Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей



Изготовление валов. Обработка шлицев, шпоночных пазов и резьб. Применяемые методы, инструменты и оборудование. Особенности технологии окончат. обработки валов в зависимости от требуемой точности. Доводочная обработка валов абразивными инструментами и поверхностно-пластическим деформированием. Контроль валов.

Валом называют деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенную для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т. д., и для передачи вращающего момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях помимо изгиба и кручения валы могут испытывать деформацию растяжения (сжатия). Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали и работают только на кручение. Осью называют деталь, предназначенную только для поддержания установленных на ней деталей. В отличие от вала ось не передает вращающего момента и работает только на изгиб. В машинах оси могут быть неподвижными или же могут вращаться вместе с сидящими на них деталями (подвижные оси).Для передачи крутящего момента деталям, сопряженным с валом, широко применяют шпоночные и шлицевые соединения. Шпоночные пазы для призматических шпонок могут быть сквозными, закрытыми с одной стороны, закрытыми с двух сторон, т.е. глухими. Наименее технологичными являются глухие шпоночные пазы. Пред почтительнее применение сквозных пазов и пазов, закрытых с одной стороны, но с радиусным выходом. К технологическим задачам, стоящим при обработке шпоночных пазов относятся требования по точности ширины паза. Обработку шлицевых поверхностей валов ведут на шлицефрезерных станках червячными шлицевыми фрезами при установке заготовок в центрах. Если шлицевая поверхность предусматривает центрирование по наружному диаметру, то обработку выполняют фрезами, имеющими у основания зубьев фланк для обработки фасок на вершинах шлицев. При центрировании вала по внутреннему диаметру шлицы обрабатывают фрезами с усиками для одновременного прорезания канавок во впадинах, чтобы облегчить процесс шлифования шлицев. В серийном производстве обработку таких пазов ведут методом "маятниковой подачи", используя шпоночные фрезы В результате на боковых поверхностях пазов появляются продольные риски. Для обеспечения натяга в соединении паз калибруют зачистным проходом, который выполняют с применением патрона, регулирующего эксцентриситет фрезы. Точность ширины паза достигает IT8, IT9 при шероховатости боковой поверхности Ra = 5 мкм. Смазочные отверстия различного назначения в зависимости от конструкции вала обрабатывают на сверлильных станках с вертикальной или горизонтальной осью расположения шпинделя. Шпоночные канавки на валах и вообще в охватываемых деталях изготовляются для призматических и сегментных шпонок. Шпоночные канавки для призматических шпонок могут быть закрытыми с двух сторон (глухие), закрытыми с одной стороны и сквозными. Шпоночные канавки изготовляются различными способами в зависимости от конфигурации канавки и вала, применяемого инструмента; они выполняются на горизонтально-фрезерных или на вертикально-фрезерных станках общего назначения или специальных. Фрезерование концевой фрезой за один проход производится таким образом, что сначала фреза при вертикальной подаче проходит на полную глубину канавки, а потом включается продольная подача с которой шпоночная канавка фрезеруется на полную длину. При этом способе требуется мощный станок, прочное крепление фрезы и обильное охлаждение. Вследствие того что фреза работает в основном своей периферической частью, диаметр которой после заточки несколько уменьшается, в зависимости от числа переточек фреза дает неточный размер канавки по ширине. Для получения по ширине точных канавок применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с «маятниковой подачей», работающие концевыми двуспиральными фрезами с лобовыми режущими кромками. При этом способе фреза врезается на 0,1—0,3 мм и фрезерует канавку на всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует канавку опять на всю длину, но в другом направлении. Отсюда и происходит определение метода — «маятниковая подача». Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных канавок в серийном и массовом производствах, так как дает вполне точную канавку, обеспечивающую взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает лобовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферийная часть ее, а лобовая. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени на изготовление канавки по сравнению с фрезерованием за один проход и тем более с фрезерованием дисковой фрезой. Отсюда вытекает следующее: 1) метод маятниковой подачи надо применять при изготовлении канавок, требующих взаимозаменяемости; 2) фрезеровать канавки в один проход нужно в тех случаях, когда допускается пригонка шпонок по канавкам. Наружную резьбу нарезают плашками различных конструкций, резьбонарезными головками (с раздвигающимися плашками), резьбовыми резцами, гребенками, дисковыми и групповыми резьбовыми фрезами, шлифовальными кругами, а также накатыванием. Круглыми плашками нарезают резьбы невысокой точности, так как у этих плашек профиль резьбовой нитки не шлифуют. В некоторых случаях применяют плашки особо высокой точности изготовления, у которых режущие кромки, притирая, доводят до высокой точности. Круглые плашки используют главным образом для нарезания резьб на заготовках из цветных металлов, а также для нарезания резьб малых диаметров (менее 3 мм) на заготовках из сталей. Их изготовляют разрезными, или регулируемыми по диаметру, и неразрезными. Нарезание наружной резьбы на сверлильных, револьверных, болторезных станках и автоматах резьбонарезными головками является более совершенным, производительным и точным способом. Резьбовые резцы и гребенки применяют при нарезании особо точных наружных резьб, например для резьбовых калибров, особо ответственных резьб в отдельных деталях, а также при чистовом нарезании точных ходовых трапецеидальных и прямоугольных резьб. Применяют стержневые, призматические, а также круглые резьбовые резцы. Шлифование резьбы абразивными кругами на резьбошлифовальных станках применяют для обработки метчиков, резьбовых фрез, резьбовых калибров, накатных роликов и т. п. В настоящее время в практике производства преимущественно применяют два основных способа шлифования резьбы.

1. Шлифование однониточным шлифовальным кругом, профилированным в соответствии с профилем одной впадины резьбы. Режим обработки характеризуется определенным соотношением глубины резания и окружной скорости обрабатываемой детали. Шлифование резьбы многониточным кругом с кольцевыми нитками. Этот способ позволяет шлифовать короткие резьбы способом врезания: круг получает поперечную подачу на высоту витка при медленном вращении заготовки, после чего последняя совершает один полный оборот. Этого достаточно, чтобы прошлифовать всю резьбу по заготовке.

Контроль валов. У валов обычно контролируют следующие параметры: диаметральные размеры поверхностей и относительное их положение (соосность). При значительных программах выпуска для контроля применяют многомерные приборы с индикаторами или электроконтактными датчиками. Контроль соосности поверхностей у ступенчатых валов проверяют приборами относительного измерения, определяя биение одной поверхности относительно другой. Контроль валов, штоков, цапф ротора и шнека. Указанные детали являются весьма ответственными и подлежат обязательному контролю на отсутствие микротрещин, изгибов, износа, забоин, коррозии и других дефектов. Перед контролем детали должны быть тщательно очищены и промыты. Внешний осмотр необходимо вести с помощью лупы с 5 - 7-кратным увеличением.

Из лекции:

Технология обработки шлицев зависит от того, закаливается вал или нет:

Если закаливается:

1)предварительное наружное шлифование;

2)фрезерование шлицев с припуском на шлифование боковых поверхностей;

3)термическая обработка;

4)чистовое наружное шлифование;

5)чистовое шлифование наружной поверхностей.


 

33 .Изготовление шпинделей служебное назначение. Предъявляемые требования. Применяемые мат-лы и способы получения заготовок. Типовой ТП обработки шпинделей. Выбор и обработка технологических баз. Обработка шпинделей до окончательной термической обработки: обработка отверстий и наружных поверхностей шлицов, шпоночных пазов.(+см. 34)

Шпиндель современного металлорежущего станка занимает особое место в кинематической цепи станка, так как от него зависит не только передача вращательного движения обрабатываемой заготовке или инструменту, но и качество обработки. Он вращается на опорных шейках, являющихся его основными базами, следовательно, от стабильности положения вращающегося в опорах шпинделя зависит качество обработки. Шпиндели работают на опорах качения и опорах скольжения.

Точность шпинделей делят на 5 классов, которые различаются техническими требованиями:

1)точность диаметральных размеров;

2)допуски овальности, конусообразности;

3)допуски на биение (радиальное, торцевое);

4)шероховатость и твердость поверхности.

Конструктивные формы шпинделей:

1)Шпиндели с центровальным отверстием;

2)Шпиндель с несквозным отверстием;

3)Сплошные, без отверстий.

Материалы шпинделей: сталь 45, 40ХН, чугун.

Заготовки: зависит от серийности материала:

- прутковый материал;

- прутковый материал в виде трубы.

До механической обработки заготовки должны подвергаться термообработке.

ТП разделяется на 2 стадии: до и после термообработки.

За базу берем отверстие.

Чистовая и отделочная обработки производят на специальных пробках или оправках. Рекомендуется пробки не менять.

ТП должен содержать операции оправки.

После термообработки необходимы операции контроля и прямолинейности.

Для обеспечения соосности наружных и внутренних поверхностей базировать шпиндели необходимо по опорным шейкам.

Оборудование (в зависимости от серийности производства):

- токарные универсальные станки;

- гидрокопировальные станки;

- станки с ЧПУ.

Обработка отверстий:

- для осевого – станки для глубокого сверления;

Термическая обработка (повышение износостойкости опорных шеек)

Закаливать нужно в подвешенном состоянии. Азотирование (для шпинделей, которые работают в подшипниках качения).

Преимущества: нет фазовых изменений; t 500-550

Обработка поверхности после термообработки:

- нарезание шлицов;

- отделочные операции внутренних и наружных поверхностей;

- предварительное и окончательное шлифование.

Для обеспечения точности – неоднократное шлифование и доводочные операции.


 



Механическая обработка шпинделей после окончания термич. обработки. Чистовая и отделочная обработка наружных и внутренних поверхностей вращения. Особенности обработки шпинделей прецизионных станков. Балансировка и контроль шпинделей.

Шпиндель современного металлорежущего станка занимает особое место в кинематической цепи станка, так как от него зависит не только передача вращательного движения обрабатываемой заготовке или инструменту, но и качество обработки. Он вращается на опорных шейках, являющихся его основными базами, следовательно, от стабильности положения вращающегося в опорах шпинделя зависит качество обработки. Шпиндели работают на опорах качения и опорах скольжения. Шпиндели изготовляют из хромистых сталей марок 20Х, 40Х, хромоникелевых и других легированных сталей. Для шпинделей некоторых тяжелых станков применяют стальное литье или чугун. В качестве заготовок для шпинделей используют поковки, штамповки, а для шпинделей небольших размеров — прутковый материал. Черновую обработку осевого отверстия шпинделя обычно выполняют на специальных станках для глубокого сверления. Технологическими базами являются поверхности двух шеек шпинделя, одну из которых зажимают в патроне станка, а другую устанавливают в люнет. Чистовую обработку наружных поверхностей выполняют так же, как и черновую, на токарно-копировальных станках. Припуск, оставляемый для чистовой обработки, составляет 0,25...0,4 мм на сторону. После чистовой обработки наружных и внутренних поверхностей обрабатывают шпоночные канавки. Точность углового расположения шпоночных канавок обеспечивают делительной головкой, если шпиндель устанавливают в центрах, или делительным диском, надеваемым на шейку шпинделя и закрепляемым стопорным болтом. Шпоночные канавки обрабатывают торцевыми, дисковыми или концевыми фрезами на универсальных фрезерных или на специальных фрезерно-шпоночных станках. Шпиндели шлифуют на кругло шлифовальных станках с применением мелкозернистых кругов. Для обеспечения соосности и концентричности наружных и внутренних поверхностей используют поверхности осевого отверстия шпинделя. Поверхности шеек шпинделя, которые работают в опорах скольжения, кроме шлифования подвергают суперфинишированию. После отделки шеек шпинделя приступают к отделочной обработке осевого отверстия на внутришлифовальном станке, используя в качестве технологической базы поверхности передней опорной шейки, устанавливаемой в люнете, и шейки противоположного конца шпинделя, зажимаемой в само центрирующем трех кулачковом патроне. Завершающей операцией обработки шпинделя является балансировка, при которой устраняют неуравновешенность, обеспечивают устойчивость относительного положения шпинделя на станке и плавность его вращения. Черновая обработка. На этапе черновой обработки наружные и внутренние поверхности заготовки обрабатывают с припуском 3…5 мм на сторону под последующую обработку. Центральное отверстие, мелкие и крепежные отверстия во фланце шпинделя могут быть обработаны окончательно. При этом удаляется большое количество материала заготовки (до 40 %). Припуски при черновой обработке, как правило, неравномерны, что приводит к возникновению существенных динамических явлений в технологическом оборудовании. Кроме того, при черновой обработке выделяется большое количество пыли из-за удаления корки с поковок. Получистовая обработка. На этапе получистовой обработки неответственные наружные и внутренние поверхности обрабатывают окончательно. Опорные и посадочные поверхности обрабатывают с припуском под последующее шлифование. Также с припуском под последующую обработку обрабатывают шлицевые поверхности и шпоночные пазы. Отделочная обработка. Отделочную обработку опорных поверхностей под подшипники и посадочных поверхностей под технологическую оснастку применяют в производстве прецизионных шпинделей для обеспечения заданных технических требований, особенно точности формы и шероховатости поверхностей. Оборудование для отделочной обработки устанавливают на индивидуальных виброизолированных фундаментах в специальных термоконстантных помещениях.

Технологический процесс изготовления шпинделей прецизионных станков более сложный, так как к таким шпинделям техническими условиями предъявляются более высокие требования. Например, у шпинделя координатно-расточного станка мод. 2А430 конусность и овальность опорных шеек не должны превышать 0,002 -0,001 мм, биение - не более 0,003 мм, чистота поверхности опорных шеек не ниже 12 класса, биение конусного отверстия относительно оси вращения шпинделя - не более 0,0015 мм у конца шпинделя.

Для устранения вредного влияния остаточных напряжений, которые могут вызвать деформации шпинделя не только в процессе его обработки, но и в период эксплуатации, шпиндели прецизионных станков неоднократно подвергают термической обработке.

Требования высокой точности, правильности формы и высокого класса чистоты поверхности опорных шеек и исполнительных поверхностей обычно вынуждают прибегать к неоднократному шлифованию и доводочным операциям. При шлифовании особое внимание уделяется устранению динамической неуравновешенности абразивного круга, которое может возникнуть в процессе обработки и значительно ухудшить качество изделия. В качестве доводочных операций могут примененятся притирка, хонингование и суперфиниш.
Точность изготовления шпинделя контролируют в опре­деленной последовательности. Сначала определяют правильность геометрической формы поверхностей, затем их размеры и потом точность относительного положения поверхностей. Такая последовательность позволяет при измерении исключить влияние одного параметра на другой и с наибольшей точностью оценить измеряемый геометрический параметр шпинделя.

Измерительнымибазами при контроле шпинделя обычно являются поверхности его опорных шеек, которые будучи его основнымибазами определяют положение всех остальных поверхностей при работе шпинделя в станке. В соответствии с этим при проверке шпиндель устанавливают опорными шейками на две призмы, расположенные на контрольной плите, с упором в один торец. Одна изприменяемых призм обычно регулируемая по высоте, что позволят выставить ось шпинделя по горизонтали. Диаметральные размеры в зависимости от степени точности и их значения проверяют скобами, а также микрометром (цена деления 0,01 мм),пассаметром (цена деления 0,002 мм) или микротастом (цена деления 0,001 мм). Правильность геометрической формы овальность и конусообразность оценивают путем проверки диаметральных размеров в нескольких сечениях.

Применяют также специальное контрольные приспособления. Схема измерения параметров геометрической точности шпинделя в специальном приспособление приведена на рис.9.3. Шпиндель устанавливают на две ножевидные призмы 3,4, а в осевом направлении ограничивают одним из торцевых упоров1,5. Для материализации оси конического отверстия в него вставляют измерительную оправку.

Отклонение от прямолинейности образующей цилиндрической поверхности проверяют индикатором на стойке, наконечник которого перемешается по образующей поверхности параллельно оси шпинделя. Затем контролируют правильность положения поверхностей относительно оси вращения шпинделя. Отклонение от соосности контролируемой поверхности с осью вращения шпинделя проверяют индикаторами (6,8,10,11,13,14,15), вращая шпиндель вокруг оси. Такую проверку необходимо производить в двух крайних сечениях контролируемой поверхности. Торцевое биение оценивают индикаторами 7,12. Особое внимание уделяют контролю соосности исполнительных поверхностей с осью опорных шеек шпинделя.

Все шпиндели быстроходных станков проходят статическую и динамическую балансировку в собранном виде.

Динамическую балансировку выполняют на специальных балансировочных станках. Неуравновешенность шпинделя на балансировочных станках определяется путем измерения амплитуды и фазы колебаний опор. Неуравновешенность устраняют путем высверливания определенной массы металла в заданных местах баланси­руемой детали или узла. Так, например, допускаемый дисбаланс собранного шпиндельного узла токарного станка типа 16К20 составляет 25 г∙см . Для его устранения металл высверливают на торце большого зубчатого колеса и на задней стороне фланца шпинделя.

35 .Изготовление фланцев. Служебное назначение и требование к точности коленчатых валов. Прим мат-лы и способы получения заготовок. Построение ТП обработки фланцев в зависимости от серийности производства.

Фланец – неотъемлемая часть трубопроводной арматуры. Область применения фланцев чрезвычайно широка, фланцы применяются как соединительный компонент труб, так же фланец может служить соединением вращающихся деталей. По внешнему виду фланец представляет парную конструкцию плоского сечения кольцевой или дисковой формы. Крепление фланцев осуществляется через диаметрально расположенные отверстия одного и другого фланца путем резьбового соединения.

В качестве заготовок для изготовления фланцев используют поковки, штамповки, профильный прокат, бандажные и сварные заготовки. При выборе способа получения заготовки для фланца необходимо учитывать материал и габаритные размеры фланца, размеры сечения обода, коэффициент использования металла, трудоемкость изготовления и другие факторы. В табл. 27.2 приведены рекомендации по областям применения каждого из указанных способов.

О целесообразности применения заготовок каждого из указанных видов решают исходя из конкретных условий производства.

При штамповке фланцев на молотах обеспечиваются: высокая производительность, точность размеров заготовок, в результате чего значительно уменьшается отход металла в стружку и снижается трудоемкость обработки. Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах имеет ряд преимуществ перед штамповкой на молотах: повышается производительность труда и точность исполнения размеров поковки, увеличивается коэффициент использования металла в результате уменьшения штамповочных уклонов, уменьшается расход электроэнергии и улучшаются условия труда. Гибку с последующей сваркой выгодно применять в том случае, когда сечение обода фланца относительно небольшое и когда материал фланца обладает хорошей свариваемостью.

Коленчатые валы входят в состав двигателей, чтобы преобразовывать движение возвратно-поступательное во вращательное.

Технические требования:

1)точность шеек (размеров и форм);

2)соосность (коренной шейки на одной прямой)

3)шатунные шейки должны располагаться по радиусу

4)допуски на цилиндричность, конусность

5)состояние поверхностного слоя (требования износостойкости) HRC 56...62

Заготовки: - из углеродистых сталей; - из высокопрочных чугунов Ст45,40ХН, 40ХНМ

В крупносерийном и массовом производстве

- штамповка в закрытых штампах

- литье (стальн.) в оболочковые формы

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных деталей поршневых двигателей внутреннего сгорания. Коленчатые валы двигателей обычно имеют несколько (2-8) опорных коренных шеек и до 8 шатунных. Коленчатые валы изготовляют с противовесами или без них. Кривошипы валов располагают под углом 180 или 120°, реже под углом 90.

Коренные и шатунные шейки должны быть обработаны по 1 -2 классам точности и по 8-10 классам шероховатости; овальность, конусность и вогнутость должны находиться в пределах 0,005 -0,01 мм. Непараллельность осей шатунных шеек и крайних коренных не должна превышать 0,01-0,03 мм на всей длине шейки. Шейку переднего конца необходимо обрабатывать по 2 классу точности. Шероховатость поверхностей этих шеек должна соответствовать 7-8 классам. Неплоскостность торца фланца, к которому крепится маховик должна быть не более 0,04-0,1 мм, а биение на длине его радиус 0,03-0,05 мм.

Коленчатые валы подвергают динамической балансировке.



Методическая обработка ходовых прецизионных винтов (0-го и 1-го классов точности). Обработка технолог. баз. Тех нарезание трапецеидальной резьбы у термически упрочненных ходовых винтов. Обработка точных наружных поверхностей и торцов. Контроль ходовых винтов.

Прецизионные ходовые винты соответствуют 0 и 1 классам точности ведомственных технических условий. Высокие требования точности, предъявляемые к прецизионным винтам, обусловливают и особые требования к выбору материала и технологическому процессу их изготовления. Винты бывают закаленными и незакаленными. Термическое упрочнение винтов повышает износостойкость и позволяет длительное время сохранять их точность.

Ходовые винты прецизионных станков классов 0 и 1 изготовляют из сталей марок У10А, У12А, ХВГ, ХГ, ЗОХВА, 18ХГТ и стали 40ХФА, менее склонной к деформации при азотировании. Стали У10А и У12А хорошо обрабатываются, износостойки и при известных условиях термической обработки не дают значительных остаточных деформаций. Заготовки подлежат отжигу на структуру зернистого перлита и твердость НВ 170- 187.

В качестве заготовок для ходовых винтов применяют обычно пруток, отрезанный от сортового материала диаметром, максимально приближающимся к рассчитанному диаметру заготовок с минимальным припуском.

Прецизионные винты подвергают неоднократной термической обработке: отжигу, высокотемпературному отпуску, закалке, старению и стабилизации. Режим термической обработки устанавливают в зависимости от материала и размеров винтов в соответствии с назначенной термической операцией.

Ходовые винты с трапецеидальной резьбой, которая выше по прочности прямоугольной и позволяет при помощи разрезной гайки регулировать осевые зазоры.

Схема изготовления закаленных ходовых винтов 0-1 классов точности:

1. отрезка заготовки; 2. термическая обработка (отжиг); 3. подрезка торцов и центрование; 4. черновая токарная обработка наружных поверхностей; 5. термическая обработка (стабилизация); 6. срезка центровых отверстий, подрезка торцов и центрование; 7. чистовая обработка наружных поверхностей под шлифование; 8. фрезерование шпоночного паза; 9. слесарная зачистка заусенцев; 10. термическая обработка (закалка и отпуск); 11. доводка центровых отверстий; 12. черновое шлифование наружных поверхностей; 13. контроль на твердость и отсутствие трещин; 14. черновое нарезание резьбы на резьбошлифовальном станке многониточным кругом; 15. шлифование заходов резьбы на резьбошлифовальном станке; 16. термическая обработка (искусственное старение); 17. доводка центровых отверстий; 18. получистовое шлифование наружных поверхностей; 19. получистовое нарезание резьбы шлифовальным кругом; 20. термическая обработка (искусственное старение); 21. доводка центровых отверстий; 22. предварительное шлифование посадочных шеек, опорных буртиков и чистовое шлифование наружных поверхностей резьбы; 23. чистовое шлифование резьбы абразивным кругом; 24. шлифование фасок на вершинах витков резьбы; 25. контроль резьбы; 26. шлифование посадочных шеек с припуском под притирку 0,015 мм на диаметр; 27. доводка посадочных шеек и опорных буртиков. Контроль ходовых винтов. Параметры точности ходовых винтов.

Шаг прецизионных ходовых винтов проверяют на специальных или универсальных компараторах. Профиль резьбы измеряют оптическим компаратором различного увеличения, очертания и угла резьбы (10-100 раз).

Технология нарезания трапецеидальной резьбы у термически упрочненных ходовых винтов.

Для сокращения трудоемкости нарезания резьбы после закалки винтов до высокой твердости операцию резьбошлифования заменяют более прогрессивным процессом - предварительным нарезанием резьбы на токарно-винторезном станке особо высокой точности резцами, оснащенными пластинками твердого сплава ВК6М или ВКЗМ с профилем, соответствующим профилю винтовой канавки. При этом способе нарезания исключается появление трещин и значительно повышается производительность.

Заготовки под винты большой длины центруют на токарных станках сначала с одного торца, а затем, после поворота на 180°, с другого. Для создания дополнительной технологической базы, которой является наружный диаметр ходового винта, заготовки, шлифуют на бесцентрово- шлифовальных и на круглошлифовальных станках в центрах. В первом случае шлифуют до зацентровки для совмещения оси шлифованной поверхности с осью центровых отверстий. Шлифование в центрах обычно применяют для винтов классов 0; 1 и 2.

Из лекции:

Многократная термообработка для снятия внутренних напряжений: закаливаемые и не закаливаемые.

Не допускается правка, допускается прогиб.

Учитывается деформация ходовых винтов при термообработке.

Нарезание резьбы абразивным инструментом.

За несколько операций

1)Предварительная обработка, t=0,05…0,06

2)Получистовое (предварительное) шлифование.

3)Окончательное шлифование

5Д822В

Для повышения производительности – многониточные шлифовальные круги.

Все остальные поверхности на обычных круглошлифовальных станках.


 

40 .Изготовление цилиндрических зубчатых колес. Конструкция и предъявляемые технические требования. Применяемые мат-лы и способы получения заготовок. Тех. маршрут обработки зуб. колес в зависимости от степени точности(9-8,7,6-5). Выбор технолог. баз, в зависимости от конструкции зуб. колеса (вал-шестерня, с отверстием). Обработка зуб. колес до окончательной термической обработки: обработка до зубонарезания; нарезание зубьев, обработка торцовых поверхностей зубьев.

По конструкции:

1)длина больше диаметра;

2)Типа дисков:

3)вал-шестерня

Фома зуба по длине:

- прямозубые;

- винтовые;

- шефронные;

- с модифицированным профилем

Материалы: 1)Сталь (30,35); 2)углеродистая сталь (ХН).

Технические требования: 12 степеней точности зависит от требований к передаче.

 

Технологический процесс обработки зубчатых колес состоит из двух этапов.

Включает операции, связанные с образованием геометрической формы заготовки зубчатого колеса до нарезания зубьев.

Операции: станочные, термические, слесарные и контрольные.

Механическая обработка из 3х стадий:

1)до зубонарезание;

2)нарезание зубьев;

3)отделочные операции.

1)Чистовая обработка наружной поверхности и торцов.

2)Обработка зубьев: - зубодолбление, - зубофрезерование (дисковые и червячные).

Зубонарезание и отделочные операции обработки зубьев и остальных элементов детали.

Образование зубьев цилиндрических колес и реек производится двумя методами: копированием и огибанием. Сам процесс зубообразования может выполняться резанием со снятием стружки или путем пластической деформации материала.

Метод копирования. При нарезании колес методом копирования профиль режущей части инструмента (фрезы, резца, протяжки) полностью соответствует профилю впадины зуба колеса. Профиль инструмента копируется на колесе.

Нарезание колес дисковыми модульными фрезами производится на универсальных фрезерных станках, оснащенных делительными головками или столами, а также на зубофрезерных станках, имеющих устройство для индивидуального деления.

Профиль фрезы каждого номера соответствует профилю впадины колеса, имеющего наименьшее число зубьев для этого диапазона. Остальные диапазона будут нарезаться такой фрезой с некоторыми погрешностями. Чем больше фрез в наборе, тем точнее будут нарезаны колеса.

Дисковыми фрезами можно нарезать короткие рейки на горизонтально-фрезерных станках с использование индикаторных упоров и набора концевых мер.

Нарезание колес пальцевыми модульными фрезами производится на универсальных фрезерных станках, оснащенных делительными головками или столами, а также на зубофрезерных станках, имеющих устройство для индивидуального деления и специальный суппорт для установки пальцевых фрез.

Протягивание зубьев осуществляется в основном при изготовлении открытых венцов зубчатых колёс с внутренними прямыми зубьями при z<50. Протягивание производится также комплектом протяжек методом единичною деления после обработки каждой впадины.

Долбление зубьев методом копирования осуществляется в массовом производстве при предварительной обработке зубьев прямозубых колес. Обработка производится при помощи многорезцовой головки, нарезающей одновременно все зубья колеса (рисунок 3).

Метод огибания (обкатки). Основной метод нарезания зубьев колес. В соответствии с ним зубья образуют фрезерованием червячными фрезами, долблением долбяками, строганием гребенками, горячим и холодным накатыванием.

Фрезерование червячными фрезами является основным процессом предварительной и чистовой обработки зубьев. Оно применяется для нарезания эвольвентных зубьев цилиндрических колес наружного зацепления.

Нарезание зубьев гребенками на зубострогальных станках производят при изготовлении точных прямозубых, косозубых и шевронных колес с внешними зубьями больших модулей, а также с зубьями большой длины. Гребенки бывают прямозубые и косозубые. В торцовой плоскости зубьям гребенки приданы режущие свойства. По ГОСТу 3058-54 они имеют профиль рабочей рейки.

Накатывание зубчатых поверхностей. Процесс накатывания находит применение при изготовлении цилиндрических колес с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Колеса с модулем до 1,5 мм накатываются в холодном состоянии, а с модулем свыше 1,5 мм и до 10 мм — в горячем состоянии. Основными схемами накатывания, основанными на принципе обкатки, являются накатывание с радиальной подачей валков и накатывание с осевой (продольной) подачей заготовки.     

По технологическому признаку зубчатые колеса делятся на:

– цилиндрические и конические без ступицы и со ступицей, с гладким или шлицевым отверстием;

– многовенцовыеблочные с гладким или шлицевым отверстием;

– цилиндрические, конические и червячные типа фланца;

– цилиндрические и конические с хвостовиком;

– валы-шестерни.

 Типовой маршрут изготовления зубчатых колес

Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности следующие.

005 Заготовительная.

Для заготовок из проката – резка проката, для штампованных заготовок – штамповка. Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более 3-х диаметров. Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получают литьем.


Токарная.

Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны начерно, точить наружную поверхность обода до кулачков патрона начерно, расточить начерно на проход отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную поверхность ступицы начерно, точить фаски. Технологическая база – наружная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепление в кулачках токарного патрона). Оборудование: единичное производство – токарно-винторезный станок; мелко- среднесерийное – токарно-револьверный, токарный с ЧПУ; крупносерийное и массовое – одношпиндельныйи или многошпиндельный токарный полуавтомат (для заготовки из прутка – прутковый автомат)

015 Токарная.

Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) начерно, точить наружную поверхность обода на оставшейся части начерно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски. Технологическая база – обработанные поверхности обода и большего торца (со стороны ступицы). Оборудование – то же (см. операцию 010).

020 Протяжная (долбежная).

Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.

Технологическая база – отверстие и базовый торец колеса.

Оборудование – горизонтально-протяжной или долбежный станки.

Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо чистового растачивания на предыдущей операции.

Токарная.

Точить базовый и противолежащие торцы, наружную поверхность венца начисто.

Технологическая база – поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку, осевое положение на оправке фиксируется путем применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности поверхностей вращения колеса.

Оборудование – токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат.

030 Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начерно (обеспечивается 8-я степень точности).

Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец).

Оборудование – зубофрезерный полуавтомат.

035 Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-я степень точности).

Шевинговальная.

Шевинговальная операция повышает на единицу степень точности зубчатого колеса. Операции применяют для термообрабатываемых колес с целью уменьшения коробления зубьев, так как снимается поверхностный наклепанный слой после фрезерования.

Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправкой).

Оборудование – зубошевинговальный станок.

Термическая.

Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить – согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.

050 Внутришлифовальная.

Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.

Технологическая база – рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калибровочные ролики или зубчатые секторы.

Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съема металла и зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке.

Оборудование – внутришлифовальный станок.

При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца, противолежащего базовому (желательно за один установ на оправке).

Технологическая база – отверстие и базовый торец.

Оборудование – круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станки.

Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительной базы.

055 Плоскошлифовальная.

Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу).

Технологическая база – базовый торец.

Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.

060 Зубошлифовальная.

Шлифовать зубья.

Технологическая база – отверстие и базовый терец.

Оборудование – зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругами или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.

Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время термообработки на одну степень конечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при термообработке больше, чем на одну степень.

065 Контрольная.

Применяются варианты техпроцесса с однократнымзубофрезерованием, но с двукратным зубошлифованием.

Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности колес на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колес шевингование является последней операцией; перед термообработкой шевингуют зубья в целях уменьшения деформации колеса в процессе термообработки и повышения степени на одну единицу.

Материалы:-сталь 30,35

-углеродистая сталь ХН.


 


Изготовление валов. Обработка шлицев, шпоночных пазов и резьб. Применяемые методы, инструменты и оборудование. Особенности технологии окончат. обработки валов в зависимости от требуемой точности. Доводочная обработка валов абразивными инструментами и поверхностно-пластическим деформированием. Контроль валов.

Валом называют деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенную для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т. д., и для передачи вращающего момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях помимо изгиба и кручения валы могут испытывать деформацию растяжения (сжатия). Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали и работают только на кручение. Осью называют деталь, предназначенную только для поддержания установленных на ней деталей. В отличие от вала ось не передает вращающего момента и работает только на изгиб. В машинах оси могут быть неподвижными или же могут вращаться вместе с сидящими на них деталями (подвижные оси).Для передачи крутящего момента деталям, сопряженным с валом, широко применяют шпоночные и шлицевые соединения. Шпоночные пазы для призматических шпонок могут быть сквозными, закрытыми с одной стороны, закрытыми с двух сторон, т.е. глухими. Наименее технологичными являются глухие шпоночные пазы. Пред почтительнее применение сквозных пазов и пазов, закрытых с одной стороны, но с радиусным выходом. К технологическим задачам, стоящим при обработке шпоночных пазов относятся требования по точности ширины паза. Обработку шлицевых поверхностей валов ведут на шлицефрезерных станках червячными шлицевыми фрезами при установке заготовок в центрах. Если шлицевая поверхность предусматривает центрирование по наружному диаметру, то обработку выполняют фрезами, имеющими у основания зубьев фланк для обработки фасок на вершинах шлицев. При центрировании вала по внутреннему диаметру шлицы обрабатывают фрезами с усиками для одновременного прорезания канавок во впадинах, чтобы облегчить процесс шлифования шлицев. В серийном производстве обработку таких пазов ведут методом "маятниковой подачи", используя шпоночные фрезы В результате на боковых поверхностях пазов появляются продольные риски. Для обеспечения натяга в соединении паз калибруют зачистным проходом, который выполняют с применением патрона, регулирующего эксцентриситет фрезы. Точность ширины паза достигает IT8, IT9 при шероховатости боковой поверхности Ra = 5 мкм. Смазочные отверстия различного назначения в зависимости от конструкции вала обрабатывают на сверлильных станках с вертикальной или горизонтальной осью расположения шпинделя. Шпоночные канавки на валах и вообще в охватываемых деталях изготовляются для призматических и сегментных шпонок. Шпоночные канавки для призматических шпонок могут быть закрытыми с двух сторон (глухие), закрытыми с одной стороны и сквозными. Шпоночные канавки изготовляются различными способами в зависимости от конфигурации канавки и вала, применяемого инструмента; они выполняются на горизонтально-фрезерных или на вертикально-фрезерных станках общего назначения или специальных. Фрезерование концевой фрезой за один проход производится таким образом, что сначала фреза при вертикальной подаче проходит на полную глубину канавки, а потом включается продольная подача с которой шпоночная канавка фрезеруется на полную длину. При этом способе требуется мощный станок, прочное крепление фрезы и обильное охлаждение. Вследствие того что фреза работает в основном своей периферической частью, диаметр которой после заточки несколько уменьшается, в зависимости от числа переточек фреза дает неточный размер канавки по ширине. Для получения по ширине точных канавок применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с «маятниковой подачей», работающие концевыми двуспиральными фрезами с лобовыми режущими кромками. При этом способе фреза врезается на 0,1—0,3 мм и фрезерует канавку на всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует канавку опять на всю длину, но в другом направлении. Отсюда и происходит определение метода — «маятниковая подача». Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных канавок в серийном и массовом производствах, так как дает вполне точную канавку, обеспечивающую взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает лобовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферийная часть ее, а лобовая. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени на изготовление канавки по сравнению с фрезерованием за один проход и тем более с фрезерованием дисковой фрезой. Отсюда вытекает следующее: 1) метод маятниковой подачи надо применять при изготовлении канавок, требующих взаимозаменяемости; 2) фрезеровать канавки в один проход нужно в тех случаях, когда допускается пригонка шпонок по канавкам. Наружную резьбу нарезают плашками различных конструкций, резьбонарезными головками (с раздвигающимися плашками), резьбовыми резцами, гребенками, дисковыми и групповыми резьбовыми фрезами, шлифовальными кругами, а также накатыванием. Круглыми плашками нарезают резьбы невысокой точности, так как у этих плашек профиль резьбовой нитки не шлифуют. В некоторых случаях применяют плашки особо высокой точности изготовления, у которых режущие кромки, притирая, доводят до высокой точности. Круглые плашки используют главным образом для нарезания резьб на заготовках из цветных металлов, а также для нарезания резьб малых диаметров (менее 3 мм) на заготовках из сталей. Их изготовляют разрезными, или регулируемыми по диаметру, и неразрезными. Нарезание наружной резьбы на сверлильных, револьверных, болторезных станках и автоматах резьбонарезными головками является более совершенным, производительным и точным способом. Резьбовые резцы и гребенки применяют при нарезании особо точных наружных резьб, например для резьбовых калибров, особо ответственных резьб в отдельных деталях, а также при чистовом нарезании точных ходовых трапецеидальных и прямоугольных резьб. Применяют стержневые, призматические, а также круглые резьбовые резцы. Шлифование резьбы абразивными кругами на резьбошлифовальных станках применяют для обработки метчиков, резьбовых фрез, резьбовых калибров, накатных роликов и т. п. В настоящее время в практике производства преимущественно применяют два основных способа шлифования резьбы.

1. Шлифование однониточным шлифовальным кругом, профилированным в соответствии с профилем одной впадины резьбы. Режим обработки характеризуется определенным соотношением глубины резания и окружной скорости обрабатываемой детали. Шлифование резьбы многониточным кругом с кольцевыми нитками. Этот способ позволяет шлифовать короткие резьбы способом врезания: круг получает поперечную подачу на высоту витка при медленном вращении заготовки, после чего последняя совершает один полный оборот. Этого достаточно, чтобы прошлифовать всю резьбу по заготовке.

Контроль валов. У валов обычно контролируют следующие параметры: диаметральные размеры поверхностей и относительное их положение (соосность). При значительных программах выпуска для контроля применяют многомерные приборы с индикаторами или электроконтактными датчиками. Контроль соосности поверхностей у ступенчатых валов проверяют приборами относительного измерения, определяя биение одной поверхности относительно другой. Контроль валов, штоков, цапф ротора и шнека. Указанные детали являются весьма ответственными и подлежат обязательному контролю на отсутствие микротрещин, изгибов, износа, забоин, коррозии и других дефектов. Перед контролем детали должны быть тщательно очищены и промыты. Внешний осмотр необходимо вести с помощью лупы с 5 - 7-кратным увеличением.

Из лекции:

Технология обработки шлицев зависит от того, закаливается вал или нет:

Если закаливается:

1)предварительное наружное шлифование;

2)фрезерование шлицев с припуском на шлифование боковых поверхностей;

3)термическая обработка;

4)чистовое наружное шлифование;

5)чистовое шлифование наружной поверхностей.


 

33 .Изготовление шпинделей служебное назначение. Предъявляемые требования. Применяемые мат-лы и способы получения заготовок. Типовой ТП обработки шпинделей. Выбор и обработка технологических баз. Обработка шпинделей до окончательной термической обработки: обработка отверстий и наружных поверхностей шлицов, шпоночных пазов.(+см. 34)

Шпиндель современного металлорежущего станка занимает особое место в кинематической цепи станка, так как от него зависит не только передача вращательного движения обрабатываемой заготовке или инструменту, но и качество обработки. Он вращается на опорных шейках, являющихся его основными базами, следовательно, от стабильности положения вращающегося в опорах шпинделя зависит качество обработки. Шпиндели работают на опорах качения и опорах скольжения.

Точность шпинделей делят на 5 классов, которые различаются техническими требованиями:

1)точность диаметральных размеров;

2)допуски овальности, конусообразности;

3)допуски на биение (радиальное, торцевое);

4)шероховатость и твердость поверхности.

Конструктивные формы шпинделей:

1)Шпиндели с центровальным отверстием;

2)Шпиндель с несквозным отверстием;

3)Сплошные, без отверстий.

Материалы шпинделей: сталь 45, 40ХН, чугун.

Заготовки: зависит от серийности материала:

- прутковый материал;

- прутковый материал в виде трубы.

До механической обработки заготовки должны подвергаться термообработке.

ТП разделяется на 2 стадии: до и после термообработки.

За базу берем отверстие.

Чистовая и отделочная обработки производят на специальных пробках или оправках. Рекомендуется пробки не менять.

ТП должен содержать операции оправки.

После термообработки необходимы операции контроля и прямолинейности.

Для обеспечения соосности наружных и внутренних поверхностей базировать шпиндели необходимо по опорным шейкам.

Оборудование (в зависимости от серийности производства):

- токарные универсальные станки;

- гидрокопировальные станки;

- станки с ЧПУ.

Обработка отверстий:

- для осевого – станки для глубокого сверления;

Термическая обработка (повышение износостойкости опорных шеек)

Закаливать нужно в подвешенном состоянии. Азотирование (для шпинделей, которые работают в подшипниках качения).

Преимущества: нет фазовых изменений; t 500-550

Обработка поверхности после термообработки:

- нарезание шлицов;

- отделочные операции внутренних и наружных поверхностей;

- предварительное и окончательное шлифование.

Для обеспечения точности – неоднократное шлифование и доводочные операции.


 



Механическая обработка шпинделей после окончания термич. обработки. Чистовая и отделочная обработка наружных и внутренних поверхностей вращения. Особенности обработки шпинделей прецизионных станков. Балансировка и контроль шпинделей.

Шпиндель современного металлорежущего станка занимает особое место в кинематической цепи станка, так как от него зависит не только передача вращательного движения обрабатываемой заготовке или инструменту, но и качество обработки. Он вращается на опорных шейках, являющихся его основными базами, следовательно, от стабильности положения вращающегося в опорах шпинделя зависит качество обработки. Шпиндели работают на опорах качения и опорах скольжения. Шпиндели изготовляют из хромистых сталей марок 20Х, 40Х, хромоникелевых и других легированных сталей. Для шпинделей некоторых тяжелых станков применяют стальное литье или чугун. В качестве заготовок для шпинделей используют поковки, штамповки, а для шпинделей небольших размеров — прутковый материал. Черновую обработку осевого отверстия шпинделя обычно выполняют на специальных станках для глубокого сверления. Технологическими базами являются поверхности двух шеек шпинделя, одну из которых зажимают в патроне станка, а другую устанавливают в люнет. Чистовую обработку наружных поверхностей выполняют так же, как и черновую, на токарно-копировальных станках. Припуск, оставляемый для чистовой обработки, составляет 0,25...0,4 мм на сторону. После чистовой обработки наружных и внутренних поверхностей обрабатывают шпоночные канавки. Точность углового расположения шпоночных канавок обеспечивают делительной головкой, если шпиндель устанавливают в центрах, или делительным диском, надеваемым на шейку шпинделя и закрепляемым стопорным болтом. Шпоночные канавки обрабатывают торцевыми, дисковыми или концевыми фрезами на универсальных фрезерных или на специальных фрезерно-шпоночных станках. Шпиндели шлифуют на кругло шлифовальных станках с применением мелкозернистых кругов. Для обеспечения соосности и концентричности наружных и внутренних поверхностей используют поверхности осевого отверстия шпинделя. Поверхности шеек шпинделя, которые работают в опорах скольжения, кроме шлифования подвергают суперфинишированию. После отделки шеек шпинделя приступают к отделочной обработке осевого отверстия на внутришлифовальном станке, используя в качестве технологической базы поверхности передней опорной шейки, устанавливаемой в люнете, и шейки противоположного конца шпинделя, зажимаемой в само центрирующем трех кулачковом патроне. Завершающей операцией обработки шпинделя является балансировка, при которой устраняют неуравновешенность, обеспечивают устойчивость относительного положения шпинделя на станке и плавность его вращения. Черновая обработка. На этапе черновой обработки наружные и внутренние поверхности заготовки обрабатывают с припуском 3…5 мм на сторону под последующую обработку. Центральное отверстие, мелкие и крепежные отверстия во фланце шпинделя могут быть обработаны окончательно. При этом удаляется большое количество материала заготовки (до 40 %). Припуски при черновой обработке, как правило, неравномерны, что приводит к возникновению существенных динамических явлений в технологическом оборудовании. Кроме того, при черновой обработке выделяется большое количество пыли из-за удаления корки с поковок. Получистовая обработка. На этапе получистовой обработки неответственные наружные и внутренние поверхности обрабатывают окончательно. Опорные и посадочные поверхности обрабатывают с припуском под последующее шлифование. Также с припуском под последующую обработку обрабатывают шлицевые поверхности и шпоночные пазы. Отделочная обработка. Отделочную обработку опорных поверхностей под подшипники и посадочных поверхностей под технологическую оснастку применяют в производстве прецизионных шпинделей для обеспечения заданных технических требований, особенно точности формы и шероховатости поверхностей. Оборудование для отделочной обработки устанавливают на индивидуальных виброизолированных фундаментах в специальных термоконстантных помещениях.

Технологический процесс изготовления шпинделей прецизионных станков более сложный, так как к таким шпинделям техническими условиями предъявляются более высокие требования. Например, у шпинделя координатно-расточного станка мод. 2А430 конусность и овальность опорных шеек не должны превышать 0,002 -0,001 мм, биение - не более 0,003 мм, чистота поверхности опорных шеек не ниже 12 класса, биение конусного отверстия относительно оси вращения шпинделя - не более 0,0015 мм у конца шпинделя.

Для устранения вредного влияния остаточных напряжений, которые могут вызвать деформации шпинделя не только в процессе его обработки, но и в период эксплуатации, шпиндели прецизионных станков неоднократно подвергают термической обработке.

Требования высокой точности, правильности формы и высокого класса чистоты поверхности опорных шеек и исполнительных поверхностей обычно вынуждают прибегать к неоднократному шлифованию и доводочным операциям. При шлифовании особое внимание уделяется устранению динамической неуравновешенности абразивного круга, которое может возникнуть в процессе обработки и значительно ухудшить качество изделия. В качестве доводочных операций могут примененятся притирка, хонингование и суперфиниш.
Точность изготовления шпинделя контролируют в опре­деленной последовательности. Сначала определяют правильность геометрической формы поверхностей, затем их размеры и потом точность относительного положения поверхностей. Такая последовательность позволяет при измерении исключить влияние одного параметра на другой и с наибольшей точностью оценить измеряемый геометрический параметр шпинделя.

Измерительнымибазами при контроле шпинделя обычно являются поверхности его опорных шеек, которые будучи его основнымибазами определяют положение всех остальных поверхностей при работе шпинделя в станке. В соответствии с этим при проверке шпиндель устанавливают опорными шейками на две призмы, расположенные на контрольной плите, с упором в один торец. Одна изприменяемых призм обычно регулируемая по высоте, что позволят выставить ось шпинделя по горизонтали. Диаметральные размеры в зависимости от степени точности и их значения проверяют скобами, а также микрометром (цена деления 0,01 мм),пассаметром (цена деления 0,002 мм) или микротастом (цена деления 0,001 мм). Правильность геометрической формы овальность и конусообразность оценивают путем проверки диаметральных размеров в нескольких сечениях.

Применяют также специальное контрольные приспособления. Схема измерения параметров геометрической точности шпинделя в специальном приспособление приведена на рис.9.3. Шпиндель устанавливают на две ножевидные призмы 3,4, а в осевом направлении ограничивают одним из торцевых упоров1,5. Для материализации оси конического отверстия в него вставляют измерительную оправку.

Отклонение от прямолинейности образующей цилиндрической поверхности проверяют индикатором на стойке, наконечник которого перемешается по образующей поверхности параллельно оси шпинделя. Затем контролируют правильность положения поверхностей относительно оси вращения шпинделя. Отклонение от соосности контролируемой поверхности с осью вращения шпинделя проверяют индикаторами (6,8,10,11,13,14,15), вращая шпиндель вокруг оси. Такую проверку необходимо производить в двух крайних сечениях контролируемой поверхности. Торцевое биение оценивают индикаторами 7,12. Особое внимание уделяют контролю соосности исполнительных поверхностей с осью опорных шеек шпинделя.

Все шпиндели быстроходных станков проходят статическую и динамическую балансировку в собранном виде.

Динамическую балансировку выполняют на специальных балансировочных станках. Неуравновешенность шпинделя на балансировочных станках определяется путем измерения амплитуды и фазы колебаний опор. Неуравновешенность устраняют путем высверливания определенной массы металла в заданных местах баланси­руемой детали или узла. Так, например, допускаемый дисбаланс собранного шпиндельного узла токарного станка типа 16К20 составляет 25 г∙см . Для его устранения металл высверливают на торце большого зубчатого колеса и на задней стороне фланца шпинделя.

35 .Изготовление фланцев. Служебное назначение и требование к точности коленчатых валов. Прим мат-лы и способы получения заготовок. Построение ТП обработки фланцев в зависимости от серийности производства.

Фланец – неотъемлемая часть трубопроводной арматуры. Область применения фланцев чрезвычайно широка, фланцы применяются как соединительный компонент труб, так же фланец может служить соединением вращающихся деталей. По внешнему виду фланец представляет парную конструкцию плоского сечения кольцевой или дисковой формы. Крепление фланцев осуществляется через диаметрально расположенные отверстия одного и другого фланца путем резьбового соединения.

В качестве заготовок для изготовления фланцев используют поковки, штамповки, профильный прокат, бандажные и сварные заготовки. При выборе способа получения заготовки для фланца необходимо учитывать материал и габаритные размеры фланца, размеры сечения обода, коэффициент использования металла, трудоемкость изготовления и другие факторы. В табл. 27.2 приведены рекомендации по областям применения каждого из указанных способов.

О целесообразности применения заготовок каждого из указанных видов решают исходя из конкретных условий производства.

При штамповке фланцев на молотах обеспечиваются: высокая производительность, точность размеров заготовок, в результате чего значительно уменьшается отход металла в стружку и снижается трудоемкость обработки. Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах имеет ряд преимуществ перед штамповкой на молотах: повышается производительность труда и точность исполнения размеров поковки, увеличивается коэффициент использования металла в результате уменьшения штамповочных уклонов, уменьшается расход электроэнергии и улучшаются условия труда. Гибку с последующей сваркой выгодно применять в том случае, когда сечение обода фланца относительно небольшое и когда материал фланца обладает хорошей свариваемостью.

Коленчатые валы входят в состав двигателей, чтобы преобразовывать движение возвратно-поступательное во вращательное.

Технические требования:

1)точность шеек (размеров и форм);

2)соосность (коренной шейки на одной прямой)

3)шатунные шейки должны располагаться по радиусу

4)допуски на цилиндричность, конусность

5)состояние поверхностного слоя (требования износостойкости) HRC 56...62

Заготовки: - из углеродистых сталей; - из высокопрочных чугунов Ст45,40ХН, 40ХНМ

В крупносерийном и массовом производстве

- штамповка в закрытых штампах

- литье (стальн.) в оболочковые формы

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных деталей поршневых двигателей внутреннего сгорания. Коленчатые валы двигателей обычно имеют несколько (2-8) опорных коренных шеек и до 8 шатунных. Коленчатые валы изготовляют с противовесами или без них. Кривошипы валов располагают под углом 180 или 120°, реже под углом 90.

Коренные и шатунные шейки должны быть обработаны по 1 -2 классам точности и по 8-10 классам шероховатости; овальность, конусность и вогнутость должны находиться в пределах 0,005 -0,01 мм. Непараллельность осей шатунных шеек и крайних коренных не должна превышать 0,01-0,03 мм на всей длине шейки. Шейку переднего конца необходимо обрабатывать по 2 классу точности. Шероховатость поверхностей этих шеек должна соответствовать 7-8 классам. Неплоскостность торца фланца, к которому крепится маховик должна быть не более 0,04-0,1 мм, а биение на длине его радиус 0,03-0,05 мм.

Коленчатые валы подвергают динамической балансировке.



Коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей

а - малолитражного авто; б - грузового; в,г – тракторов.

Материалы коленчатых валов должны обладать хорошими механическими и пластическими свойствами, высокой износоустойчивостью и высокой циклической вязкостью.

Коленчатые валы автотракторных двигателей изготовляют из yглеродистых и легированных сталей или из высокопрочных чугунов модифицированных магнием, из никелемолибденовых чугунов. Литые валы обычно полые, имеют несколько увеличенные диаметры коренных и шатунных шеек, большую толщину щек и радиусы галтелей. Литые валы имеют меньшую прочность при изгибе, чем кованые. Внутренние полости литых валов обычно  бочкообразные, благодаря чему, уменьшается неравномерность толщины тела в разных сечения вала и повышается плотность отливки. Большинство коленчатых валов изготовляют из сталей марок 40Х, 43Х, 45Х, 45Г2 и 50Г. Коленчатые валы дизелей, работающие в условиях высоких нагрузок, изготовляют из сталей марок 18ХНМА, 18ХНВЛ и 40ХНМА.

Заготовки валов, выполняемых из сталей, штампуют. Затем подвергают термической обработке (отжигу и нормализации), при которой снимаются внутренние напряжения в  металле и нормализуется его твердость (НВ 177-255), что облегчает обработку заготовок на металлорежущих станках, После предварительной обработки на металлорежущих станках поверхности коренных и шатунных шеек стальных валов вторично подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Закалка проводится токами высокой частоты на специальных агрегатах, а низкотемпературный отпуск, осуществляемый для снятия напряжений - в специальных печах конвейерного типа. Вторичная термическая об работка улучшает механические свойства стали, повышает поверхностную твердость и износостойкость шеек.

Чугунные литые коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей по некоторым показателям превосходят стальные штампованные валы. Специальные чугуны, из которых отливают коленчатые валы, отличаются от обычных ковких чугунов присутствием хрома (0,2-0,25%), повышенным содержанием марганца (1,15 -1,4%), низким содержанием серы (0,002-0,014%), присутствием церия и других легирующих компонентов.

Для коленчатых валов применяют также серые чугуны, модифицированные сплавом ферроцерия с магнием. Масса литых коленчатых валов на 10-15% меньше, чем штампованных. Припуски на механическую обработку у литых заготовок значительно меньше, чем у штампованных заготовок.

После закаливания и отпуска поверхностная твердость шеек у валов, изготовленных из сталей марок 45, 50Г, 40ХНМ и 18ХНВ А, колеблется в пределах HRC 52-62. Глубина закаленного слоя должна быть не менее 3-6,5 мм, а твердость шеек на глубине закаленного слоя HRC 45.

Заготовки стальных коленчатых валов изготовляют штампованием молотах и прессах по 8-9 классам точности. При серийном производстве заготовки штампуют на молотах, а при массовом - обычно ковочных прессах. Штамповка на ковочных прессах в 1,5-2 раза производительнее, она обеспечивает уменьшение штамповочных уклонов до 3-6°, припусков на механическую обработку на 30-40% и расхода металла на 10-12%.

Заготовки литых валов получают в основном двумя методами: отливкой в земляные и в оболочковые формы

Основными операциями при механической обработке заготовок коленчатых валов являются: 1) обработка технологических баз (торцов, центровых отверстий и платиков); 2) обработка коренных и шатунных шеек, щек и галтелей ; 3)обработка масляных каналов; 4) обработка отверстий во фланце и на концах вала; 5)отделка поверхностей шеек; 6) балансирование вала.

Торцы и центровые отверстия обрабатывают на фрезерно -центровальных станках за одну операцию или на фрезерных и центровальных станках за две операции. Для массового производства валов часто применяют станки фрезерно-центровальные барабанного типа.

В массовом производстве применяют четырехпозиционные фрезерно-центровальные станки для фрезерования торцов, платиков на щеках (угловые базы) и сверления центровых отверстий. Одна из четырех позиций станка является загрузочно-разгрузочной; установка и съем заготовки механизированы. Весь цикл работы станка, включая закрепление заготовки, подачу и поворот стола с заготовками, полностью автоматизирован.

Применяются и балансировочно-центровальные станки, которые центруют заготовки не по геометрической оси, а по оси инерции. Заготовки устанавливают в сбалансированном зажимном приспособлении, которое вращается вокруг горизонтальной оси. Благодаря специально предусмотренной системе заготовка автоматически изменяет положение во вращающемся приспособлении, так что при определенном числе оборотов ось инерции ее совмещается с осью центровочных сверл, установленных в шпинделях станка.

На большинстве заводов шейки валов до термической обработки обрабатывают на токарных и шлифовальных станках, а после термической обработки - на шлифовальных, полировальных или на станках для суперфиниша. В ряде случаев применяют фрезерование шеек. Между токарными и шлифовальными операциями заготовка вала подвергается правке, а в некоторых случаях - правке центровых отверстий. При крупносерийном и массовом производстве валов токарные, сверлильные, шлифовальные и другие станки встраиваются в автоматические линии.

При обтачивании коренных шеек заготовки длинных коленчатых валов обычно устанавливают в центрах с опорой по средней коренной шейке. Для этого средняя коренная шейка предварительно обрабатывается на токарном и шлифовальном станках. Для токарной обработки используют обычно специализированные многорезцовые станки с двухсторонним приводом. Станки позволяют обтачивать шейку с точностью до 0,2-0,3 мм (5-7 классы) и по 4 классу шероховатости. Биение шеек вала равно 0,3-0,5 мм.

После токарной обработки средняя шейка шлифуется под люнет методом врезания. Одновременно с шейкой шлифуются торцы щек и галтели. На шлифовальных станках в таких случаях заготовки устанавливают в центрах, а вращение заготовок осуществляется с помощью поводковых патронов.

Используя среднюю коренную шейку как дополнительную опору, в последующих операциях обтачивают остальные коренные шейки, фланец и передний ступенчатый конец; одновременно с этим подрезают торцы щек, фланца и обтачивают галтели. Для этого используют токарные многорезцовые полуавтоматы с центральным приводом. В этой операции одновременно обтачивают остальные коренные шейки (кроме средней), ступенчатый конец вала, фланец и подрезают торцы щек и галтели. Шейки обтачивают широкими радиальными призматическими резцами.

 


 

36 .Изготовление коленчатых валов. Служебное назначение. Предъявляемые требования. Применяемые мат-лы и способы получения заготовок. Типовой технологический маршрут обработки коленчатого вала. Обработка коренных и шатунных шеек, применяемое оборудование в зависимости от типа пр-ва.

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных деталей поршневых двигателей внутреннего сгорания. Коленчатые валы двигателей обычно имеют несколько (2-8) опорных коренных шеек и до 8 шатунных.

Коленчатые валы изготовляют с противовесами или без них.

Кривошипы валов располагают под углом 180 или 120°, реже под углом 90о.

Коренные и шатунные шейки должны быть обработаны по 1-2 классам точности и по 8-10 классам шероховатости; овальность, конусность и вогнутость должны находиться в пределах 0,005-0,01 мм.

Непараллельность осей шатунных шеек и крайних коренных не должна превышать 0,01-0,03 мм на всей длине шейки. Шейку переднего конца необходимо обрабатывать по 2 классу точности. Шероховатость поверхностей этих шеек должна соответствовать 7-8 классам.

Неплоскостность торца фланца, к которому крепится маховик должна быть не более 0,04-0,1 мм, а биение на длине его радиус 0,03-0,05 мм.

Большинство коленчатых валов изготовляют из сталей марок 40Х, 43Х, 45Х, 45Г2 и 50Г. Коленчатые валы дизелей, работающие в условиях высоких нагрузок, изготовляют из сталей марок 18ХНМА, 18ХНВЛ и 40ХНМА.

Заготовки валов, выполняемых из сталей, штампуют. Затем подвергают термической обработке (отжигу и нормализации), при которой снимаются внутренние напряжения в металле и нормализуется его твердость (НВ 177-255), что облегчает обработку заготовок на металлорежущих станках.

После предварительной обработки на металлорежущих станках поверхности коренных и шатунных шеек стальных валов вторично подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Закалка проводится токами высокой частоты на специальных агрегатах, а низкотемпературный отпуск, осуществляемый для снятия напряжений – в специальных печах конвейерного типа. Вторичная термическая обработка улучшает механические свойства стали, повышает поверхностную твердость и износостойкость шеек

Основными операциями при механической обработке заготовок коленчатых валов являются:

1) обработка технологических баз (торцов, центровых отверстий и платиков);

2) обработка коренных и шатунных шеек, щек и галтелей;

3) обработка масляных каналов;

4) обработка отверстий во фланце и на концах вала;

5) отделка поверхностей шеек;

6) балансирование вала.

Коленчатые валы неоднократно проверяют в процессе их изготовления после наиболее ответственных операций. При окончательном контроле обычно проверяют:

1) диаметр шеек, фланца и конца вала;

2) биение шеек и торцов фланца относительно крайних коренных шеек;

3) длину коренных и шатунных шеек, взаимное их расположение по длине между собой, их расстояние от базового торца и толщину фланца;

4) угловое расположение всех кривошипов;

5) радиус кривошипа;

6) расположение осей установочных отверстий относительно оси первой коренной шейки;

7) размеры и положение оси шпоночной канавки от плоскости первой шатунной шейки;

8) диаметр отверстия под подшипник во фланце и его биение относительно торца фланца или задней коренной шейки;

9) шейку под маховик.

В заключение осматривают наружную поверхность с целью обнаружения на шейках царапин, трещин, заусенцев и т. д.

Коленчатые валы входят в состав двигателей, чтобы преобразовывать движение возвратно-поступательное во вращательное.

Технические требования:

1)точность шеек (размеров и форм);

2)соосность (коренной шейки на одной прямой)

3)шатунные шейки должны располагаться по радиусу

4)допуски на цилиндричность, конусность

5)состояние поверхностного слоя (требования износостойкости) HRC 56...62

Заготовки: - из углеродистых сталей; - из высокопрочных чугунов Ст45,40ХН, 40ХНМ

В крупносерийном и массовом производстве

- штамповка в закрытых штампах

- литье (стальн.) в оболочковые формы

Обработка коренной шейки начинается с любой ее половины на ширину резца. Этим достигается сохранение оси проточенной части с прежней осью.

При обработке коренных шеек, вал устанавливают в центрах токарного или шлифовального станка. Для придания жесткости валу щеки его распирают параллельно шатунным шейкам распорками или специальными домкратами.

При обработке коренных шеек установочными базами служат исправленные центровые фаски. Затем шлифуют шатунные шейки. При этом обычно в качестве установочных баз используют шейку вала под распределительную шестерню и наружную цилиндрическую поверхность фланца под маховик. В этом случае трудно обеспечить требуемую точность установки коленчатого вала, так как указанные поверхности у большинства валов деформированы.

При обработке средних коренных шеек ввиду отдаленного расположения опор пришлось бы резко снизить производительность обработки вследствие возможного прогиба и скручивания вала.

Весьма производительна обработка коренных шеек коленчатых валов при совмещение обтачивания и протягивания этих шеек в одной операции. Помещенные на переднем супорте резцы аналогичны применяемым станках с центральным приводом. Вертикально расположенные протяжки вступают в действие после подрезания плоскостей щек и обтачивания шеек, производимого со ступенчатой подачей.

Для кованых заготовок шестиколенных валов характерен следующий порядок обработки коренных шеек и концов.

 Выше указывалось, что станки типа Дуплекс применяются как для обтачивания шатунных, так и для обработки коренных шеек. В первом случае коленчатый вал устанавливается в положении, при котором оси шатунных шеек совпадают с осью вращения шпинделей. Приспособления для установки и зажима вала имеют горшкообразную форму. Угловая ориентировка коленчатых валов при обработке первой пары шатунных шеек производится по риске, нанесенной разметкой на щеке вала.

Сначала шлифуют коренные шейки, затем - шатунные. Для обработки коренных шеек вал закрепляют в центрах станка, так как базой является ось его вращения.

Ротационное фрезерование коренных и шатунных шеек проводят на круглофрезерном станке КУ-335. Коленчатый вал подают на станок с предварительно проточенным фланцем и хвостовым концом и просверленными с обеих сторон центровыми отверстиями. Для точного позиционирования вала на нем обрабатывается также одна из плоских поверхностей и шейка под люнет. При фрезеровании коренных шеек фреза подводится на ускоренном ходу к шейке вала, который неподвижен, включается рабочая подача и происходит врезание фрезы в шейку вала до заданного размера. После достижения заданного размера начинается медленное вращение коленчатого вала, и за один полный оборот его происходит обработка коренной шейки. Дисковая фреза оснащена пластинами из твердого сплава. Блоком из набора фрез выполняют одновременно фрезерование нескольких коренных шеек.


 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 365; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.349 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь