СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ШЛИЦЕВЫХ И ЗУБЧАТЫХ ПРОФИЛЕЙ НА ВАЛАХ Российский патент 2020 года по МПК B21H5/00 B23F17/00 B23P6/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для восстановления изношенных шлицевых и зубчатых профилей на валах.

Известен способ продольного многопроходного восстановления шлицевых и зубчатых профилей на изношенных валах [Патент RU №2468880, опубл. 10.12.2012. «Способ продольного многопроходного восстановления шлицевых и зубчатых профилей на изношенных валах»], включающий высверливание цилиндрического отверстия, ось которого совпадает с геометрической осью заготовки в зависимости от величины суммарного объема деформируемого материала, его физико-механических свойств, рабочего профиля ролика и скорости деформирования, перемещение металла из нижележащих слоев вала передвижением рабочего инструмента в осевом отверстии вала с последующими формирующим и калибрующим проходами накатной роликовой головки по шлицевому или зубчатому профилю.

Недостатками данного способа являются: большие осевые усилия на рабочий инструмент, ускоренный его износ и даже поломка и потребность в мощном технологическом оборудовании.

Технический результат заявленного изобретения - снижение осевых усилий на деформирование, повышение стойкости инструмента, применение стандартного технологического оборудования.

Указанный технический результат достигается тем, что после высверливания отверстия заготовку нагревают до ковочных температур, а на рабочий инструмент, одновременно с его перемещением вдоль отверстия, накладывают осевые ультразвуковые колебания.

Однако при реализации данного способа требуются большие осевые усилия на рабочий инструмент, что влечет ускоренный его износ, а также вызывает потребность в мощном технологическом оборудовании.

На фиг. 1 представлена оправка с рабочим инструментом, на фиг. 2 - процесс подъема рабочего профиля детали, на фиг. 3 - общий вид накатной головки.

Способ реализуется устройством, состоящим из рабочего инструмента 1 с тороидальной контактирующей поверхностью 2, установленный на оправке 3, которая соединена соосно с ультразвуковым магнитострикционным преобразователем, а так же устройством, состоящим из накатной головки 4, размещенных в нем роликов 5 на опорных кольцах 6. Ролики 5 установлены с возможностью вращения на опорных кольцах 6, а их сопрягаемые поверхности выполнены по сферам одного радиуса, причем опорные кольца зафиксированы на осях 7 в ползунах 8. С помощью клиньев 9, установленных между накатной головкой и ползунами, ролики 5 подаются в радиальном направлении под каждый прямой ход накатной головки 4. Длину хода контролируют с помощью переключателей 10 и 11, закрепленных на штанге 12. С переключателем 10 взаимодействует флажок 13, неподвижно закрепленный на корпусе накатной головки 4. С переключателем 11 взаимодействует флажок 15, закрепленный на корпусе накатной головки 4 с возможностью установочного перемещения.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно, разогретый до ковочных температур вал 14 с осевым отверстием и изношенным профилем располагают соосно с оправкой 3, установленным на ней инструментом 1 с тороидальной контактирующей поверхностью. В момент начала перемещения инструмента вдоль отверстия на него накладывают осевые ультразвуковые колебания с амплитудой, равной 20-26 мкм, и частотой, равной 20-22 кГц. Передвигаясь вдоль отверстия с натягом, инструмент перемещает металл для компенсации износа шлицевого или зубчатого профиля из нижележащих слоев, деформирует «раздает» осевое отверстие вала, поднимая изношенный профиль. Причем внешний диаметр d_тор тороидальной поверхности определяют исходя из условного равенства деформируемого объема в осевом отверстии и объема суммарного износа профиля подлежащего восстановлению материала вала, его физико-механических свойств, рабочего профиля шлиц.

Далее вал 14 с поднятым профилем располагают концентрично накатной головке 4 так, что ролики 5 охватывают заготовку и деформируют ее с усилием при каждом прямом проходе. В процессе деформирования вала 14 ролики 5 вращаются на опорных кольцах 6, неподвижно установленных на осях 7, а сферические сопрягаемые поверхности роликов с опорными кольцами обеспечивают их самоцентрирование.

Первый прямой ход накатной головки 4 с роликами 5 осуществляют на длину от переключателя 10 до переключателя 11, закрепленных на штанге 12. С переключателем 10 взаимодействует неподвижный флажок 13, жестко закрепленный на корпусе накатной головки 4. При достижении флажком 15 переключателя 11 подается сигнал на реверс накатной головки 4 и она совершает обратный ход в исходное положение до переключателя 10. Затем, с помощью клиньев 9, воздействующих на ползуны 8, осуществляют радиальное перемещение роликов 5 под второй прямой ход и перемещают флажок 15 в направлении прямого хода на необходимую величину. Далее выполняют второй прямой ход накатной головки 4 с роликами 5 до переключателя 11, подающего сигнал на реверс для ее возврата в исходное положение до переключателя 10. После завершения нескольких прямых ходов накатной головки 4 получают накатанный профиль необходимой формы.

Предлагаемый способ позволяет снизить осевые усилия на деформирование, повысить стойкость инструмента, использовать стандартное технологическое оборудование.

Изобретение относится к восстановлению изношенных шлицевых и зубчатых профилей на валах. Осуществляют высверливание цилиндрического отверстия, ось которого совпадает с геометрической осью заготовки. Нагревают заготовку до ковочных температур. Осуществляют перемещение металла из нижележащих слоев вала путем передвижения рабочего инструмента в осевом отверстии вала. На рабочий инструмент, одновременно с его перемещением вдоль отверстия, накладывают осевые ультразвуковые колебания. Осуществляют накатку роликовой головкой профиля вала. В результате повышается стойкость инструмента. 3 ил.

Способ восстановления изношенных шлицевых и зубчатых профилей на валах, включающий высверливание цилиндрического отверстия, ось которого совпадает с геометрической осью вала, перемещение металла из нижележащих слоев вала путем передвижения рабочего инструмента в осевом отверстии вала с последующими формирующим и калибрующим проходами накатной роликовой головки по профилю вала, при этом высверливание цилиндрического отверстия осуществляют с учетом величины суммарного объема деформируемого материала, его физико-механических свойств, рабочего профиля ролика и скорости деформирования, отличающийся тем, что после высверливания отверстия вал нагревают до ковочных температур, а на рабочий инструмент, одновременно с его перемещением вдоль отверстия, накладывают осевые ультразвуковые колебания.