4. Технологические маршруты изготовления некоторых типов деталей
4.1 Технология изготовления валов
Вал как объект производства. К валам относят детали машин, образованные поверхностями вращения, у которых длина значительно превосходит диаметр. Конечно, на валах, кроме поверхностей вращения могут присутствовать такие элементы как лыски, пазы, различные отверстия, резьбовые (винтовые) поверхности.
Выбор методов обработки отдельных поверхностей определяется пятью категориями свойств.
Валы изготавливаются обычно из конструкционных среднеуглеродистых и
легированных сталей. Основное требование к материалу – высокая прочность,
обеспечивается обычно термообработкой, включающей закалку и высокий
отпуск. Поэтому после термообработки твердость материала не превышает
HRC 40. Это позволяет обрабатывать валы резанием как до термообработки,
так и после нее (особенно при применении современных сверхтвердых
инструментальных материалов). Иногда, особо изнашиваемые поверхности
валов подвергают цементации и закалке до твердости HRC >55, или
поверхностной закалке ТВЧ до твердости HRC 45…55. Хотя и в этих случаях
лезвийная обработка в настоящее время возможна, но все же, для чистовой
обработки таких поверхностей, традиционно применяются процессы
шлифования.
Форма поверхностей вала обычно не представляет технологической
сложности. Поверхности вращения и винтовые поверхности могут получаться
токарным методом, шлифованием, для реализации которых имеется широкая
номенклатура оборудования.
Плоские поверхности на валах получают фрезерованием, для обработки
отверстий существует широкий спектр соответствующих методов обработки.
Наибольшей технологической сложностью является обеспечение точности.
Точными размерами (6…7 квалитет) на валах обычно задаются диаметры
опорных шеек, устанавливаемых в подшипники, диаметры посадочных
поверхностей деталей, устанавливаемых на вал.
Точность формы цилиндрических опорных шеек вала достаточно высока,
так допуск круглости и отклонение продольного сечения может не
превышать 0.005мм.
Часто основной технологической проблемой при изготовлении валов
является обеспечение допуска на биение точных шеек вала относительно
оси или между собой. Допустимое биение может не превышать 0,01мм
Шероховатость опорных и посадочных шеек вала обычно находится в
пределах Ra = 0,32…0,63мкм; свободные, несопрягаемые поверхности вала
обрабатываются с шероховатостью Ra= 3,2…6,3 мкм
Виды заготовок при изготовлении валов:
При производстве валов в мелкосерийном и единичном производстве в качестве заготовок используют прокат. Если перепад диаметров шеек вала небольшой, то и отход материала при обработке такой заготовки на токарном станке будет приемлем.
Заготовки в этом случае получают резкой проката на мерные по длине
отрезки, превышающие длину вала на величину двух припусков по торцам
на последующую обработку. Для разрезки проката используются станки с
ленточными или дисковыми пилами, механически ножовки. Иногда отрезку
производят непосредственно на токарном станке отрезным резцом.
2. В условиях серийного и массового производства, при большом перепаде
диаметров шеек вала , заготовки получают обычно методами пластической
деформации: ковкой, штамповкой, периодической прокаткой, обжатием на
ротационно-ковочных машинах и т.д.
Рациональный способ производства заготовки , естественно, должен быть
экономически обоснован. Затраты на изготовление штампа могут окупиться
только при большой выпускаемой партии валов.
Типовой технологический процесс изготовления вала
005 Заготовительная операция
Предусматривает отрезку заготовки из проката, штамповку или ковку
заготовки
010 Правильная Если заготовка получена из проката, то иногда возникает
необходимость уменьшения кривизны заготовки. Правку обычно проводят на
прессе. В массовом производстве применяются правильные станки, но в этом
случае правку обычно проводят до разрезки заготовок.
015 Термическая Проводится закалка с высоким отпуском (улучшение), что
повышает механические свойства стали, но твердость ее повышается не -
значительно и последующая обработка резанием возможна. Или проводится
нормализация, которая незначительно изменяет механические свойства стали,
но значительно улучшает обрабатываемость ее резанием.
020 Подготовка технологических баз. На этой операции подрезают торцы
заготовки и обрабатывают центровые отверстия. Центровые отверстия
выполняют роль базы при обработке вала на последующих операциях
мехпанической обработки (рис.4.1 поверхности В ).
Рис.4.1
В массовом производстве эту операцию выполняют на специальных
станках, которые позволяют фрезеровать одновременно оба торца заготовки и
при одной установке заготовки обрабатывать центровые отверстия. Операция
фрезерно-центровальная.
В единичном производстве подрезку торцев и центрование можно
Производить на токарном станке, с переустановкой заготовки. Операция
токарная.
025 Токарная Выполняется черновое точение с оставлением припуска на
точных поверхностях под последующее чистовое точение или шлифование. В
зависимости от типа производства операция выполняется :
в единичном производстве на токарно – винторезных станках;
в мелкосерийном на универсальных станках или станках с ЧПУ;
в серийном производстве на копировальных токарных станках, на различных механических токарных полуавтоматах и автоматах, на станках с ЧПУ;
В крупносерийном и массовом производстве на многошпиндельных многорезцовых автоматах.
На этой операции свободные поверхности вала могут быть обработаны
окончательно. Достижимая точность соответствует 12 квалитету, при
шероховатости Ra>3,2мкм.
030 Токарная (чистовая).