СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОСА БОКОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ШЛИЦЕВ
METHOD FOR RECOVERY OF WEAR-OUT OF SIDE SURFACES OF SPLINES

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к методам восстановления электромеханической обработкой (ЭМО) деталей машин, направлено на совершенствование методов восстановления изношенных боковых поверхностей шлицев шлицевых валов и втулок и может применяться в условиях ремонтного производства.
Известны способы восстановления изношенных боковых поверхностей шлицев шлицевых валов и втулок (Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов и др. / Под ред. В.В. Курчаткина. - М.: Колос, 2000. - 776 с.) путем различных методов наплавок или комбинированием их с одновременной осадкой. Недостатками этих способов являются: низкая производительность, сложность процесса и большие затраты энергии и компонентов, большое термическое влияние на деталь, что приводит к значительным деформациям изделий, необходимость применения дополнительных методов механической обработки.
Известны способы пластического деформирования (см. там же) путем осадки и раздачи с одновременным или последующим калиброванием. Недостатками этих способов являются: необходимость предварительного отжига или нормализации изделий, обязательное применение мощного прессового оборудования, необходимость последующей закалки до необходимой твердости, сложность процесса.
Известен способ восстановления поверхностей деталей машин (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. - 3-e изд. М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.) посредством электромеханической высадки и последующего электромеханического сглаживания. В процессе обработки этим способом через место контакта инструмента с изделием проходит ток большой силы и низкого напряжения, вследствие чего поверхность изделия на этом участке подвергается сильному нагреву, под давлением инструмента деформируется, а поверхностный слой металла упрочняется. Этот способ существенно изменяет физико-механические свойства поверхностного слоя и позволяет повысить эксплуатационные характеристики изделия.
Однако данный способ не применим для восстановления бокового износа шлицев шлицевых валов и втулок.
Известен способ восстановления изношенных боковых поверхностей шлицев, включающий их нагрев двумя электрод-инструментами и раздачу третьим инструментом (патент РФ №2530924 - принят за прототип), в котором нагрев боковых поверхностей шлица осуществляют двумя электрод-инструментами для электромеханической обработки, а раздачу его - третьим инструментом, подаваемым сверху, при этом упомянутые электрод-инструменты располагают на одной линии и прижимают к боковым поверхностям шлицев с усилиями, подобранными из условия их смещения в обратную сторону на величину износа при раздаче, при этом электрод-инструменты и деформирующий инструмент перемещают вместе с одинаковой скоростью.
Данный способ восстановления износа боковых поверхностей шлицев применим только для шлицевых валов и технологически не может применяться для шлицевых втулок. Восстановление по данному способу боковых поверхностей шлицев не обеспечивает требуемой точности их геометрии.
Достигаемый технический результат по заявленному изобретению - это восстановление износа боковых поверхностей шлицев шлицевых втулок с одновременным их упрочнением за счет перераспределения металла применением электромеханической обработки и калибрующей пластины.
Указанный технический результат достигается за счет того, что нагрев и раздача осуществляется электрод-инструментом для электромеханической обработки, движущимся вдоль шлица по его поверхности, причем деформация металла в сторону износа ограничивается наличием калиброванной пластины, имеющей возможность менять свои размеры по ширине шлицевого паза.
На чертеже схематично представлена схема восстановления шлица.
Способ осуществляется следующим образом.
На специальной оправке (не показана) крепится инструмент 6 для электромеханической обработки шлицев. Инструмент прижимается сверху шлицев вала или втулки 4 с усилием Р и перемещается вдоль шлица со скоростью ν.
Инструмент для электромеханической обработки 6 подсоединен с помощью токоподводящих кабелей 2 и 3 к источнику питания для ЭМО 1, образуя с деталью общую электрическую цепь. При замыкании электрической цепи происходит мгновенный нагрев (током до 5000 А) в месте контакта инструмента 6 с поверхностью шлица выше температуры выше фазовых превращений и механическое воздействие этим инструментом с усилием Р. Это позволяет инструменту 6 в горячем состоянии осаживать поверхность шлица с раздачей. Деформация металла в сторону износа ограничивается наличием калиброванной пластины, имеющей возможность менять свои размеры по ширине шлицевого паза.
При движении инструмента вдоль шлица со скоростью ν источник термомеханического воздействия удаляется, что приводит к последующему охлаждению нагретых участков вглубь детали за счет ее массы, в результате чего происходит упрочнение поверхностного слоя боковых поверхностей шлицев. После восстановления износа боковой поверхности шлица калиброванная пластина уменьшается в размере по ширине шлицевого паза, что позволяет его убрать из шлицевого паза.
Сила тока, усилие прижатия инструмента Р к детали, скорость ν перемещения инструмента вдоль шлица, материал и форма инструмента принимаются исходя из задач и требований технологического процесса.
При обработке по данному способу происходит восстановление износа боковых поверхностей шлицев за счет перераспределения металла с одновременным их упрочнением твердостью до 9 ГПа.