ОБРАБОТКА НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ (ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ)
1. Классификация деталей — тел вращения и виды их обработки
Детали, имеющие форму тел вращения, можно разбить на три класса: валы, втулки и диски.
К классу «валов» относятся такие детали как валы, валики, оси, пальцы, цапфы и т. п. Эти детали образуются в основном наружной поверхностью вращения — цилиндрической, иногда конической и несколькими торцовыми поверхностями.
К классу «втулок» относятся втулки, вкладыши, гильзы, буксы и т. п. Эти детали характеризуются наличием наружной и внутренней цилиндрических поверхностей.
В класс деталей «диски» входят диски, шкивы, маховики, кольца, фланцы. Т. е. такие детали, у которых длина (ширина) значительно меньше диаметра и, значит, большие торцовые поверхности.
Валы большей частью изготовляются из проката. Другие детали, относящиеся к этому классу, изготовляются также из поковок, штамповок и реже — отливок. Прокатный материал применяют для изготовления валов как малых, так и больших (150—200 мм) диаметров.
Для заготовок гладких валов подбирается прокат диаметра, близкого к диаметру готового вала, с тем чтобы обеспечить минимально допустимый припуск на механическую обработку.
При изготовлении из проката валов ступенчатой формы большое количество материала превращается в стружку, поэтому в серийном и особенно в массовом производстве целесообразно, если это технологически возможно, заготовку для валов ступенчатой формы изготовлять путем штампования.
Прокат в виде прутков предварительно подвергается правке, разрезанию и центрованию. Процесс выполнения этих предварительных операций и описание оборудования для них изложены нами выше.
Обтачивание заготовок для валов и других деталей, имеющих форму тел вращения, бывает следующих видов:
черновое (или обдирочное) — с точностью обработки до 5-го класса и с шероховатостью поверхности до 3-го класса включительно;
чистовое — с точностью обработки до 4-го класса и с шероховатостью поверхности до 6-го класса включительно;
чистовое точное и тонкое — с точностью обработки до 2-го класса и с шероховатостью поверхности до 9-го класса включительно.
Обработку указанных деталей производят на различных станках: токарно-винторезных, токарно-револьверных, многорезцовых, токарно-карусельных, одно- и многошпиндельных токарных полуавтоматах и автоматах.
На указанных станках можно выполнять следующие операции: 1) обтачивание наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей; 2) растачивание цилиндрических и конических отверстий; 3) подрезание торцовых поверхностей; 4) протачивание канавок и снятие фасок; 5) нарезание наружной и внутренней резьбы; 6) сверление; 7) зенкерование; 8) развертывание; 9) зенкование; 10) центрование; 11) разрезание; 12) накатывание рифлений и др.
Детали, обрабатываемые на станках токарной группы, устанавливаются в центрах станка или закрепляются в патроне или на планшайбе. Заготовки коротких цилиндрических деталей, поковки, штамповки, отливки закрепляют в трех- и реже — в четырехкулачковых патронах; детали больших размеров устанавливают преимущественно в четырехкулачковых патронах.
Обтачивание на токарных станках длинных нежестких валов (с отношением длины к диаметру, большим 12) производится с применением люнетов. Люнеты бывают неподвижные и подвижные. Неподвижный люнет устанавливается на станине станка, подвижный — на каретке станка. Подвижный люнет следует непосредственно за резцом, при этом обтачиваемая поверхность опирается на кулачки люнета. Расположение кулачков люнета впереди резца применяется в том случае, когда требуется обеспечить соосность обтачиваемой поверхности с другой, ранее обточенной, которая и опирается на кулачки люнета, расположенные впереди резца. При скоростном резании кулачки создают значительное трение и для уменьшения трения их заменяют вращающимися роликами. Обтачивание валов и других деталей (тел вращения) обычно разделяется на две операции: черновое (предварительное) и чистовое (окончательное) обтачивание. При черновом обтачивании снимают большую часть припуска; обработка производится с большой глубиной резания и большой подачей.
Рис. 1. Три схемы обтачивания вала.
При обработке большого количества деталей (в серийном и массовом производстве) черновое обтачивание производится на самостоятельном станке, более мощном, чем станок для чистового обтачивания. Черновое (предварительное) обтачивание вала, имеющего несколько ступеней и изготовленного из проката, можно выполнять по различным схемам обработки. На рис. 1 представлены три схемы обтачивания ступенчатого вала (цифрами обозначены порядковые номера переходов, буквами — ступени вала).
При обтачивании по схеме а каждую ступень вала А.обтачивают, начиная с торца, и таким образом всю обработку вала производят за три прохода. Три схемы ступенчатого обтачивания вала: за 1-й проход обтачивают ступени А, Б и В, за 2-й проход — ступени А и Б и за 3-й проход — ступень При обтачивании по схеме б каждую ступень вала обтачивают отдельно: ступень А вследствие большой глубины резания обтачивается за два прохода (1-й и 2-й); ступень Б —за один проход (3-й) и ступень В — за один проход (4-й).
Комбинированная схема обработки в предусматривает обтачивание ступени В за 1-й проход, начиная с торца, ступень А обтачивается за 2-й проход и ступень Б — за 3-й проход.
На выбор той или иной схемы влияют величина припусков на отдельных ступенях вала и соотношение размеров ступеней: диаметра и длины. Схема, обеспечивающая наименьшее время обработки, наиболее выгодна.
При чистовом обтачивании порядок обработки ступеней вала зависит также от заданных баз, допускаемой величины погрешностей в размерах отдельных ступеней и методов измерения длин. При обтачивании вала со значительной разницей в диаметрах первой (более толстой) стороны и концевой (более тонкой) следует стремиться как можно меньше ослаблять вал при обработке, т. е. начинать обтачивание со ступени наибольшего диаметра, ступень наименьшего диаметра часто бывает целесообразно обрабатывать последней.
При этом следует обращать внимание на прочное закрепление детали и резца.
При обработке деталей в центрах и патронах выступающие части хомутика и кулачки патрона необходимо снабжать предохранительными откидными ограждениями или кожухами.