совершенствование технологии изготовления
тяжелонагруженных резьбовых деталей
Киричек
А.В., Афонин А.Н., Зайцев А.Н., Кульков И.Б.
(МИ ВлГУ, г. Муром, РФ)
The given article deals with the technology of producing thread surfaces increasing their quality due to cutting threads on preliminary hardened workpieces and using the method of static-pulse processing (SPP).
В состав многих современных машин и механизмов, в частности транспортных и строительных, входят тяжелонагруженные резьбовые детали. К ним относятся детали, имеющие как ходовые резьбы (детали силовых винтовых передач), так и крепежные (например, болты башмачного узла гусениц тяжелых промышленных тракторов). Качество данных деталей во многом зависит от качества изготовления резьбовых поверхностей. Известно, что максимальная статическая и усталостная прочность обеспечивается технологически, за счет изготовления резьб пластическим деформированием методом накатывания. Однако, традиционная область применения резьбонакатывания ограничена термически не упрочненными материалами, что не всегда обеспечивает требуемое для тяжелонагруженных ходовых и крепежных резьб упрочнение.
Повысить степень упрочнения резьбовых поверхностей можно, накатывая резьбы на предварительно термически упрочненных заготовках. В настоящее время резьбонакатывание на термоупрочненных заготовках практически не используется вследствие недостаточной стойкости инструмента. Повысить стойкость резьбонакатного инструмента, и, тем самым, сделать накатывание резьб на предварительно упрочненных заготовках экономически целесообразным, можно, обеспечив равномерное нагружение витков резьбонакатного инструмента в процессе формирования резьбового профиля. При накатывании резьб с осевой подачей, например аксиальными резьбонакатными головками, этого можно добиться выбором рациональной формы заборной части резьбонакатных роликов [2]. Выполнение образующей заборной части по кривой, обеспечивающей стабилизацию мгновенной площади пятна контакта инструмента и заготовки, позволяет повысить стойкость инструмента при накатывании резьб на заготовках твердостью HRCэ 35…45 в 1,5…2 раза. При этом статическая прочность, например, болтов башмачного узла гусениц тяжелых промышленных тракторов, закаленных до твердости HRCэ 36…43, с резьбой, накатанной после термообработки, в 1,6 раза выше, чем таких же болтов с резьбой, накатанной до термообработки.
Значительная глубина упрочнения (в некоторых случаях 8…10 мм и более) может быть достигнута применением нового, перспективного способа обработки поверхностным пластическим деформированием - статико-импульсной обработки (СИО) [1, 3]. СИО осуществляется в условиях сочетания периодического динамического и постоянного статического воздействия деформирующего инструмента на обрабатываемую поверхность. Динамическое (ударное) воздействие позволяет создавать большие напряжения в пятне контакта инструмента и заготовки при сравнительно небольшой затраченной мощности, а статический поджим способствует более эффективной передаче ударного импульса в обрабатываемую поверхность. Сравнение резьбовых профилей, полученных СИО и накатанных аксиальной резьбонакатной головкой [4], показывает, что СИО обеспечивает глубину упрочнения в 2…3 раза выше, чем традиционное накатывание (рис.1).
Рисунок 1- Степень упрочнения поверхностного слоя витков резьбы (s = 2,5 мм, заготовки из стали 40Х с исходной твердостью HVисх 270…280 (прокат в состоянии поставки)):
а - накатанной аксиальной резьбонакатной головкой; б - полученной СИО
Таким образом, повышение стойкости резьбонакатного инструмента путем совершенствования методики профилирования его заборной части и применение СИО для получения резьб и профилей, позволяет значительно повысить прочностные характеристики тяжелонагруженных резьбовых деталей.
Исследования проводились при поддержке гранта Министерства образования РФ.
Литература
1. Киричек А.В., Афонин А.Н., Зайцев А.Н. Статико-импульсная обработка резьб и профилей.// Известия Тульского государственного университета. 2000, Вып. 6. - с. 81 - 96.
2. Киричек А.В., Кульков И.Б., Афонин А.Н. Расчет профиля заборной части резьбонакатного инструмента // СТИН, 2000, №8, - с. 20-25.
3. Киричек А. В., Лазуткин А. Г., Соловьев Д. Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации. // СТИН, 1999, №6. – с. 20 –24.
4. Сравнение твердости резьбовых профилей, полученных пластическим деформированием различными методами. Бушенин Д. В., Киричек А. В., Афонин А. Н., Кульков И. Б. // Вестник машиностроения, 1999, №10, - с. 40-43.