Способ индукционной закалки деталей типа шестерен и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к термообработке деталей с зубчатой поверхностью индукционными токами. Способ и устройство позволяют повысить качество получаемых изделий за счет того, что в процессе .нагрева деталей до температур закалки производят принудительное сближение вершин зубьев:; с помощью устройства для создания нагрузки. В конце процесса разгрузочное устройство снимает нагрузку. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10 (594 С 21 0 1 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3800574/25-27 (22) 09.10.84 (46) 07.11.86. Бюл. У 41 (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина и Минский дважды ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции автомобильный завод (72) В.И. Сивак, Ю.И. Шумаков, З.В. Богатырева,. П.С. Гурченко, Н.Ф. Андрющенко и В.М. Быков (53) 621.984(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 926033, кл. С 21 D 1/10, 1980. (54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ 3А1(АЛ1(И ДЕТАЛЕЙ ТИПА ШЕСТЕРЕН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к термообработке деталей с зубчатой поверхностью индукционными токами. Способ и устройство позволяют повысить качество получаемых изделий эа счет того, что в процессе, нагрева деталей до температур закалки производят принудительное сближение вершин зубьев с помощью устройства для создания нагрузки. В конце процесса разгрузочное устройство снимает нагрузку. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1 13686

Изобретение относится к индукционному нагреву, а именно к способам и устройствам для термообработки деталей с использованием нагрева индукционными токами, и может быть использовано для поверхностного упрочнения шестерен с внутренними зубьями.

Целью изобретения является повышение качества получаемых изделий путем устранения коробления зубьев. !О

На фиг. 1 представлено предлагае,мое устройство, общий вид; на фиг.2циклограмма длины общей нормали шестерен до и после ее термической обработки; на фиг. 3 — устройство, 15 вид сбоку; на фиг. 4 — зона распорного валика, сечение.

Способ индукционной закалки дета- лей типа шестерен заключается в последовательном нагреве и охлаждении участков зубчатой поверхности венца между вершинами соседних зубьев,при этом при нагреве до температур закалки производят принудительное сближение вершин соседних зубьев на вели- 2S чину, равную величине остаточного расхождения зубьев в свободном состоянии на участке начала процесса.

Способ опробован на шестернях с внутренними зубьями, у которых: модуль зацепления 5 мм; число зубьев

61; длина зуба 90 мм; наружный диаметр 347 мм.

Исследование величины термического коробления шестерен при их закалке в свободном и нагруженном состоянии проводят путем измерения длины общей нормали на всех зубьях.

На фиг. 2 представлены циклограммы длины общей нормали шестерни до Ng (о-о-о) и после (ЖЭ-Ф) ее термической обработки в свободном состоянии.

Замер длины общей нормали, ссответствующий первому номеру циклограммы, относится к расстоянию между первым и восьмым зубом. Замер, соответствующий второму номеру, относится к расстоянию между вторым и девятым зубом и так далее. Анализ данных, приведенных на фиг. 2, позволяет эа- у ключить, что в результате поочередной закалки участков зубчатой поверхности, заключенных между верн йнами зубьев, средняя длина общей нормали уменьшается за счет увеличения толщины зубьев при их закалке. Кроме того, наблюдается увеличение длины общей нормали на первом зубе и уменьшение этого параметра на следующем зубе из-за наклона первого зуба в сторону, противоположную наклону всех остальных зубьев.

Устройство индукционной закалки деталей типа шестерен состоит из станины 1, к которой с помощью шарнира 2 присоединена рама 3. На раме

3 установлены электродвигатель 4, редуктор 5 с выходным валом 6, связанный с электродвигателем 4 ременной передачей 7, червячный редуктор

8 с выходным валом 9, опорные шестерни 10 и 11, стойка 12, шарнирно связанная с пневмоцилиндром 13, на шток которого насажен наконечник 14.

На опорных шестернях 10 и 11 установлена обойма 15 с зубчатым венцом, вокруг отверстия которой в пазах размещены распорные валики 16, жестко соединенные с зубчатыми секторами 17, которые вхсдят в зацепление с поворотным кольцом 18, подпружиненным с помощью пруди 19. Для ограничения угла поворота поворотного кольца 18 на нем имеется паз, в который входят ограничительный палец

20, закрепленный в теле зубчатой обоймы 15. На поворотном кольце 18 жестко закреплен упорный палец 21, а на торцовой плоскости зубчатой обоймы 15 установлен кронштейн с элементом 22 в виде пальца ориентации обрабатываемой детали. Охлаждающее устройство 23 и индуктор 24 закреплены на станине 1. На выходной вал 6 насажен кулачок 25, который опирается на ролик 26, установленный на станине 1. Индуктирующий провод индуктора 24 ориентирован параллельно рбразующей зубчатой поверхности обрабатываемой детали, в данном случае шестерни, обозначенной позицией 27.

Передаточное отношение привода от вала электродвигателя 4 до центральной оси обрабатываемой шестерни

27 равно. передаточному отношению от вала электродвигателя 4 до вала кулачка 25, умноженному на число зубьев обрабатываемой шестерни 27. Диаметр поперечного сечения индуктирующего провода индуктора 24 составляет

0,4-0,6 моцуля шестерни 27. Компановка устройства выбрана такой,что плоскость, проходящая через ось шарнира 2 и ось индуктирующего провода индуктора

24, расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось индуктие .s 0,5kr, 50

3 1268 рующего провода и центральную ось обрабатываемой шестерни 27. При этом шестерня 27 должна находиться в своем крайнем верхнем положении.

Устройство работает следующим образом.

С помощью пневмоцилиндра 13 посредством вилкообразного наконечника

14, упирающегося в упорный палец 21, поворачивают на некоторый угол пово- 1р ротное кольцо 18, которое осуществляет синхронный поворот всех распорных валиков 16 посредством зубчатых секторов 17 ° При этом увеличивается расстояние от эксцентрических поверхнос- 15 тей распорных валиков 16 до центральной оси зубчатой обоймы 15. После этого элемент 22 устанавливают в контролирующее положение. В центральную полость зубчатой обоймы 15 помещают 2п обрабатываемую шестерню 27 таким образом, чтобы элемент 22 вошел между двумя ее зубьями. Зта операция обеспечивает правильное расположение обрабатываемой шестерни 27 относитель- 25 но индуктора 24. После этогс пневмоцилиндр 13 включают на обратный ход, отводя его в сторону и фиксируют в таком положении. Затем выводят за пределы торцовой поверхности обрабатываемой шестерни 27 элемент 22. Под действием пружин поворотного кольца

18 распорные валики 16 зажимают с наперед заданной нагрузкой обрабатываемую шестерню 27. Причем величина этой нагрузки изменяется незначительно при отклонениях размеров наружного диаметра обрабатываемой шестерни от своего номинального значения, если эти отклонения составляют десятые 4О доли миллиметра. Постоянство нагрузки достигается тем, что рабочий профиль эксцентрических поверхностей построен с нарушением условия самоторможения, которое может быть представлено неравенством где е — эксцентриситет;

r — - радиус рабочего профиля в точке контакта;

k — - коэффициент трения.

В указанном неравенстве коэффициент 0 5 взят для гарантированного обеспечения условия самоторможения, хотя теоретически этот коэффициент равен единице.

624 4

Для гарантированного обеспечения нарушения условия самоторможения примем, чтобы эксцентриситет е был больше 1,5-2 kr.

Выбрать большее значение эксцентриситета нецелесообразно, так как при этом вырастут нагрузки на распорные валики, зубчатые секторы, поворотное кольцо и пружины. Учитывая,,что коэффициент k для случая контакта стальных поверхностей лежит в пределах 0,1-0, 15, можно рекомендовать выбор отношения эксцентриситета е к радиусам r, равным 0,15-0,30.

После нагружения шестерни 27 включают электродвигатель 4, подают высокочастотный ток на индуктор 24, закалочную жидкость в охлаждающее устройство 23 и производят поочередную закалку всех участков зубчатой поверхности, заключенных между вершинами соседних зубьев. Затем отключают высокочастотный ток и останавливают электродвигатель 4 в тот момент, когда рама 3 занимает свое крайнее нижнее положение. Отключают также поступление закалочной жидкости в охлаждающее устройство 23. После этого с помощью пневмоцилиндра 13 высвобождают обработанную шестерню 27 из распорных валиков 16 и повторяют процесс термообработки со следующей шестерней.

Формула изобретения

1. Способ индукционной закалки деталей типа шестерен, заключающийся в последовательном нагреве и охлаждении участков зубчатой поверхности венца между вершинами соседних зубьев, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, при нагреве до температур закалки производят принудитель-. ное сближение вершин соседних зубьев на величину, равную величие остаточного расхождения зубьев в свободном соСтоянии на участке начала процесса.

2. Устройство для индукционной закалки деталей типа шестерен, содержащее станину с размещенными над ней индуктором, охлаждающим устройством, шарнирно закрепленной рамой с опорными шестернями, электропривод с двумя выходными валами, один из которых связан с одной из опорных шестерен, а другой - с кулачком, закрепленным

5 1268624 Ь

1 на станине, о т л и ч а ю ш е е с я поворота вокруг их осей, а также тем, что.оно снабжено механизмом соз- кронштейнами с элементом ориентации дания нагрузки, связанным с опорными обрабатываемой детали, при этом отношестернями и механизмом разгрузки ме шение величины эксцентриситета рабоханиэм создания нагрузки выполне" в чей поверхности валиков к величине виде обоймы с зубчатым венцом и рас- радиусов их рабочих поверхностей наположенными в ее пазах распорными ходится в диапазоне 0,15-0,30, а мехаваликами с эксцентричными участками низм разгрузки выпслнен в виде смоннерабочей поверхности и концентри- тированного на стойке силового цическими участками рабочей поверхнос- 10 линдра, шток которого снабжен вилкоти, валики установлены с возможностью образным наконечником.

11! 268624

47

1 268624

Фиг. 4

Составитель В. Бещеков

Редактор Г. Волкова Техред А.Кравчук Корректор. Т.Колб

» «»» «»»мюы »

Заказ 5996/26 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4