Материалы и заготовки валов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТМС 101-115

101. Резка заготовок

Используют несколько методов:

а). на станках токарной группы (до D < 80 мм), точность 0,3... 0,8 мм. На фрезерно-отрезных станках (до D < 500 мм);

б). приводными ножовками (единичное и мелкосерийное производство) D < 300 ММ, о'резда = 1... 3,5 мм;

в). ленточными пилами. Недостатки - малый срок службы;

г). абразивными кругами. Используют для резки закалённых заготовок D < 50 мм;

д). прессоножницамиD = 10...70 мм;

е). приводными ножницами режут листовой и профильный прокат S до 20 мм;

ж). газовая резка. В основном для резки листового проката;

з). плазменно-дуговая резка;

и). специальные методы: анодно-механическая, электроискровая, электромеханическая, ультразвуковая, электронно-лучевая, лазерная. Используют, как правило, для резки труднообрабатываемых материалов; к) ударно-импульсный способ резки.

102. Некоторые требования к технологичности валов

К технологичности валов предъявляются некоторые специфические требовании/

1. Перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными ')ю и.нію тн,-, уменьшить объём механической обработки при их изготовлении и сокра і и 11. оі чоцы металла. По этой причине конструкция вала с канавками и пружинными кощ.цнми ікшо технологична конструкции вала с буртами.

2. Длины ступеней валов желательно проектировать равными или кра і ними днши короткой ступени, если токарная обработка валов будет осуществляться на многорезцовых станках. Такая конструкция позволяет упростить настройку резцов и сократить их холостые перемещения.

У Шлицевые и резьбовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки на валу необходимо задавать одной ширины, что позволит прорезать их одним резцом.

4. Валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий резко снижает технологичность вала. В таких случаях принято удлинять заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.

103. Материалы и заготовки валов

Валы, в основном, изготовляют из конструкционных и легированных сталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений, а также повышенной износостойкости. Этим требованиям, в определённой степени, отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Г, 40ХН и др. Достаточно редко валы отливают из чугуна. В технических требованиях на изготовление валов, прежде всего, указываются твёрдость материала или необходимость соответствующей термической обработки. Если значение твёрдости не превышает НВ 200...230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твёрдость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твёрдость HRC 48...55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7... 1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способом можно достичь твёрдости HRC 55... 60. Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, её материалов, размера и конфигурации, а также от характера производства. Заготовки получают отрезкой от горячекатаных или холоднотянутых нормальных прутков и непосредственно подвергают механической обработке. Прокат круглого сечения поступает на машиностроительные заводы в виде многометровых прутков, из которых в заготовительных цехах нарезаются заготовки необходимой длины. В наибольшей мере указанным требованиям отвечают отрезные круглопильные станки, применяемые в серийном и массовом производствах. В качестве режущего инструмента в них применяются пильные диски, оснащённые сегментами из быстрорежущей стали. Таким диском можно разрезать прокат диаметром до 240 мм или пакет прутков меньшего диаметра. Торцы заготовок после отрезки имеют шероховатость Ra = 25 мкм. В мелкосерийном и единичном производствах применяются более простые, но менее производительные отрезные ножовочные станки. Тонкие ножовочные полотна дают узкий пропил, но вследствие малой жёсткостине обеспечивают высокой перпендикулярности торцов заготовок. Резка прутков и труб из высокотвёрдых, закалённых сталей наиболее эффективна на абразивно-отрезных станках, оснащённых тонкими, толщиной 3...6 мм абразивными кругами на бакелитовой или вулканитовой связках. Благодаря высокой скорости вращения, достигающей 80 м/с, круги быстро разрезают пруток, образуя ровный срез с шероховатостью Ra = 3,1...6,3 мкм. Во избежание пережога торцов зона резания обильно поливается охлаждающей жидкостью. В сравнении с перечисленными другие методы резки применяются реже. К ним относятся: резка на токарно-отрезных станках отрезными резцами, на фрезерных станках прорезными фрезами, резка фрикционными пилами. Фрикционная пила представляет собой тонкий стальной диск, которому сообщается скорость вращения выше 100 м/с. В месте контакта с заготовкой выделяющаяся вследствие трения теплота расплавляет металл прутка, что обеспечивает высокую производительность процесса. Однако оплавление торцов заготовок снижает их качество. К наиболее производительным методам относятся рубка прутков на прессах и резка ножницами. Существенным недостатком этих методов, ограничивающим их применение, является смятие концов заготовок. На машиностроительные заводы проказ поступает с заметными отклонениями от прямолинейности оси. Для устранения кривизны прутки перед резкой подвергают правке (рис. 5.4). Для этой цели служат правильно-калибровочные станки. Нарезанные заготовки перед началом обработки, а иногда и в процессе дальнейшей обработки также приходится подвергать правке. Такую правку обычно проводят на прессах.

Рис. 5.4. Схема правильно-рихтовочного устройства станка: 1 - пруток; 2 - ролик

Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также при изготовлении валов с небольшим количеством ступеней и незначительными перепадами их диаметров. В производстве с более значительным масштабом выпуска, а также при изготовлении валов более сложной конфигурации с большим количеством ступеней, значительно различающихся по диаметру, заготовки целесообразно получать методом пластической деформации. Эти методы (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка) позволяют получать заготовки по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали (рис.5.5), что значительно повышает производительность механической об работки и снижает металлоёмкость изделия. Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учётом технико-экономической целесообразности. С увеличением масштабов выпуска особое значение приобретают эффективность использования металлов и сокращение трудоёмкости механической обработки. Поэтому в крупносерийном и массовом производстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металлов от 0,7 и выше (отношение массы детали к норме расхода металла), доходящего в отдельных случаях до 0,95. Полые валы целесообразно изготавливать из труб.

Рис. 5.5. Заготовки, полученные различными методами:

а - штамповкой в штампах; б-штамповкой на горизонтально- ковочной машине; в - поперечно-винтовой прокаткой

104. Основные схемы базирования валов

Основными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек и торцы (рис. 5.6). Для установки заготовок используют патроны: I) самоцентрирующиеся двух-, трёх- и четырёхкулачковые, 2) магнитные. Часто за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих горцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на постоянных базах с установкой его в центрах. При этом может возникать погрешность базирования, влияющая на точность взаимного расположения шеек, равная величине несовпадения оси центровых отверстий и общей оси опорных шеек. Для исключения погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве технологической базы использовать торец заготовки.

Используются следующие центры: 1) вращающиеся центры; 2) плавающие центры; 3) рифлёные центры; 4) сферические центры; 5) задний срезанный центр и т.д.

Форма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Существует несколько типов центровых отверстий, из которых для валов чаще всего применяются три (см. таблицу)

Рис. 5.8. Установка вала в патроне LID < 4. Рис. 5.9. Установка вала в патроне с поджимом задним центром LID - 4... 10

Рис. 5.10 Установка вала в поводковом патроне и центрах LID - 4... 10

Рабочими участками являются конуса, которыми вал опирается на центры станка в процессе обработки. Цилиндрические участки диаметром d необходимы для предотвращения контакта вершин станочных центров с заготовкой. При обработке крупных, тяжёлых валов применяют усиленные станочные центры с углом конуса 75 или 90°. С соответствующими углами конусов выполняют и центровые отверстия валов. Предохранительный конус с углом 120° позволяет избежать случайных забоин на рабочем конусе в процессе межоперационного транспортирования вала. Валы с предохранительными конусами более ремонтопригодны. Использование центров в качестве установочных элементов предусматривает применение того или иного поводкового устройства, передающего крутящий момент заготовке. Такими устройствами являются поводковые патроны, хомутики и т.д. (рис. 5.7). Передача крутящего момента подаётся через палец-поводок (2), закрепленный в патроне (7), и хомутик (5), устанавливаемый на заготовке.

Рис. 5.7. Схема поводкового патрона.

Установка в цанговые патроны (подающие, зажимные) служит, как правило, для закрепления пруткового материала и инструмента с хвостовой частью. Установка в оправках (для полых валов) - жёстких, центрирующих (с постоянным диаметром) и разжимных.

Различают также поводковые оправки:

* жёсткие - конические, цилиндрические, поводковые.

* разжимные - кулачковые, самозажимные, с гофрированными втулками и др. Основные способы установки валов приведены на рис. 5.8-5.10.

При установке и обработке длинных заготовок валов, осей, стержней в качестве дополнительной опоры, повышающей жёсткость технологической системы, применяют люнеты. Люнеты используют при обработке заготовок с LID > 12... 15. Различают подвижные и неподвижные люнеты (рис. 5.11). Для облегчения условий труда при закреплении заготовок на станки используют механизированные приводы: пневматические, гидравлические, электрические и магнитные.

Рис. 5.11. Виды люнетов: а - неподвижный; б - подвижный.

105. Обработка валов на токарных станках

Мелкие ступенчатые валики диаметром до 25 мм и длиной до 150 мм обрабатываются на автоматах продольного точения, револьверных или токарных станках. Валы больших диаметров обрабатываются на токарных станках, токарных гидрокопировальпых или многорезцовых полуавтоматах. Последние используются для обработки жестких многоступенчатых валов при большом припуске на обработку.

В крупносерийном и массовом производствах обточка валов производится па вертикальных многопозиционных токарных многошпиндельных полуавтоматах моделей 1282, 1К282, 1А283 и других, на одношпиндельных многорезцовых полуавтоматах моделей 1А720, 1А730, 1721 и других и на токарных гидрокопировальных полуавтоматах 1712, 1722 и т. д. В среднесерийном и мелкосерийном производствах используются токарные станки, оснащенные гидрокопировальными суппортами и другими устройствами, ускоряющими работу путем уменьшения вспомогательного времени (например, копировальное приспособление В. К. Семинского для обработки ступенчатых валов). При обработке на полуавтоматах достигается 11 квалитет точности. Обработка па гидрокопировальном полуавтомате одним резцом часто оказывается более выгодной, чем на многорезцовом, так как время настройки гидрокопировального полуавтомата в 2--3 раза меньше, а обработка более точна, особенно при длинных ходах.

При обработке в центрах передний центр вращается вместе с деталью, не изнашиваясь, неподвижный задний центр изнашивается. Широкое распространение получили вращающиеся центры, хотя они менее жестки и виброустойчивы. Радиальное биение их не должно превышать 0,2 допуска на биение обработанной поверхности детали.

Для передачи крутящего момента от шпинделя на деталь применяются пальцевые поводковые патроны и хомутики, трехкулачковые патроны, быстрозажимные поводковые патроны с поворотными кулачками или поводковые утопающие передние центры.

При обработке длинных валов используются люнеты, повышающие жесткость заготовки при обработке в 8 -- 11 раз. Подвижные люнеты (двухкулачковые) перемещаются вместе с резцом, неподвижные (трехкулачковые) закреплены на станке и прохождения резца не допускают. Под люнет производится предварительная проточка опорной шейки на заготовке либо на заготовку надевается гильза, наружная поверхность которой служит опорной шейкой. Кулачки люнета могут быть скользящими бронзовыми или стальными роликовыми наконечниками. Иногда вместо роликов используются шарикоподшипники.

Для обработки жестких ступенчатых валов широко применяются токарные многорезцовые полуавтоматы. Характерной особенностью этих полуавтоматов является одновременная работа нескольких резцов, устанавливаемых в переднем и заднем суппортах. Резцы переднего суппорта выполняют продольное обтачивание, заднего -- протачивание канавок, подрезание торцов, уступов и снягие фасок. Конусные поверхности обрабатываются с помощью копирных линеек, установленных в переднем суппорте. Обработка длинных участков цилиндрических поверхностей валов производится одновременно несколькими резцами путем деления длинного участка на короткие составляющие. Пример наладки токарного многорезцового полуавтомата показан на рисунке 5.13.

Широкое применение для обработки ступенчатых валов на заводах автотракго-ростроения получили токарные гидрокопировальные полуавтоматы. На этих станках обработка производится резцами, установленными в верхнем продольном и в нижних поперечных суппортах. Продольное обтачивание заготовки осуществляется с помощью гидросуппорта, управляемого копиром или эталонной деталью. На этих станках может выполняться как черновое, так и чистовое точение валов по 8--10 квалитетам точности, в том числе и нежестких валов. В условиях серийного производства для обработки валов могут быть использованы станки с числовым программным управлением.

вал резьба заготовка шлифование токарный

106. Обработка различных конструктивных элементов валов

Фрезерование шпоночных пазов производится на универсальных горизонтально-фрезерных стайках дисковыми фрезами, если разрешаются радиусные вход и выход паза вала. Врезные шпоночные пазы под призматическую шпонку со скругленными концами фрезеруются на шпоночно-фрезерных станках моделей 692Д, 692А, ДФ-82 маятникозым способом концевой шпоночной фрезой. Они работают по полуавтоматическому циклу. При каждом ходе фреза заглубляется на 0,05--0,25 мм. В условиях мелкосерийного производства эти пазы фрезеруются на вертикально-фрезерных станках. В этом случае предварительно сверлится отверстие диаметром, равным ширине паза, для установки фрезы на заданную глубину. Фрезерование производится за один рабочий ход.

В сельскохозяйственном машиностроении широко применяются шлицевые соединения прямобочного и треугольного профиля. Шлицевые соединения прямобочного профиля могут центрироваться по наружному или внутреннему диаметру, а также по ширине шлицев. На валах после токарной обработки шлицевые зубья обычно образуются фрезерованием. Применяется также холодное накатывание (эвольвентный и треугольный профили). Технология изготовления зависит от способа центрирования и необходимости термической обработки. Шлицы валов с центрированием по внутреннему диаметру подвергаются следующей обработке. Сначала они фрезеруются с припуском на шлифование и канавки для выхода фасонного шлифовального крута. Затем, после термической обработки, производится чистовое шлифование боковых поверхностей и центрирующей поверхности внутреннего диаметра фасонным шлифовальным кругом.

Обработка валов с центрированием по наружному диаметру выполняется в такой последовательности. Шлицы фрезеруются с припуском под шлифование боковых поверхностей. После термической обработки производятся чистовое шлифование боковых поверхностей шлицев и чистовое наружное шлифование. Если шлицы не подвергаются термической обработке, то после чистового шлифования наружной поверхности производится только чистовое фрезерование шлицев. Шлицы обрабатываются па шлицефрезерных полуавтоматах моделей 5350, 5603, 5618А червячной фрезой за один или два рабочих хода в зависимости от глубины шлицев и требуемой точности. II мелкосерийном производстве применяется фрезерование шлицев на горизонтально-фрезерных станках шлицевыми дисковыми фрезами.

Шлифование шлицев выполняется на шлицешлифовальных полуавтоматах моделей 3450, 3451. При центрировании по внутреннему диаметру пользуются фасо .ім шлифовальным кругом, обрабатывающим боковые поверхности двух соседних пшицсн н цилиндрическую поверхность внутреннего диаметра между ними (рис. 5.14, ч) или набором кругов (рис. 5.14 в,б).

Рис. 5.14.

Шлифование боковых поверхностей при остальных методах центрирования может производиться двумя шлифовальными кругами по схеме, показанной на рисунке 28, е. Наружная поверхность шлицев шлифуется на круглошлифовальных станках. На валах могут встречаться такие конструктивные элементы, как лыски, квадраты. Лыски и квадраты обрабатываются на горизонтальных фрезерных станках в центрах с использованием делительных головок (одношпиндельных и многошпиндельных).

На валах различают отверстия двух основных типов: глубокие смазочные (осевые и наклонные) и короткие (радиальные) для крепежных деталей (штифтов, шплинтов и т. п.). Глубокие отверстия сверлятся на специальных горизонтальных сверлильных станках, а радиальные -- на вертикально-сверлильных.

107. Нарезание наружной резьбы на валах

Нарезание наружной резьбы на закаливаемых валах выполняется до термической обработки, на незакаливаемых -- после окончательного шлифования шеек во избежание смятия резьбы при транспортировке.

Наружная резьба на валах может быть изготовлена на токарно-винторезных, токарно-револьверных станках (1Н318, 1А340, 1365), токарно-револьверных автоматах (1Б136, 1Б140 и др.), резьботокарных полуавтоматах (1920, 1А922 и др.), резьбонакатных и резьбофрезерных полуавтоматах (КТ-85, КТ-86, 5К63).

В серийном и массовом производствах резьбы средней точности (6g, 6?, 6Н) можно получить на резьботокарных и резьбонакатных полуавтоматах, резьбы грубого класса точности (8g, 8?, 7Н, 7G) -- на резьбофрезерных полуавтоматах, токарно-револьверных станках и автоматах. В мелкосерийном производстве нарезание резьбы производится на токарно-винторезных станках, которые с применением резьбовых резцов или вихревого метода нарезания могут обеспечить получение точных резьб (4?, 4Н, 5Н) и резьб среднего класса точности. В технологических машинах применяются передачи, в которых используются детали в виде вала-шестерни с цилиндрическими или коническими зубьями. Помимо обычных конструктивных элементов в виде буртов, шлицев, резьб, на этих деталях имеются зубья, образующие шестерню. Технологический процесс токарной обработки такой детали аналогичен обработке ступенчатого вала. Отличие заключается в том, что перед термической обработкой и выполнением чистовых и финишных операций производятся операции нарезания зубьев. Выбор метода обработки зубьев зависит от конструктивно-технологических особенностей детали (цилиндрические или конические зубья, место расположения зубьев, модуль, степень точности, годовая программа выпуска и т. д.).

108. Чистовая и финишная обработка валов

Чистовая обработка валов осуществляется точением и шлифованием. Чистовое точение обеспечивает получение 7--9 квалитетов точности и шероховатости поверхности R_a=2,5 мкм, шлифование -- 6 квалитет точности и шероховатость Л„-0,63 мкм. Обработка шеек незакаливаемых валов обычно ограничивается чистовым точением.

Чистовое точение шеек валов выполняется на токарно-винторезных станках и токарных гидрокопировальных полуавтоматах. Шлифование обычно осуществляется за две операции -- черновое и чистовое на круглошлифовальных станках методом продольной или поперечной (врезанием) подачи. Первый метод применяется при большой длине обрабатываемой поверхности. Для шлифования коротких шеек длиной до 60 мм целесообразно использовать второй метод. Врезным шлифованием обрабатываются также ступенчатые, конические и фасонные поверхности, для чего шлифовальный круг должен иметь соответствующую форму. В крупносерийном и массовом производствах для обработки ступенчатых валов широко пользуются многокруговым шлифованием методом врезания (с использованием торцешлифовальных станков). Точность формы шеек вала зависит от состояния центровых гнезд. Для повышения точности перед чистовым шлифованием центровые гнезда правятся с помощью конусного абразивного круга либо с помощью притира. В серийном и массовом производствах высокую производительность при обработке валов обеспечивает применение бесцентрового шлифования, которое может осуществляться с продольной подачей или с поперечной (врезное). На бесцентровое шлифование оставляется припуск значительно меньше, чем на шлифование в центрах, так как не требуется компенсировать погрешность установки. Шлифование напроход применяется при обработке гладких длинных и коротких валов, врезное шлифование -- при обработке ступенчатых и конических. При бесцентровом шлифовании может быть осуществлена автоматизация загрузочной операции. При использовании в качестве заготовок прутков из холоднотянутой стали 10 квалитета точности можно ограничиться припуском 0,2 мм на диаметр и изготовлять гладкие валы путем правки и резки заготовок и их последующей обработки методом бесцентрового шлифования. 11ри этом достигается 7--8 квалитет точности. При повышенных требованиях к качеству обработки, когда необходимо получить поверхность с Л„=0,63-- 0,32 мкм, применяются такие финишные методы обработки, как суперфиниширование, полирование, накатывание шариками или роликами, выглаживание.

109. Контроль валов

Контроль валов включает проверку диаметров шеек, длин участков, биения шеек валов относительно оси, проверку отдельных конструктивных элементов валов: шлицевых поверхностей, шпоночных канавок, резьб, галтелей и т. п. Помимо этого, производятся контроль твердости деталей или заготовок после термической обработки и дефектоскопия. В машиностроении при серийном и массовом производствах контроль диаметров валов выполняется с помощью предельных скоб, индикаторных скоб; проверка длин участков -- с помощью предельных шаблонов или линейных скоб. При мелкосерийном производстве используется универсальный инструмент: штангенциркули, микрометры, линейки. Контроль биения шеек валов осуществляется после установки вала в центрах или на призмах. Биение определяется с помощью прибора индикаторного типа. Для проверки радиусов галтелей применяются шаблоны. Шлицевой участок нала контролируется с помощью предельных калибров. Предельными скобами проверяются наружный и внутренний диаметры (если они подлежат контролю) и ширина гребня. Помимо этого, с помощью проходного комплексного шлицевого кольца производится проверка правильности взаимного расположения отдельных элементов профиля

Шпоночные пазы контролируются плоскими предельными калибрами; резьбы на валах -- предельными резьбовыми кольцами: проходного -- полного профиля и непроходного -- укороченного профиля.

110. Обработка гладких валов

Обработка всех валов делится на черновую, чистовую и отделочную. Гладкие валы: диаметр 20... 50 мм. Маршрут обработки (серийное производство):

1. Правка прутка на правильно-калибровочных станках.

2. Разрезание на штучные заготовки.

3. Фрезерование торцов и зацентровка. При большой программе выпуска - на фрезерно-центровальных станках.

4. Черновое обтачивание (за 1 или 2 установа).

5. Проточка шейки под люнет (для нежёстких валов).

6. Сверление центрального отверстия с его последующей обработкой. Для этого используют: специальные однокромочные, шнековые, эжекторные свёрла с подачей СОЖ через инструмент. 7. Чистовое точение.

8. Фрезерование шпоночных канавок (на горизонтально-фрезерном станке или шпоночно-фрезерном полуавтомате).

9. Шлифование на кругло-шлифовальном или бесцентрово-шлифовальном станках.

При изготовлении гладких валов из калиброванного проката с минимальным припуском на обработку ограничиваются только шлифованием (без точения).

111. Материалы и способы получения заготовок для ступенчатых валов

Валы в основном изготовляют из конструкционных и легированных сталей, которые должны обладать высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, а для повышения износостойкой способности должны подвергаться термической обработке. Этим требованиям наиболее полно отвечают стали 35, 40, 45, 40Х, 50Х, 40Г2 и др. Легированные стали по сравнению с конструкционными применяют реже ввиду их более высокой стоимости, а также повышенной чувствительности к концентрации напряжений. Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида материала, размеров и конфигурации заготовки, а также от характера производства. Заготовки получают отрезанием от горячекатаных или холоднотянутых нормальных прутков и сразу подвергают механической обработке. Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также при изготовлении валов с небольшим числом ступеней и незначительной разницей их диаметров. В производстве с достаточно большим масштабом выпуска, а также при изготовлении валов более сложной конфигурации со ступенями, значительно различающимися по диаметру, заготовки целесообразно получать методами пластического деформирования. Эти методы (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка) позволяют получать заготовки, по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали, что значительно повышает производительность механической обработки. При этом значительно снижается металлоемкость, которая характеризуется коэффициентом использования металла К = Q₃/Q_M> где Q₃ -- масса детали; Q_M -- норма расхода металла. Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учетом технико-экономической целесообразности. Однако с увеличением масштаба выпуска особое значение приобретает эффективность использования металла и сокращения трудоемкости механической обработки. Поэтому в крупносерийном и массовом производстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металла от 0,70 и выше (иногда до 0,95). Штучную заготовку из прутка целесообразно заменять штампованной, если коэффициент использования металла повышается не менее чем на 5 %, учитывая, конечно, экономическую целесообразность других факторов.

112. Щлицепротягивание

Более прогрессивными процессами образования шлицев методом снятия стружки являются контурное шлицестрогание и шлицепротягивание. Строгание шлицев на ВІУШХ производят набором фасонных резцов, собранных в головке, и эффективно может быть применено в крупносерийном и массовом производстве. Их количество и профиль соответствуют числу шлицев и профилю впадины между шлицами вала (рис. 6.2). Число двойных ходов головки определяется глубиной шлицевой канавки и принятой глубиной резания за один рабочий ход. Резцы в головке затачивают комплектно в специальном приспособлении. За каждый двойной ход резцы сходятся радиально на заданную величину подачи. Этим методом можно обрабатывать как сквозные, так и несквозные шлицы. В последнем случае предусматривается канавка для выхода резцов глубиной не менее 6 ... 8 мм и ускоренный отвод резцов от заготовки. Шлицестрогание выполняют на станке МА4, предназначенном для обработки валов диаметров 20 ... 50 мм, длиной до 435 мм, с длиной обрабатываемой части 70 ... 370 мм. Этот метод позволяет вести обработку шлицев и на валах, имеющих уступы диаметром на 25 ... 30 мм больше обрабатываемого, что невозможно осуществить другими методами. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra = 2,5 ... 1,25 мкм. Другим высокопроизводительным методом образования шлицев является шлицепротягивание. Шлицепротягивание производят двумя блочными протяжками (рис. 6.3) одновременно двух диаметрально противоположных впадин на валу с последующим поворотом вала на определенный угол после каждого хода протяжки. Блок протяжки состоит из набора резцов-зубьев, которые могут независимо перемещаться в радиальном направлении. Резцы затачивают комплектно и устанавливают в блоки в специальном приспособлении. Этот метод позволяет обрабатывать сквозные и несквозные шлицы. Копирная линейка дает возможность протягивать несквозные шлицы по заданной траектории. Разность диаметров ступеней, при обработке валов с несквозными шлицами не должна превышать 25...30 мм. По производительности шлицестрогание и шлицепротягивание производительнее шлицефрезерования примерно в 5--8 раз (в зависимости от размеров шлицев).

Рис.6. Схемы накатывания шлицев: а - круглыми роликами; б - рейками; в - многороликовой головкой

Большие перспективы имеет холодное накатывание шлицев, при котором шлицы образуются пластическим деформированием без снятия стружки. Накатка выполняется роликами, рейками и многороликовыми профильными головками (рис. 6.4).

113. Холодное накатывание щлицев

Уплотнение слоя металла при накатывании повышает прочность шлицевых валов. Но данным ЭНИМСа, накатанные шлицы при скручивании на 10 ... 20 % прочнее шлицев, полученных фрезерованием. В ряде случаев холодное накатывание позволяет избежать термической обработки валов и дальнейшей механической обработки шлицев. Холодной накаткой в основном делают звольвентные шлицы, так как для прямобочных шлицев значительно усложняется профиль рабочих поверхностей накатных роликов, что требует специального оборудования для их изготовления.

Рис.6.5 Схема накатывания планетарным методом: 1 - траектория движения роликов и заготовки; 2 - заготовка; 3 - ролики

Шлицы эвольвентного профиля с модулем до 2,5 мм получают холодным накатыванием двумя или тремя роликами. Их устанавливают по делительной окружности предварительно обработанной заготовки с учетом упругих деформаций системы станок приспособление--инструмент--заготовка. Диаметр заготовки при накатывании меньше наружного диаметра детали и точность диаметра под накатку значительно выше диаметра под шлиц фрезерование. Так, для валов диаметром 30 ... 50 мм допустимое отклонение наружной поверхности -- не более 0,05 ... 0,07 мм, допустимое отклонение биения относительно оси центров -- не более 0,06 мм. длиной более 80 ... 100 мм Существует и труте высокопроизводительное холодное накатывание эвольвентных шлицев на валах, ко трое основано на принципе формирования обрабатываемого профиля по планетарному мстду (рис. 6.5, а). Формирование профиля производится двумя роликовыми головками, пмііоіцнми встречное вращение. Головки, оснащенные накатным инструментом, рпснолаіаіот встречно и приводят в действие двумя двигателями. Профильные ролики 3 одновременно и синхронно внедряются во вращающуюся вокруг своей оси заготовку 2. I |рн пом частоты вращения накатных головок и заготовки согласуют друг с другом с VMCIOM числа изготовляемых зубьев (рис. 6.5, б). Одновременно производится непрерывная подача заготовки в осевом направлении. Все термически обработанные шлицевые валы, а также валы, центрируемые по внутреннему диаметру, после нарезания шлицев подвергают дальнейшей механической обработке.

114. Метод продольного шлифования

Метод продольного шлифования более универсальный, чем метод врезного шлифования. В процессе шлифования деталь совершает продольные движения в обе стороны, поперечная подача шлифовального круга осуществляется по окончании каждого продольного движения (хода). При продольном шлифовании можно обрабатывать поверхности разной длины, круг изнашивается меньше, достигаются наименьшие параметры шероховатости и лучшее качество шлифуемой поверхности. Этот способ является наиболее распространенным. При шлифовании способом врезания обрабатывается одновременно вся шлифуемая поверхность. Шлифовальному кругу сообщается поперечная подача по направлению к оси детали.

Этот метод более производительный, для ее осуществления применяют более широкие круги и станки большей мощности. И резное шлифование применяют при обработке коротких шеек.

Размещено на http://www.allbest.ru/

115. Круглое шлифование с продольной подачей

На крутлошлифовальных станках деталь устанавливается в центрах или патроне и приводится во вращение шпинделем передней бабки. Снятие металла при обработке осуществляется вращающимся шлифовальным кругом. Скорость вращения детали при шлифовании в зависимости от ее диаметра составляет от 10 до 50 м/мип: скоросп. шлифовального круга составляет от 30 до 50 м/с. Различают два способа круглого шлифования: - шлифование с продольной подачей (рис. 6.9); - шлифование с поперечной подачей врезное или способом врезания (рис.6.10). Метод продольного шлифования более универсальный, чем метод врезного шлифования. В процессе шлифования деталь совершает продольные движения в обе стороны, поперечная подача шлифовального круга осуществляется по окончании каждого продольного движения (хода). При продольном шлифовании можно обрабатывать поверхности разной длины, круг изнашивается меньше, достигаются наименьшие параметры шероховатости и лучшее качество шлифуемой поверхности. Этот способ является наиболее распространенным. При шлифовании способом врезания обрабатывается одновременно вся шлифуемая поверхность. Шлифовальному кругу сообщается поперечная подача по направлению к оси детали. Этот метод более производительный, для ею осуществления применяют более широкие круги и станки большей мощности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6.10. Круглое шлифование с поперечной подачей (способ врезания)

Размещено на Allbest.ru