11.3. Основные тапы обработки резанием валов

Чаще всего обработка валов включает следующие этапы:

1. подрезание обоих торцов заготовки поочередно или одновременно;

1. центрование заготовки с двух сторон;

2. предварительное точение (обычно с двух установок);

3. чистовое точение;

4. фрезерование шпоночных пазов или шлицев;

5. сверление отверстий;

7. нарезание резьбы;

8. термическая обработка;

9. предварительное шлифование шеек;

10. чистовое шлифование шеек.

В зависимости от конструктивных особенностей вала и технических требований маршрут обработки может не­сколько усложняться введением дополнительных операций: токарной обработки под люнет, полирования, промежуточной правки и т. п.

Большинство валов на чистовых операциях обрабатывают с установкой в центрах, что обеспечивает высокую производительность, точность, легкость установки и дос­тупность для измерений. В связи с этим заготовки должны подвергаться предварительной обработке, заключающейся в подрезке торцов и изготовлении центровых гнезд. Такую обработку производят на токарных станках с зажимом заготовок в трехкулачковом патроне и люнете. Операцию центрования заготовок также выполняют на двух- и односторонних центровальных станках, а подрезку торцов чаще всего производят на продольно-фрезерных или горизонтально-фрезерных станках.

При крупносерийном и массовом производствах целесообразно выполнять фрезерование торцов и центрование на фрезерно-центровальных станках. Принципиальная схема работы фрезерно-центровального станка показана на рисунке 5.3.

Рис.11.3 Схема работы фрезерно-центровального станка

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

В крупносерийном и массовом производствах обработку валов производят на вертикальных многопозиционных токарных многошпиндельных полуавтоматах, на одношпиндельных многорезцовых полуавтоматах и на токарных гидрокопировальных полуавтоматах. В среднесерийном и мелкосерийном производствах используют токарные станки, оснащенные гидрокопировальными суппортами и другими устройствами, ускоряющими работу путем уменьшения вспомогательного времени. При обработке на полуавто­матах достигается 11 квалитет точности. Обработка на гидрокопировальном полуавтомате одним резцом часто оказывается более выгодной, чем на многорезцовом, так как время настройки гидрокопировального полуавтомата в 2...3 раза меньше, а обработка более точна, особенно при длинных рабочих ходах.

Для передачи крутящего момента от шпинделя на заготовку применяют пальцевые поводковые патроны и хомутики, трехкулачковые патроны, быстрозажимные поводковые патроны с поворотными кулачками или поводковые утопающие передние центры. При обработке длинных валов используют люнеты, повышающие жесткость заготовки при обработке в 8...11 раз. Подвижные люнеты (двухкулалковые) перемещаются вместе с резцом, неподвижные (трехкулачковые) закреплены на станке и прохождения резца не допускают. Под люнет производят пред­варительную проточку опорной шейки на заготовке либо на заготовку надевают гильзу, наружная поверхность ко­торой служит опорной шейкой. Кулачки люнета могут быть скользящими бронзовыми или стальными роликовыми наконечниками. Иногда вместо роликов используют шарикоподшипники.

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

В крупносерийном и массовом производствах обра­ботку валов производят на вертикальных многопозиционных токарных многошпиндельных полуавтоматах, на одношпиндельных многорезцовых полуавтоматах и на токарных гидрокопировальных полуавтоматах. В среднесерийном и мелкосерийном производствах используют токарные станки, оснащенные гидрокопировальными суппортами и другими устройствами, ускоряющими работу путем уменьшения вспомогательного времени. При обработке на полуавто­матах достигается 11 квалитет точности. Обработка на гидрокопировальном полуавтомате одним резцом часто оказывается более выгодной, чем на многорезцовом, так как время настройки гидрокопировального полуавтомата в 2...3 раза меньше, а обработка более точна, особенно при длинных рабочих ходах.

Для передачи крутящего момента от шпинделя на заготовку применяют пальцевые поводковые патроны и хомутики, трехкулачковые патроны, быстрозажимные поводковые патроны с поворотными кулачками или поводковые утопающие передние центры. При обработке длинных валов используют люнеты, повышающие жесткость заготовки при обработке в 8...11 раз. Подвижные люнеты (двухкулалковые) перемещаются вместе с резцом, неподвижные (трехкулачковые) закреплены на станке и прохождения резца не допускают. Под люнет производят предварительную проточку опорной шейки на заготовке либо на заготовку надевают гильзу, наружная поверхность ко­торой служит опорной шейкой. Кулачки люнета могут быть скользящими бронзовыми или стальными роликовыми наконечниками. Иногда вместо роликов используют шарикоподшипники.

Абразивная обработка валов. Применение шлифования шеек валов позволяет получить точность по 6... 7-му квалитету и шероховатость Ra = 0,4...0,8 мкм.

Шлифование обычно осуществляют за две операции — предварительное и чистовое на круглошлифовальных станках методом продольной или поперечной (врезанием) подачи. Первый метод применяют при большой длине обраба­тываемой поверхности. Для шлифования коротких шеек длиной до 60 мм целесообразно использовать второй метод. Врезным шлифованием обрабатывают также ступенчатые, конические и фасонные поверхности, для чего шли­фовальный круг должен иметь соответствующую форму. В крупносерийном и массовом производствах для обработки ступенчатых валов используют многокруговое шлифование методом врезания на торцешлифовальных станках.

Точность формы шеек вала зависит от состояния центровых гнезд. Для повышения точности перед чистовым шлифованием центровые гнезда правят с помощью конусного абразивного круга либо с помощью притира.

В серийном и массовом производствах высокую производительность при обработке валов обеспечивает примене­ние бесцентрового шлифования, которое может осуществ­ляться с продольной подачей или с поперечной (врезное). На бесцентровое шлифование оставляют припуск значительно меньше, чем на шлифование в центрах, так как не требуется компенсировать погрешность установки.

Шлифование напроход применяют при обработке гладких длинных и коротких валов, врезное шлифование — при обработке ступенчатых и конических. При бесцентровом шлифовании может быть осуществлена автомати­зация загрузочной операции.

При использовании в качестве заготовок прутков из холоднотянутой стали с точностью по 10-му квалитету можно ограничиться припуском 0,2мм на диаметр и изготовлять гладкие валы путем правки и резки заготовок и их последующей обработки методом бесцентрового шлифования. При этом достигается точность по 7...8-му квалитету.

При повышенных требованиях к качеству обработки, когда необходимо получить поверхность Ra = 0,2...0,1 мкм, применяют такие методы отделочной обработки, как суперфиниширование, полирование, накатывание шарика­ми или роликами, выглаживание.

Контроль валов включает проверку диаметров шеек, длин участков, биения шеек валов относительно оси, про­верку отдельных конструктивных элементов валов: шлицевых поверхностей, шпоночных канавок, резьб, галтелей и т. п. Помимо этого, производят контроль твердости заготовок после термической обработки и дефектоскопию.

В машиностроении при серийном и массовом произ­водствах контроль валов выполняют с помощью предель­ных скоб, индикаторных скоб; проверку длин участков — с помощью предельных шаблонов или линейных скоб. При мелкосерийном производстве используют универсальный инструмент: штангенциркули, микрометры, линейки. Контроль биения шеек валов осуществляют после установки вала в центрах или на призмах. Биение определяют с по­мощью прибора индикаторного типа. Для проверки радиусов галтелей применяют шаблоны. Шлицевой участок вала контролируют с помощью предельных калибров. Предель­ными скобами проверяют наружный и внутренний диа­метры (если они подлежат контролю) и ширину гребня. Помимо этого, с помощью проходного комплексного шлицевого кольца производят проверку точности расположе­ния отдельных элементов профиля. Шпоночные пазы кон­тролируют плоскими предельными калибрами; резьбы на валах — предельными резьбовыми кольцами.