19 Билет

1 Вопрос. Особенности изготовления ходовых винтов

Ходовой винт станка - одна из деталей, определяющих точность станка, так как в соединении с гайкой винт преобразует вращательное движение в поступательное перемещение суппортов, кареток, фартуков и других механизмов.

Ходовой винт - деталь нежесткая, легко деформируемая, и это создает трудности в ее изготовлении и эксплуатации. Изготавливают винты четырех классов точности: 1-й класс (накопленная погрешность 0,013 мм на 300 мм длины); 2-й класс (0,020 мм на 300 мм длины); 3-й класс (0,030 мм на 300 мм длины); 4-й класс (0,036 мм на 300 мм длины).

Установочными базами ходового винта в станке являются его опорные шейки и буртики, исполнительной частью — винтовая поверхность, поэтому необходимо обеспечить точность их взаимного расположения.

К ходовым винтам предъявляют требования по точности диаметров винта и его опорных шеек, соосности диаметров резьбы винта и его опорных шеек, точности профиля резьбы и ее шага, перпендикулярности опорных торцов к оси вращения винта. Кроме того, ходовые винты должны обладать высокой износостойкостью и стабильностью размеров. При выборе материала для заготовок ходовых винтов нужно учитывать его обрабатываемость.

Ходовые винты скольжения станков нормальной точности, не подвергаемые термообработке, изготавливают из прутковой углеродистой стали А40Г, обладающей хорошей обрабатываемостью. Прецизионные ходовые винты скольжения изготавливают из сталей У10А, У12А, ХВГ, ХГ, 18ХГТ, 40ХФА.

Заготовку ходового винта отрезают от прутка сортового материала с соответствующим припуском по длине. Диаметр сортамента должен быть максимально приближен к расчетному диаметру заготовки. Для получения заготовки ходового винта прокат подвергают правке и разрезке, затем последовательно сверлят центровые отверстия с одновременной подрезкой торцов и, если необходимо, заготовку обтачивают. Далее заготовки шлифуют по наружному диаметру на кругло-шлифовальных станках. Шлифование в центрах применяют для винтов 0, 1 и 2-го классов. У заготовок винтов 3 и 4-го классов точности производят токарную обработку базовых шеек, затем заготовку подвергают правке, а далее — шлифуют наружную поверхность. Технологическими базами при этом являются центровые отверстия. Во избежание деформирования заготовки все поверхности обрабатывают с применением люнетов, под которые в заготовке заранее подготавливают базу.

20 Билет

1 Вопрос.Особенности изготовления шпинделей

Шпиндель - вал металлорежущего станка, передающего вращение закреплен-ному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке. Шпиндель является одной из наиболее ответственных деталей станка. От него во многом зависит точность обработки. Поэтому к шпинделю предъявляется ряд повышенных требований. Конструкцию шпинделя определяют: а) требуемая жесткость, расстояние между опорами, наличие отверстия; б) конструкция приводных деталей и их расположение на шпинделе; в) тип подшипников и посадочные места под них; г) метод крепления патрона для детали или инструмента.

Типовой технологический процесс изготовления шпинделей предусматривает следующие этапы:

• производство заготовок;

• предварительная токарная обработка наружных поверхностей с базированием по центровым отверстиям;

• предварительная обработка центрального отверстия, мелких и крепежных отверстий во фланцах;

• чистовая токарная обработка наружных поверхностей окончательно и под шлифование с базированием по центровым отверстиям пробок, а при длинных шпинделях — по одной из центральных шеек (в люнете);

• обработка шлицевых и шпоночных поверхностей, точение наименее точной наружной резьбы; термическая обработка;

• шлифование наружных поверхностей — цилиндрических, резьбовых, торцовых с базированием по центровым отверстиям пробок и, если необходимо, по шейке;

• шлифование внутренних поверхностей с базированием по подшипниковым шейкам.

Для особо точных шпинделей чередующиеся этапы шлифовальной и токарной обработок наружных и внутренних поверхностей повторяют дважды. Несколько раз могут повторяться операции стабилизирующего отпуска, правки или шлифования центровых отверстий пробок. В целях обеспечения точности рекомендуется все заключительные операции финишной обработки наружных поверхностей выполнять без демонтажа технологических пробок, а операции обработки внутренних поверхностей — при базировании на опорные шейки подшипников, определяющих положение оси шпинделя в корпусе.

Заготовительные операции обработки шпинделей выполняют так же, как и операции обработки валов других типов. Заготовки стальных шпинделей как правило подвергают термической обработке (улучшению, нормализации). Предварительную токарную обработку наружных поверхностей, если ее выполняют на токарных станках с ЧПУ, гидрокопировальных или многорезцовых станках.

Предварительно центральное отверстие обрабатывают на специальных станках для глубокого сверления.

Высокоскоростные шпиндели проходят операцию статического или динамического балансирования. При динамическом балансировании неуравновешенность удаляют высверливанием металла в заранее заданных местах детали. Балансирование производят

обычно в сборе шпинделя со всеми вращающимися деталями. Допускаемый дисбаланс шпинделя станка 16К20 составляет 25 г/см при частоте вращения 33,3.

Шпиндели контролируют следующим образом: сначала контролируют погрешности формы опорных шеек, затем размеры и положение всех остальных поверхностей. Измерительными базами являются опорные шейки.

Сборка

Сборка подшипников.

Cборка подшипников скольжения состоит из установки вкладышей в корпус и крышку и шабрения вкладышей по валу для обеспечения требуемого прилегания и зазоров. При этом необходимо обеспечить: совпадения маслопроводящих отверстий корпуса и вкладышей 0,2…0,5 мм; прилегание вкладышей к основанию и крышке не менее 70% их поверхности; плотное соединение стыков верхнего и нижнего вкладышей.

После сборки шейка вала должна оставлять следы краски на поверхности вкладыша симметрично линии силовой нагрузки, а установившаяся температура во время работы подшипника не должна превышать 60⁰.

При сборке владышей с торцовыми буртами для осевой фиксации последние шабрят для обеспечения их прилегания к торцам крышки и основания. Чтобы вкладыши не проворачивались, применяют фиксацию их штифтами, запресованными в основание, или планками со стороны разъема. Некоторые вкладыши закрепляют путем  установки их с натягом. Для создания натяга длину вкладыша по дуге берут больше длины основания на предварительно рассчитанное значение, которое контролируют специальными измерительными устройствами или по разности толщин свинцовых прокладок, устанавливаемых в стыках корпуса и крышки а, b и между вкладышами и постелью с (рис.24.11). Натяг создается в результате сжатия вкладышей при плотном соединении крышки с корпусом.

Сборка неразъемных подшипников скольжения имеет много общего со сборкой неразъемных неподвижных соединений с натягом типа вал – втулка и корпус – втулка.

 

Рис.24.11 Схема сборки подшипника скольжения

 

В машинах используют большое разнообразие видов подшипников качения, причем значительное их число уникально, как по размерам, так и по массе. Основное требование при сборке узлов с подшипниками – обеспечение радиального зазора между шариками или роликами и кольцами. Кроме того, точность и долговечность работы подшипника зависит от качества его посадки на вал или в корпус. Сборка может быть выполнена на механических, гидравлических и пневматических запрессовочных устройствах. Для облегчения сборки используют предварительный нагрев подшипника в масле в ваннах с электрическим или паровым нагревом. При этом нагрев до температуры выше 95⁰С не рекомендуется, так как возможны деформации деталей подшипника. Для посадки нагретых подшипников  на вал применяют специальные захваты, стаканы (оправки), позволяющие более точно центрировать подшипник перед посадкой и обеспечить равномерное распределение усилия на контактирующих поверхностях. Для запрессовки подшипника в корпус охлаждают его наружное кольцо, причем охлаждать следует до температуры не ниже –50⁰С.

Наиболее сложны и трудоемки монтаж и демонтаж крупногабаритных уникальных подшипников качения. Монтаж таких подшипников обычными способами требует больших усилий запрессовки и не всегда практически возможен. В подобных случаях хорошие результаты дает использование гидропрессового метода. При подачи масла под давлением в зону контакта обеспечивается полужидкостное или даже жидкостное трение, что снижает коэффициент трения с 0,15 до 0,0005, а следовательно, значительно уменьшаются и необходимые усилия.

В зависимости от конструкции собираемого узла можно применить четыре основные схемы подвода масла в зону контакта. Первая схема – подача масла по охватывающей детали (валу); вторая – по охватывающей детали (втулке); третья – комбинация первых двух схем; четвертая – через наружную фаску охватывающей детали. При этом у торца подшипника должна быть установлена камера высокого давления.

Для монтажа и демонтажа крупных подшипников с конусными посадочными поверхностями целесообразно применение гидравлических гаек (домкратов). Такие гайки могут развивать осевое усилие до 1,8 МН.

Гидравлическая гайка должна обеспечивать  сборку или разборку нескольких типоразмеров подшипников. Такая гидравлическая гайка (рис.24.12) имеет сменную разъемную втулку 4, устанавливаемую в проточку на шейке вала. Если на валу есть соответствующая резьба, то корпус  гайки 3 может непосредственно наворачиваться на нее. В отверстие корпуса входит кольцевой поршень 1 с уплотнительной манжетой 2. Масло через шланг или металлическую трубу подается в рабочую полость гидравлической гайки от насоса высокого давления. Под давлением масла поршень выдвигается из корпуса, запрессовывая подшипник на вал. Для уменьшения усилия запрессовки между сопрягаемыми деталями создается масляный слой. Он образуется подачей масла под давлением в маслораспределительную канавку 5 от насоса через отверстие на торце вала.

Точность и долговечность работы подшипника очень сильно зависит от обеспечения при сборке требуемого радиального зазора. Однако радиальный зазор трудно измерить в установленном в сборочную единицу подшипнике.

Рис.24.13 Осевой и радиальный

зазоры в коническом подшипнике

 

Осевой зазор в коническом роликоподшипнике регулируют несколькими способами. Первый способ состоит в установке под торцовую крышку прокладок при смещении наружного кольца подшипника или под регулируемую втулку при перемещении внутреннего кольца (рис.24.14,а). Второй – осуществляется регулировочным винтом, установленным в центре торцовой крышки (рис.24.14,б). Третий с помощью гайки (рис.24.14,в).

Рис.24.14 Способы регулирования осевого зазора

в подшипник

сборка резьбовых соединений. постановка шпилек

Резьбовые соединения - наиболее распространённый вид разъёмных соединений. Трудоёмкость сборки (разборки) этих соединений при ремонте, монтаже, техническом обслуживании достигает 20% от общей трудоёмкости работ. В зависимости от трудоёмкости резьбовые соединения делят на две группы:

• резьбовые соединения до М24;

• резьбовые соединения свыше М24.

Сборка (разборка) соединений первой группы проводится без специальных приспособлений. Трудоёмкость сборки (разборки) соединений второй группы в 10...15 раз выше [15].

Резьбы крепёжные предназначены для фиксации деталей (метрическая с треугольным профилем 60°, трубная - треугольная со скруглёнными вершинами и впадинами 55°, круглая), должны обладать самоторможением для надёжной фиксации. Резьбы ходовые для винтовых механизмов (прямоугольная, трапецеидальная 30°: симметричная, несимметричная упорная) должны обладать малым трением для снижения потерь. Основные детали соединения:

• болт;

• гайка;

• шайба;

• винт;

• шпилька.

Надёжность крепежных резьбовых соединений зависит от:

• материала деталей - обеспечение работы соединения в упругой области;

• условия сборки должны соответствовать условиям проектирования;

• сила предварительной затяжки должна обеспечивать нераскрытие стыка или герметичность на стадии эксплуатации.

Компоновка резьбовых соединений сводится к трём схемам:

1. Болт в отверстие вставлен с зазором. Соединение нагружено продольной силой Q. Болт растянут. Из условия прочности на растяжение - внутренний диаметр резьбы болта:

d_внутр = (4 × Q / (π × [σ]_раст))^{1 / 2}.

Найденный внутренний диаметр резьбы округляют до ближайшего большего.

2. Болт в отверстие вставлен без зазора. Соединение нагружено поперечной силой Р. При этом болт работает на срез (чистый болт). Внутренний диаметр резьбы:

d_внутр = (4 × P / (π × [τ]_срез))^{1 / 2}.

Порядок назначения размера болта аналогичен.

3. Болт вставлен с зазором. Соединение нагружено поперечной силой F. Сила затяжки болта V должна дать такую силу трения между деталями, которая была бы больше поперечной сдвигающей силы F. Болт работает на растяжение, от момента затяжки испытывает кручение, которое учитывается повышением нормальных напряжений на 20% (в 1,2 раза). Величина требуемой растягивающей силы V в зависимости от сдвигающей поперечной силы F:

V = 1,2 × F / f,

где f - коэффициент трения. Тогда внутренний диаметр резьбы болта:

d_внутр = (4,8 × F / (π × f × [σ]_раст))^{1 / 2}.

В расчёте находится внутренний диаметр резьбы, а обозначается резьба по наружному диаметру. Часто ошибка состоит в том, что, рассчитав внутренний диаметр резьбы болта 8 мм, назначают болт М8, а следует назначить болт М10, имеющий наружный диаметр резьбы 10 мм, а внутренний 8 мм. Концентрация напряжений во впадинах витков резьбы учитывается занижением допускаемых напряжений материала на 40%.

Правильно поставленная шпилька в отверстии должна сидеть плотно и при отвинчивании гайки даже с тугой резьбой не должна вывинчиваться из детали. Шпилька должна быть строго перпендикулярна той плоскости, в которую она ввернута. Глубину отверстия делают больше длины нарезанной части шпильки. В глухих отверстиях резьбу следует нарезать с большой осторожностью, чтобы не сломать метчик.

Шпильки ввертывают и вывертывают следующими способами:

1. На свободный резьбовой конец шпильки навинчивают две гайки. Вращая ключом верхнюю гайку, ввертывают шпильки в гнездо. Этот способ имеет недостаток: отвинчивание гаек со шпилек ослабляет посадку шпильки.

2. На конец шпильки свободно навинчивается специальное приспособление - «солдатик» (рис. 78, а), представляющее собой высокую шестигранную гайку. Гайка стопорится на конце шпильки винтом меньшего диаметра, чем основной диаметр шпильки. Затем обычным гаечным ключом вращают гайку, вместе с которой завинчивается шпилька. Когда шпилька завинчена, стопорный винт ослабляют, придерживая гайку ключом. После этого гайка легко свинчивается со шпильки.

Сборка зубчатых колес