устанавливают сверху под углом 15…55° к вертикальной плоскости и на расстоянии 1…2,5 мм от края шпоночного паза вала с обеспечением осадки и раздачи металла вала в сторону паза. Раздача металла вала ограничивается шпонкой. Обработку проводят прерывисто точками (участками) округлой формы площадью 3…80 мм2. Первую точку обрабатывают в середине шпоночного паза, вторую точку обрабатывают в начале шпоночного паза, после чего следующие точки обрабатывают в обратноступенчатом порядке в сторону конца шпоночного паза с определенным шагом, обеспечивающим расстояние межу точками 0…10 мм. Технический результат - упрощение способа и повышение эффективности получения плотного шпоночного соединения на валах с одновременным упрочнением боковой поверхности шпоночного паза. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области металлообработки, в частности к методам изготовления, восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин электромеханической обработкой, направлено на повышение долговечности шпоночных соединений на валах в условиях массового и ремонтного производства.
Плотные соединения (посадки) шпонок на валах обеспечиваются точным изготовлением стандартных размеров шпонок и шпоночных пазов на валах, зависящих от диаметра вала (см. Радкевич, Я.М. Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие / Я.М. Радкевич, А.Г. Схиртладзе, Б.И. Лактионов. - 2-е изд. - Саратов: Вузовское образование, 2019. - 791 с. и Яковлев, С.А. Лабораторный практикум по метрологии: учебное пособие / С.А. Яковлев - Ульяновск: УлГАУ, 2017. - 116 с). Для получения плотных соединений шпонка по ширине делается на десятки микрометров больше ширины шпоночного паза, что позволяет получить натяг при сборке шпонки с валом, как правило, с помощью пресса.
Недостатками таких технологий является необходимость закалки вала по шпоночному пазу до необходимой твердости. Процессы закалки отличаются сложностью и большими затратами энергии, большим термическим влиянием на деталь, что приводит к значительным деформациям изделий. Кроме того после закалки необходимо применять дополнительные методы финишной механической обработки для получения точных размеров шпоночного паза.
Известны способы электромеханической обработки деталей машин на металлорежущих станках (Яковлев С.А. Влияние электрофизических параметров на электромеханическую обработку деталей машин: монография / С.А. Яковлев. - Ульяновск : УВАУ ГА (И), 2014. - 129 с.) при которых через зону контакта деформирующего электрод-инструмента (ролика или пластины) и детали проходит ток большой плотности (108-109 А/м2) и низкого (1-6 В) напряжения, вследствие чего на контактирующей поверхности изделия выделяется большое количество тепла, происходят высокоскоростной нагрев локального микрообъема поверхности с одновременным его пластическим деформированием и последующее интенсивное охлаждение за счет отвода тепла внутрь детали, что приводит к повышению твердости, прочности и износостойкости.
Однако данные способы не позволяют обеспечить нужное соединение шпонки на валу.
Известен способ упрочнения деталей из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей (Патент №2270259 принят за прототип), включающий упрочнение путем кратковременного высокотемпературного воздействии тока силой 16 кА с нанесением на поверхность детали пятен контакта в шахматном порядке или по линиям армирования.
В результате применения этого способа формируются точечные упрочненные участки, что повышает износостойкость деталей, не требуется дальнейшей механической обработки и расхода дополнительных материалов.
Однако данный способ не применим для получения шпоночных соединений на валах.
Известен способ получения шпоночного соединения на валах, включающий установку шпонки в шпоночный паз вала с зазором, нагрев шпоночного паза электродом-инструментом для электромеханической обработки и пластическую деформацию металла (патент РФ №2713887 - принят за прототип), отличающийся тем, что электрод-инструмент устанавливают вертикально и перемещают вдоль шпоночного паза по его поверхности на расстоянии 0,3…1,5 мм от края паза с обеспечением осадки и раздачи металла вала в сторону паза, при этом раздача металла ограничена шпонкой.
При обработке по данному способу происходит образование плотного соединения шпонки со шпоночным пазом за счет пластической деформации и перераспределения металла с одновременным упрочнением боковой поверхности шпоночного паза твердостью до 9 ГПа.
Недостатком такого способа является необходимость применения специального станочного оборудования или приспособлений, обеспечивающих равномерное перемещение с определенной скоростью электрод-инструмента вдоль шпоночного паза. Еще одним недостатком является необходимость применения больших токов и усилий прижатия инструмента к детали для эффективной осадки и раздачи металла в сторону паза. Применение больших токов при непрерывной электромеханической обработке вдоль шпоночного паза приводит к значительному нагреву вала и снижению его способности охлаждать нагретые до аустенитного состояния объемы металла, что может привести к короблению валов небольших размеров и уменьшению упрочняющего эффекта
Достигаемый технический результат по заявленному изобретению -это упрощение способа и повышение эффективности получения плотного шпоночного соединения на валах с одновременным упрочнением боковой поверхности шпоночного паза за счет перераспределения металла применением точечной электромеханической обработки с использованием шпонки, установленной в шпоночный паз.
Указанный технический результат достигается за счет того, что обработку проводят прерывисто точками (участками) округлой формы площадью 3…80 мм2, электрод-инструмент устанавливают сверху под углом 15…55° к вертикальной плоскости на расстоянии 1…2,5 мм от края паза, причем первую точку обрабатывают в середине шпоночного паза, вторую точку обрабатывают в начале шпоночного паза, после чего следующие точки обрабатывают в обратноступенчатом порядке в сторону конца шпоночного паза с определенным шагом, обеспечивающим расстояние межу точками 0…10 мм.
На фиг. 1 представлена схема установки шпонки в шпоночном пазу. Шпонка 2 устанавливается на дно шпоночного паза вала 1 и прижимается к одной из боковых поверхностей шпоночного паза, образуя зазор. Величина зазора может составлять десятки микрометров, для изношенных шпоночных пазов величина зазора может достигать до 2 мм.
На фиг. 2 представлена схема получения шпоночного соединения на валах. Способ осуществляется следующим образом. На специальной оправке (не показана) крепится инструмент 5 для электромеханической обработки шпоночного паза. Инструмент при обработке прижимается сверху под углом 15…55° к вертикальной плоскости на расстоянии 1…2,5 мм от края паза вала 1 с усилием Р.
Инструмент для электромеханической обработки 5 подсоединен с помощью токоподводящих кабелей 4 к источнику питания - силовому модулю для ЭМО 3, образуя с деталью общую электрическую цепь. При кратковременном замыкании электрической цепи происходит мгновенный нагрев (током до 5000 А) в месте контакта инструмента 5 с поверхностью шпоночного паза выше температуры выше фазовых превращений и механическое воздействие этим инструментом находящимся сверху под углом 15…55° к вертикальной плоскости с усилием Р. Это позволяет инструменту 5 в горячем состоянии более эффективно осаживать поверхность шпоночного паза с раздачей в сторону шпоночного паза. Деформация металла в сторону шпоночного паза ограничивается наличием шпонки.
При выключении электрического тока источник термомеханического воздействия устраняется, что приводит к последующему быстрому охлаждению нагретых участков вглубь детали за счет ее массы, в результате чего происходит упрочнение поверхностного слоя боковой поверхности шпоночного паза. После этого инструмент для электромеханической обработки 5 перемещается в следующую точку (участок).
На фиг. 3 представлен вид сверху шпоночного соединения со схематической последовательностью нанесения точек (участков) вдоль шпоночного паза. Первую точку обрабатывают в центре шпоночного паза, вторую точку обрабатывают в начале шпоночного паза, после чего следующие точки (3, 4, 5…n) обрабатывают в обратноступенчатом порядке в сторону конца шпоночного паза с определенным шагом, обеспечивающим расстояние s межу точками 0…10 мм. Количество точек зависит от длины шпоночного паза, размеров точек и расстояний s между ними.
Величина площади точки (участка) округлой формы в пределах 4…80 мм2 является отдельным вопросом и зависит размеров вала и шпонки, величины предварительного зазора шпоночного соединения, требований эксплуатации и других факторов.
Расположение электрод-инструмента сверху под углом 15…55° к вертикальной плоскости обеспечивает оптимальное увеличение составляющей силы сдвига нагретых объемов металла в сторону шпоночного паза. Это позволяет получать качественные шпоночные соединения без использования больших электрических токов и усилий прижатия инструмента к детали.
Начальная обработка в участке 1 позволяет надежно зафиксировать шпонку по противоположному краю шпоночного паза. Последующая обработка шпоночного паза в обратноступенчатом порядке в сторону конца паза с определенным шагом позволяет меньше нагревать вал.
Сила тока и время его включения, усилие прижатия инструмента Р к детали, угол прижатия инструмента к вертикальной плоскости, расстояние от края паза до инструмента, расстояние между точками s вдоль шпоночного паза, материал и форма инструмента принимаются исходя из задач и требований технологического процесса.
При обработке по данному способу в определенных участках происходит образование плотного соединения шпонки со шпоночным пазом за счет пластической деформации и перераспределения металла с одновременным упрочнением боковой поверхности шпоночного паза твердостью до 9 ГПа, упрощается способ и повышается эффективность, снижается энергоемкость процесса электромеханической обработки за счет применения меньшего тока и усилия прижатия инструмента к детали.
Claims (1)
- Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой поверхности детали с образованием зон упрочнения в виде пятен, включающий установку шпонки в шпоночный паз вала с зазором, нагрев шпоночного паза электродом-инструментом для электромеханической обработки и пластическую деформацию металла с обеспечением осадки и раздачи металла вала в сторону паза, когда раздача металла ограничена шпонкой, отличающийся тем, что обработку проводят прерывисто точками или участками округлой формы площадью 3…80 мм2, электрод-инструмент устанавливают сверху под углом 15…55° к вертикальной плоскости на расстоянии 1…2,5 мм от края паза, причем первую точку обрабатывают в середине шпоночного паза, вторую точку обрабатывают в начале шпоночного паза, после чего следующие точки обрабатывают в обратноступенчатом порядке в сторону конца шпоночного паза с определенным шагом, обеспечивающим расстояние межу точками 0…10 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021109366A RU2766098C1 (ru) | 2021-04-05 | 2021-04-05 | Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021109366A RU2766098C1 (ru) | 2021-04-05 | 2021-04-05 | Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2766098C1 true RU2766098C1 (ru) | 2022-02-07 |
Family
ID=80214869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021109366A RU2766098C1 (ru) | 2021-04-05 | 2021-04-05 | Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2766098C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1128298C (zh) * | 2000-01-20 | 2003-11-19 | 左学禹 | 一种内插键块连接结构 |
| RU2350439C2 (ru) * | 2007-02-01 | 2009-03-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГОУ ВПО МГАУ) | Способ обработки детали со шпоночным пазом |
| RU2363738C2 (ru) * | 2007-02-01 | 2009-08-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГОУ ВПО МГАУ) | Способ изготовления деталей со шпоночным пазом |
| RU2713887C1 (ru) * | 2019-04-24 | 2020-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" | Способ получения шпоночного соединения на валах |
-
2021
- 2021-04-05 RU RU2021109366A patent/RU2766098C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1128298C (zh) * | 2000-01-20 | 2003-11-19 | 左学禹 | 一种内插键块连接结构 |
| RU2350439C2 (ru) * | 2007-02-01 | 2009-03-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГОУ ВПО МГАУ) | Способ обработки детали со шпоночным пазом |
| RU2363738C2 (ru) * | 2007-02-01 | 2009-08-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина (ФГОУ ВПО МГАУ) | Способ изготовления деталей со шпоночным пазом |
| RU2713887C1 (ru) * | 2019-04-24 | 2020-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" | Способ получения шпоночного соединения на валах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2713887C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения на валах | |
| US10584395B2 (en) | Producing a partially hardened formed part | |
| EP3117014B1 (en) | Method and system for laser hardening of a surface of a workpiece | |
| US4808791A (en) | Method for processing large cast iron dies, particularly for vehicle sheet-metal pressing, and the apparatus for its implementation | |
| EP3004402B1 (en) | Heating method, heating apparatus, and hot press molding method for plate workpiece | |
| JP2011136342A (ja) | 加熱装置及び加熱方法 | |
| JPH02267224A (ja) | ギア歯の誘導加熱の方法と装置 | |
| RU2766098C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой | |
| RU2766097C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения на валах точечной электромеханической обработкой | |
| JPS6293028A (ja) | レ−ザによる板材の曲げ加工方法 | |
| RU2713890C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения на валах | |
| RU2749648C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения на валах | |
| RU2749704C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения на валах | |
| RU2611000C2 (ru) | Способ восстановления износа боковых поверхностей шлицев | |
| JP5179203B2 (ja) | 筒形金属部材用熱処理装置 | |
| JP6229223B2 (ja) | 薄肉立体形状体の製造方法 | |
| RU2350440C2 (ru) | Способ изготовления деталей со шпоночным пазом | |
| Edwardson et al. | Generation of 3D shapes using a laser forming technique | |
| RU2793689C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения | |
| RU2457258C1 (ru) | Способ электромеханической обработки деталей машин | |
| RU2350439C2 (ru) | Способ обработки детали со шпоночным пазом | |
| CN114085957A (zh) | 一种机器人跟进式激光淬火方法 | |
| RU2793665C1 (ru) | Способ получения шпоночного соединения | |
| CN110576161B (zh) | 激光制造与再制造结晶器铜板变形控制方法 | |
| RU2248266C2 (ru) | Способ формирования микрорельефа поверхности изделий |