Технология обработки длинных валов на токарных станках. Большая энциклопедия нефти и газа. Основные принципы базирования заготовок

1. Анализ технологичности конструкции детали

конструкция деталь вал ступенчатый

Все изделия анализируют на технологичность для того, чтобы определить возможность получения заготовок прогрессивными методами и применить эти методы для обработки и сборки, контроля и испытаний, использовать типовые технологические процессы и их механизацию и автоматизацию, повысить долговечность и обеспечить надёжность в работе, обеспечить транспортабельность и требования технологической безопасности.

Эта проблема была обобщена на трехстороннюю нагрузку, движущуюся в осевом направлении Оуяном и Вангом. Одним из эффективных способов повышения точности механической обработки деталей этого типа является повышение их жесткости в результате ориентированного изменения их упругодеформируемого состояния за счет применения растягивающей силы, которая в сочетании с обрабатывающей силой образует продольные - побочные штаммы.

Анализ влияния растягивающей силы на статическую жесткость обрабатываемых элементов может быть выполнен с использованием модели в таблице 1, линия. Модель не дает адекватного описания поведения эластичной линии при различных методах фиксации. Это означает, что в рассматриваемой модели элемент, закрепленный в задней бабке токарного станка, имеет как возможность линейного перемещения вдоль оси детали, так и возможность свободного вращения секции в точке фиксации. Во многих случаях такой способ фиксации не приводит к уменьшению деформации в зоне обработки.

В ходе анализа выявлено следующее:

– конструкторские базы могут быть использованы как измерительные, так и технологические, что позволит повысить точность изготовления за счёт уменьшения погрешности базирования;

– обрабатываемые поверхности являются однотипными, что позволяет уменьшить число операций, переходов, оснастки и оборудования для их обработки;

Полирование и суперфиниш

С применением растягивающего усилия фиксация вала может быть реализована с помощью пружинного рукава. Такой метод фиксации можно интерпретировать как жесткую фиксацию с возможностью осевого воспроизведения. Чтобы свести к минимуму упругую деформацию, можно также регулировать угол поворота секции детали в точке фиксации посредством приложения растягивающей силы, смещенной относительно оси центров. Такая фиксация также может быть представлена ​​в виде подвижной вращающейся опоры.

Основной особенностью представленной схемы является применение управляющего момента в точке фиксации обрабатываемой детали. через эксцентрическое напряжение. Применение растягивающих усилий со смещением относительно оси центров на обоих концах вала машины. в этом случае фиксация может быть представлена ​​как движущаяся вращающаяся опора? позволяет контролировать положение оси детали с двух сторон в любом положении режущего инструмента относительно длины механической обработки. Кроме того, можно использовать специальное приспособление для мобильного натяжения при механической обработке длинных валов с низкой жесткостью.

– деталь является телом вращения (вал), что позволяет использовать в качестве заготовки прокат с размерами близкими к размерам готовой детали, это даёт возможность сократить расход материала в стружку;

– обеспечена чёткая принадлежность конструкции детали к классификационной группе типа вал, на который составлен типовой технологический процесс, что позволит сократить технологическую подготовку производства и использовать наиболее производительное оборудование и технологическую оснастку.

В таблице 1 используются следующие символы. Одним из методов, позволяющих генерировать математическую модель, описывающую тип упругой линии, по отношению к параметрам детали и параметрам процесса механической обработки, является энергетический метод Ритца, с помощью которого были получены деформационные функции для натяжного стержня с неподвижным концом.

Другим методом, позволяющим получить результаты с практической полезностью, является генерация описания упругой линии низкожесткой части в латерально-продольном изгибе в виде системы дифференциальных уравнений четвертого порядка с постоянным коэффициентом, С появлением сосредоточенных сил и моментов, делящих вал на секции, на каждом из секций могут быть записаны следующие дифференциальные уравнения.

Таким образом, данная деталь является технологичной.

2. Способ получения заготовки

Метод получения заготовок для изготовления деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку, значит установить способ её получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления. Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует взаимосвязь. Окончательное решение нужно принимать только после экономического комплексного расчёта себестоимости заготовки и механической обработки в целом. Для данного случая тип производства мелкосерийный. Будет целесообразно выбрать заготовку из сортового проката, сталь 20Х ГОСТ 4543–71.

В простейшем случае единственное нарушение упругой линии находится в точке механической обработки, т.е. Решение уравнения можно записать в упрощенной одномодовой форме. И уравнения деформаций на конце деформированного стержня. Результаты решения уравнений и приведены в столбце 5, табл.

Подставляя граничные условия, условия равновесия и условия одновременности деформаций в уравнения, и было получено описание деформаций, как представлено в столбце 4, табл. Из граничных условий и условий взаимного взаимодействия деформаций были получены функции деформаций и начальные параметры.

3. Технологический процесс изготовления детали

Вал ступенчатый.

В качестве заготовки выбираем сортовой прокат круглого сечения.

Маршрут обработки детали представлен в таблице 3.1:

Таблица 3.1

Операция 0. Токарно-центровальная.

Результаты моделирования значений упругих деформаций детали в зоне обработки представлены на рисунке 1, число аналитических соотношений, соответствующих номерам, обозначающим модели в таблице 5, было получено экспериментально, причем часть, зафиксированная в захват шпинделя и пружинной втулки задней бабки, без возможности поворота поперечного сечения в точке фиксации.

Токарная с ЧПУ

Регистрация упругих деформаций проводилась с помощью электромагнитного преобразователя смещения с блоком рекордера. Преобразователь был установлен в держатель на пластине, расположенной на направляющих. Экспериментальные результаты показаны на рисунке 3.

А. Установить заготовку в трёхкулачковый патрон.

База: Наружный диаметр и правый торец.

1. Подрезать (черновое точение) торец 1, сняв припуск в размер А 0,1 .

2. Подрезать (получистовое точение) поверхность 2, сняв припуск в размер А 0,2

На основании дальнейших экспериментов можно констатировать, что расхождение между аналитическими результатами и экспериментальными данными составляет от 3 до 12%. Определенные несоответствия между результатами могут также быть результатом предположений, принятых при выборе схемы расчета.

При разработке технологических методов контроля точности шлифования валов с низкой жесткостью эластично-деформируемое состояние может генерироваться с помощью продольных сжимающих сил, смещенных относительно оси центров или приложенных дополнительно к концам частей посредством средства изгибающих моментов.

2. Подрезать (чистовое точение) поверхность 3, сняв припуск в размер А 0,3 .

3. Сверлить центровочное отверстие по чертежу.

Схема расчета сил, действующих на вал и упругая линия вала, представлена ​​в таблице 1. Применение сжимающих сил, смещенных относительно оси центров, рассматривалось как способ генерации изгибающего момента, применяемого к лицо вала с низкой жесткостью и как технологическое помещение для контроля точности обработки.

В случае пучка, сжатого с продольной силой и передающего любую боковую силу, решение уравнения может быть представлено в виде. Первоначальные параметры в соответствии с ранее принятыми условиями заключаются в следующем. После рассмотрения функции эффекта боковой нагрузки.

Б. Переустановить заготовку.

База: Наружный диаметр и левый торец.

1. Подрезать (черновое точение) торец 4, выдерживая размер А 0,4 .

2. Подрезать (получистовое точение) поверхность 5, выдерживая размер А 0,5 .

Уравнение деформаций на участках валов в конечном счете принимает вид. Для оценки эффективности метода управления упругодеформируемым состоянием после применения изгибающих моментов к поверхности вала и технологических возможностей такого управления отношение, описывающее упругую линию вала, было получено в форма.

Исходные параметры определяются из соотношения. Уравнения линий упругих деформаций и, как и уравнения, представленные в таблице 1, описывающие положение и форму вала с низкой жесткостью относительно его размеров и активных нагрузок, позволяют оценить эффективность управления упругодеформируемым состояние вала с малой жесткостью при повороте.

3. Подрезать (чистовое точение) поверхность 6, выдерживая размер А 0,6 .

4. Сверлить центровочное отверстие по чертежу.

Самым значительным влиянием на точность обработки является величина деформации непосредственно под режущим инструментом; выражения и должны быть дополнены ограничением. Сформулированная проблема связана с вопросами нелинейного программирования и может быть решена с помощью подходящих методов.

Для достижения требуемого низкого значения деформации можно применять эксцентрическое натяжение. Загрузка полуфабриката с растягивающей силой, вызывающей упруго-деформируемое состояние, эквивалентна созданию дополнительной опоры, вызывающей увеличение статической жесткости детали. Поэтому выравнивание и фиксация полуфабрикатов могут быть реализованы в самоцентрирующихся захватах или в пружинной втулке.

Операция 1. Токарная.

А. Установить заготовку в центра.

База: Ось и правый центр.

1. Точить (черновое) поверхность 7 в размер А 1,1 , выдерживая размер А 1,2 .

2. Точить (черновое) поверхность 8 в размер А 1,4 , выдерживая размер А 1,3 .

Исследование влияния режимов шлифования на состояние поверхностного натяжения. Нелинейное программирование. Теория и методы, Северная Голландия, Амстердам. Техническое обслуживание и надежность 13. Нержавеющая сталь, нержавеющая сталь, бронза, медь, латунь, алюминиевый пластик и др. Высочайшее качество продукции также означает чистоту самих компонентов. Это экологичный способ очистки с замкнутым контуром и отсутствие выбросов.

Список поставщиков нашей компании включает тщательно отобранных подрядчиков для специализированных операций с использованием других технологий производства. Обычно обеспечивается сотрудничество. Токарные станки доступны во многих размерах от небольшой настольной модели с 12-дюймовыми качающимися х 36-дюймовыми центрами и крупными токарными станками диаметром до 40 дюймов диаметром 25 дюймов в диаметре с 5-дюймовым отверстием шпинделя.

3. Точить (получистовое) поверхность 9 в размер А 1,6 , выдерживая размер А 1,5 .

4. Точить (получистовое) поверхность 10 в размер А 1,7 , выдерживая размер А 1,8 .

Круглый стержень вал заготовка

Также доступны услуги по автоматизации и интеграции технологий. Служит автомобильной, автомобильной, медицинской и аэрокосмической промышленности, машиностроению, электротехнике и электронике, а также производителям жидкостных технологий, средств контроля и приборов.

Услуги включают в себя услуги по диагностике, ремонту, восстановлению, ремонту и ремонту. Опыт работы с широким спектром отраслей и быстрый переход к ситуациям с разбивкой. Пользовательский изготовитель механических узлов, включая миниатюрный компонент. Также доступны прототипы.

5. Точить (чистовое) поверхность 11 в размер А 1,9 , выдерживая размер А 1,10 .

6. Точить (чистовое) поверхность 12 в размер А 1,12 , выдерживая размер А 1,11 .

7. Точить канавку в размер по чертежу.

8. Снять фаску в размер А 1,13 х45 0 .

Приложения для инструментов также включают резку, сверление, фрезерование, токарную обработку, резьбу и многое другое. Инструменты, используемые на различных металлах, доступны в дюймах и метриках. Услуги включают в себя утилизацию карбидных инструментов, а также услуги по ремонту и ремонту инструментов. Среди обслуживаемых отраслей: аэрокосмическая промышленность, земляные работы, энергетика, транспорт, общая техника и станки.

Изготовитель станков для металлообработки, включая токарные станки. Типы включают логарифмические и конические токарные станки. Технические характеристики варьируются в зависимости от типа и включают диапазон от 4 до 5 дюймов, от 5 до 91 дюймов и от 25 до 67 дюймов. Различные функции включают регулируемые углы конуса, быстрые изменения инструмента и двухскоростные редукторы.

Б. Переустановить деталь.

База: Ось и передний центр.

9. Точить (черновое) поверхность 13 в размер А 1,15 , выдерживая размер А 1,14 .

10. Точить (получистовое) поверхность 14 в размер А 1,17 , выдерживая размер А 1,16 .

Расчет режимов резания и норм времени

Также доступны принадлежности для токарных станков. Аксессуары, Общенациональное обслуживание. Особенности многопозиционный регулируемый продольный ограничитель подачи, шестиходовой ускоренный ход, фиксирующий штифт-замок и система автоматической смазки. Предусмотрены такие аксессуары, как система охлаждения, галогенный рабочий свет, магнитный тормоз, установочные болты и прокладки и ящик для инструментов.

Обслуживает нефтяную промышленность. Нос шпинделя имеет фланец. Специальная конструкция машины сокращает время цикла, позволяет применять агрессивные методы обработки и исключает возможность питания больших объемов недвижимости на цеху, когда используется несколько машин. Все это увеличивает производительность на 20% по сравнению с обычными токарными станками, говорит производитель машины Мори Сейки.

11. Точить (чистовое) поверхность 15 в размер А 1,19 , выдерживая размер А 1,18 .

Сверлить центровочные отверстия

Это способствует сокращению времени машинного цикла для магазинов, которые обычно режут небольшие валы на обычных 2 или 4-осевых токарных станках с длинными кроватями, чем это необходимо для таких работ. Конструкция включает в себя две противоположные башни, одну над одиночным шпинделем машины, а другая непосредственно под ним. Эта симметрия повышает точность машины во время непрерывной обработки, помогает управлять тепловым расширением и дает обе башни одинаковые качества с точки зрения прочности и жесткости.

12. Точить (чистовое) поверхность 16 в размер А 1,21 , выдерживая размер А 1,20 .

13. Точить (чистовое) поверхность 17 в размер А 1,22 , выдерживая размер А 1,23 .

14. Снять фаску в размер А 1,24 х45 0 .

Операция 2. Фрезерная.

Установить деталь в шпинделе поворотного устройства.

База: Ось и левый торец.

Позиция 1.

1. Фрезеровать шлицы в размер по чертежу.

4. Расчёт припусков

При выполнении курсового проекта расчёт припусков на механическую обработку производится расчётно-аналитическим методом. ГОСТы позволяют назначить припуски независимо от технологического процесса и поэтому в общем случае являются завышенными, содержащими резервы снижения расхода материала и трудоёмкости изготовления детали.

Расчёт припусков производим для размера ∅56p6:

При обработке ступенчатого вала в центрах суммарное отклонение расположения оси заготовки определяется из формулы:

где – общее отклонение оси от прямолинейности, – смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования.

В свою очередь определяется из формулы:

где – размер от сечения, для которого определяется кривизна до торца заготовки. Для рассматриваемого случая . Тогда:

Смещение определяется из формулы:

где Т – допуск на диаметральный размер базы заготовки, используемой на операции получения центровочных отверстий, мм. В рассматриваемом случае Т=1 мм. Тогда:

Тогда суммарное отклонение равно:

Остаточное пространственное отклонение расположения поверхностей заготовки после их обработки определяется по выражению:


где – коэффициент уточнения, выбирается согласно , получаем:

для чернового обтачивания:

для получистового обтачивания:

для чистового обтачивания:

для предварительного шлифования:

для чистового шлифования:

Расчёт параметров припусков и технологических размеров


Размерная цепь:

В соответствии с полем допуска p, получаем:

В соответствии с полем допуска p, получаем:

Размерная цепь:

В соответствии с полем допуска p, получаем:


5. Нормирование технологического процесса

Приводится для определения эффективности технологических операций, для этого производится расчёт затрат рабочего времени на выполнение операций в спроектированном технологическом процессе.

Определение основного автоматического времени:

L= l – D = 45–16 = 29 – длина обработки, коэффициент 2 – обработка 2х пазов.

Определение вспомогательного автоматического времени:

– время, затраченное на перемещение в соответствующую точку траектории.

– время позиционирования заготовки, для данного станка 1 с (0,0166 мин.).

Т вр – вспомогательное ручное время.

Т вр =Т в.у. + Т м.в.

Т в.у. =0,3 мин. Время на установку и снятие заготовки .

Т м.в. =0,03 мин. Время на вспомогательные ходы и перемещения .

Т вр =0,3+0,03 = 0,33 мин.

Общее вспомогательное время:

Т в = Т вр + Т вс. а = 0,33 + 0,418 = 0,75 мин.

Операционное время:

Т оп = Т ос. а + Т вс. а + Т вр = 1,288 + 0,418 + 0,33 = 2,036 мин.

Т абс = 0,08 Т оп

Т абс = 0,08∙2,036 = 0,163 мин.

Подготовительно-заключительное время:

Т пз = Т пз1 + Т пз2 + Т пз3

Т пз1 – время на получение наряда, чертежа, технологической документации на рабочем месте в начале работы и на сдачу в конце смены.

Т пз1 = 10…15 мин.

Т пз2 – время на дополнительные приёмы, не включённые в комплекс и выполняется в отдельных случаях.

2 мин. – на наладку инструмента.

Т пз3 – время пробной обработки детали.

1…1,5 мин. .

Т пз = 10 + 2 + 1,5 = 13,5 мин.

Штучное время обработки детали:

Т шт = Т оп + Т абс + Т пз =2,036 + 0,163 + 13,5 = 15,7 мин (16 мин 17,5 сек.)


Заключение

В результате проделанного курсового проекта, был спроектирован технологический процесс механической обработки ступенчатого вала редуктора. Правильный и рациональный выбор заготовки, а так же последующий маршрут обработки в условиях мелкосерийного производства, которое является на сегодняшний день самым распространенным, как основная задача. Научились правильно назначать допуски и рассчитывать припуски на механическую обработку. Ознакомились с методикой назначения и расчета режимов резания. Для фрезерной операции было выбрано оборудование, режущий инструмент, оснастка и средства контроля. Было проведено нормирование технологического времени. Расчетные данные для удобства были сведены в таблицы (см. приложение).

Следует отметить, что данный единичный технологический процесс разрабатывался в учебных целях и возможно является не самым рациональным. Целью являлось приобретение навыков и умений в применении знаний по данной дисциплине и другим общетехническим дисциплинам путем самостоятельного решения конкретных технологических задач при проектировании технологического процесса.


Список литературы

1. Справочник технолога машиностроителя. Т2. Под ред. Косиловой А.Г. – М.: МС, 1985

2. Г.И. Грановский. Резание металлов.

3. А.Б. Пушкаренко. Расчёт припусков и технологических размеров на операциях механической обработки изделия. – Томск: ТПУ, 2009.

4. В.П. Должиков. Разработка технологических процессов механообработки в мелкосерийном производстве. – Томск: ТПУ, 2003.

5. Обработка металлов резанием. Под. ред. Панова.

6. Справочник технолога машиностроителя. Т1. Под ред. Косиловой А.Г. – М.: МС, 1985

Изготовление ступенчатых валов

При выполнении базовых операций изготовления ступенчатых валов за установочные базы принимают поверхности центровых отверстий заготовки. В случае если заготовку устанавливают на плавающий передний центр, то установочной базой будет торец заготовки, примыкающий к торцу переднего центра. Применение плавающего переднего центра исключает погрешность базирования при выдерживании длин ступеней от левого торца.

Рассмотрим отдельные операции обработки заготовок ступенчатых валов.

Подрезание торцов и центрование. Первые технологические переходы при изготовлении ступенчатых валов – подготовка технологических баз, ᴛ.ᴇ. подрезка торцов и их зацентровка. Учитывая зависимость отмасштаба выпуска валов эти переходы можно выполнять с применением различного оборудования.

При обработке заготовок нежестких валов крайне важно дополнительно проточить или шлифовать шейки под люнет.

Торцы заготовок имеют дефекты, обусловленные способом получения заготовок (штамповочные уклоны, сколы, неперпендикулярность и т.п.). По этой причине первой операцией обычно является обработка торцов с целью устранения дефектов и получения общей длины вала в пределах, заданных чертежом. Исключение составляют заготовки, полученные на отрезных автоматах или токарно-отрезных станках, обеспечивающих точность по длинœе в пределах 0,5 мм.

Торцы, имеющие припуск, можно обрабатывать на токарных и фрезерных станках, фрезерно-центровальных, протяжно-центровальных полуавтоматах. Полуавтоматы применяют в крупносœерийном и массовом производствах. В средне- и мелкосœерийном производствах эти операции выполняют на фрезерно-центровальных станках ФЦ-1 и ФЦ-2. Центровку отверстий выполняют центровыми сверлами. Размеры отверстий назначают исходя из диаметра заготовок.

При обработке на фрезерно-центровальном полуавтомате МР-76М барабанного типа (рис. 3) вначале устанавливают заготовку (позиция 1); затем выполняют фрезерование торцов (позиция II) и центрование отверстий (позиция III). На каждой позиции инструменты имеют индивидуальные подачи. После окончания обработки барабан с приспособлениями поворачивается на угол 120 ° для смены позиций.

Токарная обработка . Основным методом получения поверхностей деталей типа тел вращения является токарная обработка. При черновой обработке заготовок ступенчатых валов на токарных станках, когда в качестве заготовки взят прокат, важно правильно выбрать последовательность обработки отдельных ступеней.

Рассмотрим черновую обработку одного конца ступенчатого вала из проката диаметром 100 мм (рис. 4, а ). Возможные варианты обработки ступеней этого вала показаны на рис. 4, б-д .

Рис. 3. Схема обработки заготовки на фрезерно-центровальном

полуавтомате МР-76М



Рис. 4. Схема черновой обработки заготовок ступенчатых валов

По первой схеме (рис. 4, б ) каждая последующая ступень обрабатывается отдельно после получения предшествующей ступени, при этом общая длина рабочего хода резца L р будет составлять 400 мм, длина холостых перемещений L х = 400 мм, глубина резания от 11 до 3,5 мм.

При обработке по второй схеме (рис. 4, в ) L р = 550 мм и L х = 550 мм; по третьей схеме – L р = 650 мм и L х = 650 мм; по четвертой схеме – L р = 800 мм и L х = 800 мм.

Наименьшая длина как рабочего хода, так и холостых перемещений резца получается при обработке по первой схеме. Следовательно, эта схема обеспечивает наибольшую производительность. При этом при недостаточной мощности станка работа с большой глубиной резания (t = 3,5-11 мм) может оказаться невозможной. В этом случае наибольшая производительность будет при работе по четвертой схеме.

На рациональный выбор какой-либо схемы обработки заготовок ступенчатых валов оказывает влияние и жесткость технологической системы.

Выбор станков для токарной обработки заготовок деталей валов определяется типом производства и конструкцией последних. В индивидуальном производстве обработку обычно ведут на универсальных станках и станках с программным управлением (для крупных валов). В мелко- и среднесерийном производствах используют токарно-револьверные и с программным управлением станки. В крупносœерийном и массовом производствах обработку валов ведут на токарных многошпиндельных автоматах, многорезцовых и гидрокопировальных полуавтоматах.

Применение станков с программным управлением снижает вспомогательное время в 12,5…2 раза, уменьшает брак (особенно при обработке заготовок сплошных валов) и позволяет применять многостаночное обслуживание.

На многошпиндельных автоматах обрабатывают заготовки валов из пруткового материала небольшой длины (до 200 мм).

Многорезцовая обработка обеспечивает сокращение основного времени за счёт уменьшения длины резания. Ее применение наиболее целœесообразно при обработке заготовок ступенчатых валов, когда ступени располагаются по возрастающей степени. Обработку можно выполнять по двум схемам (рис. 5). Чтобы полностью использовать преимущества многорезцовой обработки, крайне важно обеспечить одновременную работу всœех суппортов. При использовании в качестве заготовки проката обработку ведут по методу делœения припуска Z 1 , Z 2 , Z 3 (рис. 5, а ), так как на участках с меньшими диаметрами припуск получается большим. При изготовлении валов из ступенчатых заготовок ход продольного суппорта определяется длиной l 1 наибольшей ступени (рис. 5, б ) или l 3 наименьшей ступени (рис. 5, в ). В последнем случае для обработки остальных ступеней устанавливают по несколько резцов. Число резцов в наладке лимитируется жесткостью обрабатываемых деталей, мощностью станка и сложностью конструкций резцедержателœей.


Рис. 5. Варианты обработки заготовки вала на многорезцовом

полуавтомате

По производительности многорезцовое обтачивание не всœегда имеет преимущество перед обтачиванием на гидрокопировальных полуавтоматах, что объясняется большими затратами подготовительно-заключительного времени и времени технического обслуживания. Обработка ведется на пониженных скоростях резания.

Обработка на гидрокопировальных полуавтоматах имеет ряд преимуществ перед многоинструментальной обработкой. Малое число резцов и простая установка копира сокращает время на наладку станка, допускают обработку на высоких скоростях. Это позволяет применять данные станки также и в серийном производстве.

На гидрокопировальных станках (рис. 6) выполняют предварительную и чистовую обработку заготовок нежестких валов, чистовое точение заготовок с длинными шейками вала, которые из-за высоких требований к шероховатости нельзя обрабатывать на многорезцовых станках методом делœения длины Обработка обеспечивает более высокую точность (обычно выдерживается допуск 0,05…0,06 мм). Выпускаемые модели гидрокопировальных станков позволяют обрабатывать валы диаметром до 320 мм и длиной до 1600 мм.


Рис. 6. Схема обработки заготовок вала на гидрокопировальном

полуавтомате

Шлифование валов . При обработке заготовок деталей типа ʼʼвалыʼʼ в сельскохозяйственном машиностроении задачу образования базовых конструктивных поверхностей вращения в большинстве случаев удается решить методами токарной обработки. При этом при обработке шеек валов по 6…8-му квалитетам точности при шероховатости Ra = 2,5¸0,63 мкм и выше экономичнее применять шлифование. Оно является основным при обработке закаленных поверхностей валов. В связи с развитием силового шлифования обработку шеек жестких валов ведут сразу по круглошлифовальных станках вместо предварительного многорезцового обтачивания. При этом с заготовки, получаемой методами точной штамповки, снимают припуск на сторону 2…2,5 мм.

В технологическом маршруте обработки валов шлифовальные операции могут занимать различное место исходя из конструктивных и технологических особенностей. При обработке валов, подвергнутых закаливанию, шлифовальные операции являются завершающими после термообработки. При этом часто возникает крайне важно сть правки центровых отверстий (путем их зачистки, притирки, шлифования и т.п.) для снятия окалины и устранения дефектов, образовавшихся в процессе термообработки.

Шлифование термически необработанных валов выполняют после окончания всœех фрезерных, сверлильных и других операций, что предохраняет шлифованные поверхности от повреждения при дальнейшей обработке и транспортировке. Выполнение шлифования после токарной обработки повышает точность обработки, так как поверхности не прерываются шпоночными пазами, лысками, отверстиями. Такая последовательность создает удобства для выполнения дальнейшей механической обработки. Окончательно обработанные шейки вала можно использовать в качестве установочных и измерительных баз без пересчета размеров на значение припуска.

Шлифование валов производят на круглошлифовальных и бесцентровошлифовальных станках одним из существующих методов (рис. 7). Метод продольной подачи применяют при обработке поверхностей значительной длины. Шейки малой длины обрабатывают с помощью метода врезания. В массовом производстве шлифование этим методом часто выполняют по автоматическому циклу с применением приборов активного контроля, которые выключают поперечную подачу при достижении заданного размера. При обработке на бесцентровошлифовальных станках не требуется баз для установки и крепления деталей. Гладкие валы (пальцы, оси) на этих станках шлифуют с помощью метода продольной подачи. Простота обработки позволяет компоновать в массовом производстве автоматические линии из таких станков с простейшей транспортной системой и приборами активного контроля для черновой и получистовой обработок.


Рис. 7. Схемы обработки заготовок валов на круглошлифовальных станках (а) и бесцентровошлифовальных (б):

I – обработка способом продольной подачи; II – обработка способом

глубинного шлифования; III – обработка способом поперечной подачи

(врезания); IV – обработка способом продольной подачи; V – обработка способом поперечной подачи

Фрезерная обработка . Валы имеют ряд конструктивных элементов, необходимых для установки и крепления зубчатых колес, втулок, шкивов, звездочек и других деталей. К таким элементам относятся лыски, шпоночные пазы, шлицевые поверхности. В мелкосœерийном и индивидуальном производствах фрезерование лысок, шпоночных пазов выполняют на универсальных горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Фрезерование шпоночных канавок под сегментные шпонки производят дисковыми пазовыми фрезами, радиус которых соответствует радиусу паза. Фрезерование врезных шпоночных канавок обычно выполняют концевыми фрезами. Для облегчения врезания фрезы на входе канавки засверливают отверстия диаметром, равным ширинœе паза.

В крупносœерийном и массовом производствах для фрезерования врезных шпоночных пазов применяют специализированные шпоночно-фрезерные станки, работающие по принципу маятниковой подачи с углублением фрезы на 0,2…0,3 мм на каждый ход. При этом нет крайне важно сти засверливать отверстия. При наличии на валу нескольких шпоночных пазов обработку ведут на многошпиндельных шпоночно-фрезерных станках. Фрезерование лысок в серийном и массовом производствах обычно выполняют в многоместных приспособлениях. Обработку двусторонних лысок производят на многошпиндельных станках с помощью набора дисковых фрез.

Наиболее производительным процессом обработки лысок должна быть протягивание на станках для наружного протягивания.

Шлицевые поверхности валов по конструкции бывают прямобочными, треугольными, эвольвентными. Шлицевые соединœения с прямобочными шлицами можно выполнять с центрованием втулки по внутреннему и наружному диаметру, с эвольвентными и треугольными шлицами – с центрованием по боковым поверхностям.

На шлицевые соединœения устанавливают жесткие нормы точности и технические условия. Так, допустимые отклонения и неравномерность шага шлицев и смещение их относительно оси, как указано выше, не должны превышать 0,02…0,03 мм.

Обработку шлицев на валах можно выполнять фрезерованием, строганием или долблением, протягиванием и накатыванием. Наиболее распространено фрезерование на шпоночно-фрезерных станках способом обкатки. Этим же способом можно фрезеровать шлицы всœех профилей на резьбонакатных (типа 561) и зубофрезерных станках. Обработка ведется червячными фрезами за один или за два (при диаметре 80 мм) прохода.

В индивидуальном и мелкосœерийном производствах обработку шлиц можно выполнять на фрезерных станках общего назначения, применяя способ копирования и профильные фрезы. Для делœения вала на заданное число шлицев применяют универсальные делительные головки.

Строгание шлиц на валах выполняют многорезцовыми строгальными головками способом копирования. Долбление можно выполнять многорезцовыми головками способом копирования и долбяками способом обкатки. Этими способами обычно ведут обработку коротких шлицевых поверхностей.

Наиболее производительными (в 5…10 раз) по сравнению с фрезерованием является протягивание, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ наиболее приемлемо для обработки открытых шлицевых пазов, чтобы инструмент имел выход. При протягивании пазов с радиальным выходом усложняется конструкция протяжки (выдвижные зубья).

При изготовлении шлицевых поверхностей практически любого размера наиболее перспективным является процесс холодного накатывания шлиц. Накатывание можно осуществлять рейками, валиками, роликами, многороликовыми профильными головками. По опытным данным накатанные шлицы при скручивании на 10…20 % прочнее шлиц, полученных резанием. Рассмотренные методы получения шлицевых поверхностей обычно позволяют добиться требуемого качества без дополнительной обработки.

Шлицы закаливаемых валов шлифуют на шлицешлифовальных полуавтоматах. Схемы шлифования зависят от способа центрирования. Так, при центровании по внутреннему диаметру шлифование может производиться профильным кругом с одновременным шлифованием боковых поверхностей (рис. 8, а ). При центровании по наружному диаметру боковые поверхности шлифуются двумя кругами (рис. 8, б ). Шлифование наружной поверхности выполняется на обычных круглошлифовальных станках.

Рис. 8. Схемы шлифования шлицев

Сверление отверстий. Для получения отверстий на торцах или на поверхностях вращения валов применяют сверлильные операции. Обработку концентричных отверстий на торцах валов можно выполнять в процессе подготовительных операций на фрезерно-центровальных полуавтоматах. При этом вместо центровального сверла применяют спиральное сверло требуемого диаметра. При сверлении глубоких отверстий (длина в 5 раз больше диаметра) применяют сверла для глубокого сверления одностороннего резания с принудительной подачей охлаждающей жидкости в зону резания. Обработку ведут на горизонтально-сверлильных сверлильных станках для глубокого сверления. Остальные отверстия обрабатывают на сверлильных станках общего назначения с применением приспособлений-кондукторов. Для повышения производительности можно применять многоместные приспособления.

В случае если в валах нужно сделать большое число отверстий, то целœесообразно применять агрегатные многошпиндельные станки. В случае если отверстия занимают определœенное угловое положение относительно ранее обработанных пазов, лысок и других элементов в конструкции приспособлений, то крайне важно ввести дополнительные установочные элементы (ориентировочные). Стоит сказать, что для направления инструмента приспособления снабжают кондукторными втулками.

В индивидуальном и мелкосœерийном производствах сверление отверстий производят по разметке, без применения каких-либо специальных приспособлений. В среднесерийном производстве можно применять сверлильные станки с программным управлением. В качестве приспособлений наиболее экономично применять универсально-сборочные приспособления (УСП).

Нарезание резьбы . На валах нередко предусматривается нарезание резьб как на наружных их поверхностях, так и в отверстиях. Нарезание резьб в отверстиях в большинстве случаев выполняют метчиками при совмещении с токарными операциями (при нарезании резьб в торцовых концентрических отверстиях) или отдельно на специализированных резьбонарезных станках. Нарезание резьб метчиками выполняют с реверсированием вращения метчика в конце рабочего хода для вывинчивания и без реверсирования – со сквозным проходом метчика через обрабатываемое отверстие. Для крепления метчиков на станках применяют специальные патроны, дающие некоторую свободу перемещения метчика в продольном и радиальном направлениях для возможности его самоустановления по обрабатываемой детали.

Нарезание внутренних резьб резцами, резьбонарезными головками, резьбофрезерованием и накатыванием резьб применяют обычно при достаточно больших диаметрах резьбы.

Получение наружных резьб в технологическом маршруте обработки валов занимает различное место. Нарезание резьб должна быть переходов в операции токарной обработки или самостоятельной операцией. Для указания места этой операции в технологическом маршруте крайне важно учитывать размеры и точность изготовления резьбы, насыщенность токарной операции, объём партии деталей и т.д. Эти же факторы обусловливают выбор одного из следующих способов нарезания резьбы: нарезание резьбы резцами и гребенками; нарезание резьбы плашками; нарезание резьбы резьбонарезными самораскрывающимися головками; фрезерование резьбы; шлифование резьбы; накатывание резьбы.

Нарезание резьб резцами и гребенками выполняют в основном в единичном и мелкосœерийном производствах на токарно-винторезных станках. Процесс малопроизводителœен вследствие больших затрат времени на холостые ходы и невозможности работы на высоких скоростях. Этот способ применяют также при нарезании нестандартных резьб, червяков, прямоугольных резьб, при получении резьб, строго соосных с другими поверхностями валов.

Нарезание резьб круглыми плашками выполняют на токарных и револьверных станках, автоматах и полуавтоматах. Державки, применяющиеся для установки плашек, должны обеспечивать некоторую свободу перемещения плашки в продольном и радиальном направлениях. Нарезание резьб плашками не обеспечивает высоких качеств резьбы и производительности вследствие наличия у плашки нешлифованного профиля резьбы, работы на низких скоростях и больших затрат времени на холостое свинчивание плашки.

Получение резьбы более высокого качества и с большей производительностью достигается применением самораскрывающихся резьбонарезных головок (рис. 9). Головка снабжена четырьмя круглыми или призматическими плашками, имеющими шлифованные рабочие поверхности. В конце рабочего хода плашки раздвигаются, обеспечивая быстрый отвод головки. Нарезание резьбы такими головками производят на револьверных станках, токарных автоматах и полуавтоматах. В случае если нарезание резьбы планируется отдельной операцией, то применяют болтонарезные станки.

Рис. 9. Самораскрывающаяся резьбонарезная головка

Фрезерование резьбы выполняют на резьбофрезерных станках дисковыми (при фрезеровании длинных резьб) и гребенчатыми (при фрезеровании коротких резьб) фрезами. Валы сельскохозяйственных машин имеют обычно короткие резьбы, и в связи с этим наибольшее применение получило фрезерование гребенчатыми фрезами, обеспечивающее высокую производительность и точность обработки резьб (рис. 10).

Рис. 10. Схема фрезерования коротких резьб гребенчатой фрезой

Шлифование резьб при изготовлении деталей сельскохозяйственных машин практически не применяют. Необходимость этого способа может возникнуть при изготовлении резьб очень высокой точности или при получении резьб на закаленных деталях. Тогда шлифование производят на резьбошлифовальных станках однониточными или многониточными кругами.

Самым производительным способом получения резьб является накатывание (в 10…20 раз производительней нарезания резьбовыми головками). Накатыванием получают резьбы 6-го квалитета точности.

Наивысшей производительности изготовления валов в крупносœерийном и массовом производствах достигают созданием автоматических линий. Линии компонуют из токарных (гидрокопировальных и многорезцовых) и фрезерно-центровальных полуавтоматов, шлифовальных станков и оснащают транспортными и загрузочными устройствами, средствами активного контроля и блокировки.

Изготовление ступенчатых валов - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Изготовление ступенчатых валов" 2014, 2015.



Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!