Обработка валов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОБРАБОТКА ВАЛОВ

1.1 Классификация деталей. Заготовки для валов

круглый стержень вал заготовка

Технические требования

К деталям класса «круглые стержни» относятся, прежде всего, валы, а также некоторые другие детали машин, отличающиеся от валов отсутствием вращения при работе. Это штоки молотов, трубы, стойки, крупные стяжные болты и т. д. Для деталей «круглые стержни» характерна общность технологии обработки.

В класс «круглые стержни» входят четыре типа деталей: валы гладкие и ступенчатые; валы пустотелые; валы коленчатые, кулачковые и эксцентриковые; валы с фасонными поверхностями (валы-шестерни, шлицевые валы, крестовины карданных валов).

К группе крупных валов К относятся валы длиной l > 800 мм при d < 0,5l и массе G > 10 кг. Зависимость d < 0,5l относится ко всем группам деталей этого класса. К группе средних валов С отнесены детали длиной l = 800...250 мм, массой G = 3...10 кг. В группу небольших валов Н включены детали длиной l = 250...100 мм, массой G = 3...0,8 кг. К группе мелких валов М относят валы, у которых d < 100 мм, масса G < 0,8 кг.

Из разновидностей валов наиболее распространены ступенчатые валы. Эти валы длиной 150...1000 мм составляют свыше 85 % общего числа валов, применяемых в машиностроении. Фланцевые валы часто бывают полыми.

Распространенным материалом для валов служат стали марок 35, 40, 45. В сельскохозяйственном машиностроении для валов применяют от Ст. 0 до Ст. 6. Ответственные валы делают из легированных конструкционных сталей (40Х, 50Х, 40Г, 50Г и др.).

Посадочные места у валов под зубчатые колеса, муфты обычно выполняют по 9...11-му квалитету, а в сильно нагруженных валах - по 6…7-му квалитету. Шейки под подшипники делают по 6…7-му квалитету, а в отдельных случаях по 5…6-му квалитету.

Наиболее часто заготовками для валов служат прокат, прокат с последующим волочением, штамповки.

Заготовки крупных валов изготовляют свободной ковкой или электрошлаковой сваркой из отдельных элементов, полученных ковкой.

Волочение проката обеспечивает 10…11-й квалитет точности и уменьшает объем последующей механической обработки заготовки валов.

Заготовки для валов в виде штамповок применяют вместо проката тогда, когда это дает экономию металла не менее 10 % при серийном производстве и не менее 5 % при массовом.

1.2 Обработка валов

Правка и обдирка прутков

Горячекатаная сталь может иметь кривизну до 5 мм на один метр длины, поэтому прокат (после волочения) подвергают правке на двух- или шестивалковых правильных станках. Пруток 3 (рис. 1) перед правкой закрепляют в специальных тележках. Станок имеет барабан 1, вращающийся от электродвигателя через трехскоростную коробку скоростей. В барабане размещены три пары роликов 2, имеющих форму гиперболоида вращения; оси роликов размещены в подшипниках. Пруток 3 устанавливают между роликами 2 и закрепляют на левой 4 и правой 5 тележках. При вращении барабана ролики, расположенные под углом б, заставляют пруток перемещаться по оси вместе с тележками со скоростью 5…30 м/мин.

На конце барабана имеются деревянные колодки 6, которые прижимаются к перемещающемуся прутку. Они омываются абразивной смесью и полируют вал.

На правильных станках правят прутки диаметром 25…150 мм.

В зависимости от величины искривления и требуемой точности прутки пропускают через барабан от 1 до 6 раз. Достижимая точность правки 0,1...0,2 мм на один метр длины прутка.

Схема станка для правки прутков

В условиях единичного и мелкосерийного производств правку прутков можно осуществлять на прессах. При этом пруток располагают на двух призмах прогибом вверх, а усилие, создаваемое прессом, прикладывают к наиболее прогнутой части вала.

Цанговые патроны на токарных автоматах и револьверных станках требуют применения прутков (труб) точных диаметров, поэтому на этих станках применяют холоднотянутые (калиброванные) или горячекатаные прутки, прошедшие обдирку на специальных бесцентрово-обдирочных станках. Диаметр прутков 15...80 мм при длине до 7м. Центральное зубчатое колесо 3 (рис. 59) получает вращение от электродвигателя через коробку скоростей. На колесе 3 расположены две резцовые головки: левая - для черновой обдирки и правая - для получистовой. В каждой головке имеется один резец 4 и три сухаря 5, предохраняющие пруток от прогиба под действием сил резания. Пруток 6 подается при помощи роликов 1 с насечкой. Изменяя частоту вращения роликов, можно менять продольную подачу прутка от 175 до 600 мм/мин.

Резка заготовок

В зависимости от условий и масштаба производства резку заготовок осуществляют на прессах; пилах; отрезных (токарных) станках; приводных ножовках.

Резку (рубку) на прессах применяют в массовом или крупносерийном производстве. Схема рубки прутка на прессе показана на рис. 60. Пруток подают до упора 1. Затем подвижная часть штампа 2 движется вниз, надрезая пруток. Ножи 4 имеют форму втулки. Рубка на прессе весьма производительна. Недостатки - заминание краев и получение неровного торца.

Пилы для резки заготовок бывают дисковые, ленточные, фрикционные. Дисковые пилы представляют собой диск с прикрепленными сменными зубчатыми сегментами из быстрорежущей стали. Диаметр пил 500…700 мм. Прутки нарезают по одному или пакетом. Дисковые пилы более распространены по сравнению с пилами других систем.

Ленточные пилы представляют собой бесконечную ленту толщиной 1…1,5 мм. Их применяют для резки прутков из цветных металлов.

Фрикционные пилы выполняют в виде стального диска (без зубьев), вращающегося с окружной скоростью 1000…1400 м/с.

Такой вращающийся диск подают на заготовку. Вследствие трения в месте контакта возникают высокие температуры, приводящие к плавлению металла, частицы которого удаляются самой пилой.

Электрофрикционные пилы представляют собой фрикционную пилу, к которой подведен один полюс источника электроэнергии. Другой полюс соединяют с разрезаемым прутком. В результате нагрев в месте реза происходит от трения и электрической дуги.

Отрезные станки бывают токарного типа и отрезные полуавтоматы. На токарно-отрезных станках пруток подают через шпиндель и зажимают в цанговом патроне. Пруток нарезается отрезным резцом. Применяют также установку двух резцедержателей - переднего и заднего. В этом случае ставят два отрезных резца и процесс резки ускоряется.

Отрезной полуавтомат имеет вращающуюся резцовую головку с двумя резцами, получающими подачу в радиальном направлении. Внутри резцовой головки размещен цанговый патрон для прутка. Пруток подают до упора и закрепляют, головка получает вращательное движение и радиальную подачу. В процессе отрезания пруток не обламывается и торец заготовок не требует зачистки.

Приводные ножовки разрезают прутки ножовочным полотном, совершающим возвратно-поступательное движение при наличии некоторого давления на ножовку. Один рабочий может обслужить одновременно 5…6 ножовок. Производительность ножовок ниже производительности дисковых пил.

Подрезка торцев валов осуществляется на токарных, фрезерных и фрезерно-центровальных станках.

Центровка валов

Для получения требуемой точности валы обрабатывают на центровых гнездах, которые бывают без предохранительного конуса с предохранительным конусом. Назначение предохранительного конуса (под углом 120 є) - предохранять рабочую коническую поверхность от забоин при транспортировке валов.

Центровые гнезда просверливаются на токарных, сверлильных, центровальных, фрезерно-центровальных и расточных станках специальными центровочными сверлами или сверлами с конической зенковкой.

Точение фасонных поверхностей производят фасонными резцами, работающими с поперечной подачей, и обычными резцами, направляемыми по копиру и воспроизводящими заданный профиль детали.

1.3 Методы отделочной обработки валов

Для достижения высокой точности и малой шероховатости наружных цилиндрических поверхностей валов применяют различные виды чистовой отделочной обработки. Основные методы отделочной обработки валов: шлифование, тонкое (алмазное) точение, полирование, суперфиниширование, притирка, обкатывание роликами и др. Метод обработки выбирают, исходя из требований к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также в зависимости от характера детали.

Шлифование - наиболее распространенный метод чистовой обработки наружных поверхностей валов. Обычно при помощи шлифования получают 6...7-й квалитет точности и 8-й класс шероховатости поверхности (R_a ?0,63 мкм).

Тонкое (алмазное) точение применяют главным образом для обработки валов из цветных металлов и сплавов (бронзы, латуни, алюминиевых и др.), реже для обработки валов из чугуна и стали. Шлифование цветных сплавов сложнее шлифования стали и чугуна из-за засаливания шлифовального круга.

Тонкое точение производят алмазными резцами или резцами, оснащенными твердыми сплавами (например, Т30К4). Обработку производят при малой глубине резания (t = 0,05...0,3 мм) и подаче (S = 0,13...0,15 мм/об) и высокой скорости резания (v = 100...1000 м/мин).

Станки для алмазного точения должны быть быстроходными (частота вращения до 8000 ^мин-1) и обладать повышенной точностью и жесткостью.

По производительности тонкое (алмазное) точение несколько превосходит шлифование.

Суперфиниширование - окончательная обработка предварительно шлифованных поверхностей (чаще наружных цилиндрических) при помощи мелкозернистых абразивных или алмазных брусков, совершающих сложное движение для получения высокого качества поверхности. Бруски для суперфиниширования изготовляют из шлиф- и микропорошков.

Полирование - обработка деталей при помощи мелкозернистой абразивной (полировальной) пасты, нанесенной на эластичный полировальный круг, который изготовлен из войлока, кожи и парусины. В качестве абразива применяют порошки оксида хрома, крокуса (оксид железа), венской извести, иногда корунда и карбида кремния. Окружная скорость вращения круга при полировании деталей из стали и чугуна 30…35 м/с. Деталь прижимается к кругу силой, равной 20…50 Н.

Полирование обычно применяют для декоративной отделки деталей, а также в качестве подготовительной операции перед никелированием, хромированием и другими гальваническими операциями. Шероховатость поверхности после полирования соответствует 7…12-му классу.

Притирка - процесс обработки поверхности притиром, рабочая поверхность которого шаржирована мелкозернистым абразивным порошком (величина зерна 3...20 мкм), при наличии смазки или специальной пасты. Обрабатываемая деталь при этом вращается и совершает сложное движение. Притиры изготовляют из чугуна, бронзы или меди.

Шаржирование - внедрение в рабочую поверхность притира абразивных зерен, которые играют роль режущих элементов. В качестве абразивного порошка используют корунд, синтетические алмазы, карбид кремния, оксид хрома, оксид железа и др. Пасты состоят из абразивных порошков и химически активных веществ. Например, в состав пасты ГОИ (Государственный оптический институт) входит абразив в виде оксида хрома и связка - олеиновая и стеариновая кислоты. Пасты ускоряют процесс притирки, так как химически активные вещества способствуют окислению обрабатываемого металла, продукты которого затем удаляются абразивными зернами.

В единичном производстве и ремонтных мастерских притирку посадочных шеек валов производят на токарном станке притиром в виде разрезной втулки, внутреннюю поверхность которой смазывают доводочной пастой или покрывают тонким слоем абразивного порошка, смешанного с машинным маслом. Втулка вставлена в металлический «жимок» и надета на шейку обрабатываемой детали. Болт служит для подтягивания «жимка». При работе притир вручную перемещают вдоль детали. При доводке рекомендуется смазывать обрабатываемую поверхность машинным маслом или керосином.

Доводку производят после шлифования. Припуск на доводку (на диаметр) 5…20 мкм. Скорость вращения детали 10…20 м/мин.

В серийном и массовом производствах притирку производят на специальных притирочных станках с чугунными или (реже) абразивными дисками, расположенными эксцентрично друг другу. В станине размещен привод диска. Диск, установленный на шпинделе станка в колонне, вращается и вертикально перемещается (при настройке). Между дисками размещен сепараторный диск, который имеет радиальные гнезда. В них помещают обрабатываемые заготовки, не закрепляя их. Заготовки обрабатывают дисками, на рабочие поверхности которых наносят мелкодисперсный абразивный порошок, смешанный с полирующей жидкостью, или пасту.

Припуск на диаметр при притирке 0,05…0,1 мм. Притирка обеспечивает точность по диаметру до 5-го квалитета и шероховатость поверхности R_а 0,04…0,01 мкм (12…14-й класс). Притиркой обрабатывают короткие цилиндрические детали, например поршневые пальцы.

Размещено на Allbest.ru