Детали класса «вал»

Заготовка – горячекатаный прокат (валы гладкие и ступенчатые). Для ступенчатых валов припуски и предельные размеры рассчитываются по наибольшему диаметру, а при их равенстве – по диаметру, к поверхности которого предъявляются более высокие требования по точности и шероховатости. Размер проката принимается одинаковым для всех ступеней вала.

Сортамент круглого проката и предельные отклонения номинальных размеров (ГОСТ 2590-88) для сталей горячекатаной обычной и повышенной точности представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1 Таблица 2

Номинальные размеры d или а, мм							d или а, мм	Точность прокатки
15	25	35	48	68	105			обычная	повышенная
16	26	36	50	70	110		10-19	+0,3 -0,5	+0,2 -0,3
17	27	37	52	72	115		20-25	+0,4 -0,5	+0,2 -0,4
18	28	38	54	75	120		26-48	+0,4 -0,7	+0,2 -0,6
19	29	39	55	78	125		50-56	+0,4 -1,0	+0,2 -0,9
20	30	40	56	80	130		80-95	+0,5 -1,1	+0,3 -1,0
21	31	42	58	85	140		100-110	+0,5 -1,03	+0,4 -1,2
22	32	43	60	90	150		116-125	+0,6 -1,7	+0,5 -1,5
23	33	44	62	95	160		130-150	+0,8 -2,0	+0,5 -1,8
24	34	45	65	100	170		160-170	+0,8 -2,0	+0,6 -2,0
							170-200	+0,9 -2,5	-

Примечание: d – диаметр; а – сторона квадрата или диаметра круга, вписанного в шестигранник

Таблица 3

Соотношения между параметрами шероховатости Ra и Rz

Пределы изменения Ra, мкм	Rz	Пределы изменения Rz	Ra
80 ≤ Ra ≤ 2,5	4 Ra	320 ≤ Ra ≤ 10	0,25 Rz
2,5 < Ra ≤ 0,010	5 Ra	10 < Ra ≤ 0,05	0,20 Rz

Таблица 4

Качество поверхности (мкм) сортового проката

Диаметр проката, мм	Точность проката
	высокая		повышенная		обычная
	Rz	Т	Rz	Т	Rz	Т
до 30	63	50	80	100	125	150
св. 30 до 80	100	75	125	150	160	250
св. 80 до 180	125	100	160	200	200	300
св. 180 до 250	200	200	250	300	320	400

Таблица 5

Качество поверхности (мкм) поперечно-винтового проката

Диаметр проката, мм	Rz при точности проката		Дефектный слой, мкм
	повышенной	нормальной	Т
до 10	63	100	100
св. 10 до 18	100	200	180
св. 18 до 30	160	320	300
св. 30 до 50	320	500	500
св. 50 до 80	500	800	800
св. 80 до 120	800	1250	1200
св. 120 до 180	1250	1600	2000

При обработке заготовок класса «Вал», установленных в центрах (рис.1), суммарное значение пространственных отклонений определяется по формуле

, (35)

где _кор – величина коробления в сечении вала, для которого определяется припуск;

_см – величина смещения оси заготовки, являющаяся результатом погрешности зацентровки.

Рис.1.

Величину коробления, в свою очередь, можно определить как

, (36)

где l – общая длина вала, мм;

l_х – расстояние от сечения, для которого определяется коробление, до середины вала, мм;

_к – удельная кривизна, мкм/мм.

При сверлении отверстий на центровальных и фрезерно-центровальных станках

, (37)

где  - допуск на диаметральный размер базовой поверхности заготовки, используемой при сверлении центровых отверстий.

При консольном закреплении заготовки величина пространственных отклонений определяется как

, (38)

где l_к – расстояние от сечения, для которого определяется коробление, до опоры, мм; при этом l_к  l_о,

где l_о - расстояние от конца заготовки до опоры (условной линии закрепления).

Таблица 6

Удельная кривизна профиля сортового проката (мкм на 1 мм)

Характеристика проката, мм	Длина проката
	До 120	Св. 120 до 180	Св. 180 до 315	Св. 315 до 400	Св. 400 до 500
Без правки при точности проката: обычной повышенной высокой	0,5 0,2 0,1	1,0 0,4 0,2	1,5 0,6 0,3	2,0 0,8 0,4	2,5 1,0 0,5

Если технологическим процессом предусматривается термообработка, то удельная кривизна принимается по табл. 7. Наличие термообработки при изготовлении деталей приводит к появлению дополнительных пространственных отклонений, определить которые можно по следующей зависимости

, (39)

где n_k – коэффициент, зависящий от вида термической обработки. При объемной закалке в печах n_k = 1, при закалке ТВЧ n_k = 0,5.

Таблица 7

Удельная кривизна профиля сортового проката (мкм на 1 мм)

Характеристика проката, мм	Длина проката
	До 30	Св. 30 до 50	Св. 50 до 80	Св. 80 до 120	Св. 120 до 180
Без правки после термообработки: в печах ТВЧ После правки на прессах	2,00 1,00 0,13	1,30 0,60 0,12	0,90 0,30 0,11	0,6 0,3 0,1	0,5 0,15 0,08

Пространственные отклонения, полученные в результате термической обработки, складываются с пространственными отклонениями, оставшимися после выполнения предшествующего перехода.

Остаточные пространственные отклонения после выполнения операции или перехода механической обработки определяются по формуле

, (40)

где К_у – коэффициент уточнения (см. табл. 8);

_заг – пространственные отклонения, полученные на предшествующей операции (переходе).

Таблица 8

Коэффициент уточнения К для отливок, поковок, штампованных

заготовок и сортового проката

Технологический переход	К
Однократное и черновое точение штампованных заготовок, заготовок из горячекатаного проката, предварительное шлифование проката	0,06
Получистовая обработка заготовок из проката, штампованных заготовок, рассверливание отверстий, смещение оси отверстия после черновой обработки	0,05
Чистовое точение заготовок из сортового проката обыкновенного качества, штампованных заготовок, после первого технологического перехода обработки литых заготовок, после чистового шлифования проката	0,04
Двукратное обтачивание калиброванного проката или двукратное шлифование заготовок после токарной обработки	0,02
Получистовая обработка (зенкерование и черновое развёртывание отверстий)	0,005
Чистовая обработка – развёртывание отверстий	0,002

При обработке торцовых поверхностей штампованных заготовок с центральным отверстием остаточную величину пространственного отклонения (коробления) можно определить:

после черновой обработки

, (41)

после получистовой обработки

, (42)

после чистовой обработки

, (43)

где R и r – радиусы наружной поверхности и отверстия.

Таблица 9

Точность и качество поверхности после отрезки сортового проката

Способ отрезки	Квалитет	Rz + Т, мкм
На ножницах	17	300
Приводными ножовками, дисковыми фрезами на фрезерных станках	14	200
Отрезными резцами на токарных станках Отрубка на прессах	13	200

Примечание: при резке на ножницах и прессах образуется вмятина в направлении, перпендикулярном к поверхности среза, достигающая 0,2D, и скос по торцу до 3. Величину скоса и вмятины необходимо учитывать при последующей обработке заготовки, как по торцу, так и по диаметру.

Таблица 10

Точность и качество поверхности заготовок из проката

после механической обработки

Способ обработки	Переход	Квалитет	Rz, мкм	Т, мкм
Обработка наружных поверхностей
Обтачивание резцами проката повышенной и обычной точности	Обдирка Черновое Чистовое и однократное Тонкое	14 12 10 – 11 7 – 9	125 63 32 – 20 6,3 – 3,2	120 60 30 –
Шлифование в центрах проката обычной точности Бесцентровое шлифование проката повышенной и высокой точности	Черновое Чистовое и однократное Тонкое	8 – 9 7 – 8 5 – 6	10 6,3 3,2 – 0,8	20 12 6 – 2
Обработка торцовых поверхностей
Подрезание резцами на токарных станках Шлифование на кругло- и торцешлифовальных станках	Черновое Однократное Чистовое	12 11 6	50 32 5 – 10	50 30 –

Примечание: При шлифовании после закалки из расчетной формулы припуска Т исключается.

Сортамент калиброванного холоднотянутого проката (ГОСТ 7417-75) представлен в табл. 11, допускаемые отклонения номинальных размеров проката выполняются по h8, h10, h11, h12.

Таблица 11

Номинальные диаметры, мм
15,0	19,0	27,0	37,5	50,0	65,0	85,0
15,5	19,5	28,0	39,5	52,0	67,0	90,0
16,0	20,0	30,0	40,0	53,0	68,0	95,0
16,5	21,2	31,5	42,0	56,0	71,0	100,0
17,0	22,0	33,0	42,5	58,0	72,0	-
17,5	24,0	33,5	45,0	60,0	75,0	-
18,0	25,0	35,5	47,5	63,0	76,0	-
18,5	26,5	36,0	48,0	64,0	80,0	-

Таблица 12

Удельная кривизна калиброванного проката

Диаметр проката, мм	Удельная кривизна проката, мкм/мм
	В состоянии поставки для квалитетов точности				Без правки после термообработки
	h7	h8	h10, h11	h12	в печах	ТВЧ
до 25	0,5	1,0	2	3	1,6	0,8
св.25 до 50	0,5	0,75	1	2	1,3	0,65
св. 50 до 100	-	0,5	1	1	0,9	0,45

Величину остаточной кривизны после выполнения операции (перехода) определяют по формуле (40), а значение К_у – по табл. 13.

Таблица 13

Точность проката	Технологический переход (операция)		Ку
h12	После точения	однократного	0,05
		двукратного	0,02
h8 - h11	После шлифования	чернового	0,06
		чистового	0,04

Для горячекатаного поперечно-винтового проката ГОСТ 8320-83 предусматривает две группы точности заготовок для ступенчатых валов: нормальная и повышенная. Первая группа соответствует h12- h14, вторая – h10- h13. Допуски устанавливаются на ступени наибольшего диаметра. Качество наружной поверхности и пространственные отклонения определяются по табл. 14 и 15.

Таблица 14 Таблица 15

Диаметр, мм	Rz при точности проката		Т, мм		Точность проката	Удельная кривизна проката, мкм/мм
	повышенной	нормальной
до 10	0,06	0,1	0,1		Нормальная	4
св.10 до 18	0,1	0,18	0,18		Повышенная	2
св. 18 до 30	0,18	0,3	0,3
св. 30 до 50	0,3	0,5	0,5
св. 50 до 80	0,5	0,8	0,8
св. 80 до 120	0,8	1,2	1,2

Точность и качество торцовой поверхности при резке по упору определяются по данным табл. 9.

Точность и качество поверхностей заготовки после механической обработки определяются по данным табл. 10.

Для заготовок ступенчатых валов, допускаемые отклонения диаметров горячекатаного поперечно-клинового проката представлены в табл. 16.

Таблица 16

Масса поковки, кг	Для размеров, мм
	до 50	св. 50 до 120	св. 120 до 180	св. 180 до 260	св. 260 до 360	св.360 до 500	св. 500 до 630
до 0,25	+0,5 -0,2	+0,5 -0,3	+0,6 -0,3	+0,7 -0,3	+0,7 -0,4	+0,7 -0,5
св. 0,25 до 0,40	+0,5 -0,3	+0,6 -0,3	+0,7 -0,3	+0,7 -0,4	+0,7 -0,5	+0,7 -0,6
св. 0,40 до 0,63	+0,6 -0,3	+0,7 -0,3	+0,7 -0,4	+0,8 -0,4	+0,8 -0,5	+0,9 -0,5	+0,9 -0,6
св. 0,63 до 1,00	+0,7 -0,3	+0,7 -0,4	+0,8 -0,4	+0,9 -0,4	+0,9 -0,5	+0,9 -0,6	+0,9 -0,7
св. 1,00 до 1,60	+0,7 -0,4	+0,8 -0,4	+0,9 -0,4	+0,9 -0,5	-1,0 -0,5	+1,0 -0,6	+1,1 -0,7
св. 1,60 до 2,50	+0,8 -0,4	+0,9 -0,4	+1,0 -0,4	+1,0 -0,5	+1,0 -0,6	+1,1 -0,7	+1,2 -0,8
св. 2,50 до 4,00	+0,9 -0,4	+1,0 -0,4	+1,0 -0,5	+1,0 -0,6	+1,1 -0,7	+1,2 -0,8	+1,3 -0,9
св. 4,00 до 6,30	+1,0 -0,4	+1,0 -0,5	+1,0 -0,6	+1,1 -0,7	+1,2 -0,8	+1,3 -0,9	+1,6 -0,9
св.6,30 до10,0	+1,0 -0,5	+1,0 -0,6	+1,2 -0,6	+1,3 -0,7	+1,4 -0,8	+1,5 -1,0	+1,7 -1,1
св. 10,0 до 16,0	+1,0 -0,6	+1,2 -0,6	+1,3 -0,7	+1,4 -0,8	+1,5 -1,0	+1,8 -1,0	+1,8 -1,2

Качество наружной поверхности и пространственные отклонения определяются по табл. 14 и 15.

Точность и качество торцовой поверхности при резке по упору определяются по данным табл. 9.

Точность и качество поверхности заготовки после механической обработки определяются по данным табл. 10.