Токарная обработка валов в условиях мелкосерийного и единичного производства
В мелкосерийном производстве токарную обработку осуществляют на универсальных токарно-винторезных станках. При черновом точении один конец вала закрепляют в кулачковом патроне, который установлен на планшайбе шпинделя станка. Опорой другого конца вала является вращающийся задний центр, установленный в пиноль задней бабки.
При чистовом точении валы обрабатывают в центрах. Для передачи крутящего момента левый конец вала закрепляют в поводковом патроне. При обработке нежестких валов применяются люнеты, которые являются дополнительной опорой. Люнеты бывают неподвижными или подвижными (рис. 2.43). Неподвижный люнет устанавливается на направляющих продольного суппорта. Подвижный люнет устанавливается на продольном суппорте и перемещается в процессе обработки вместе с суппортом. Подвижным люнетом создается дополнительная опора, всегда расположенная напротив резца. Поэтому деформации вала под действием силы резания меньше, чем при использовании неподвижного люнета.
В серийном производстве для токарной обработки применяются токарно-винторезные станки с ЧПУ. Станки оснащаются 6- и 8- позиционными инструментальными головками с горизонтальной осью (рис. 2.44). Головка устанавливается на суппорте станка. Установка резцов, закрепленных в головке в рабочую позицию, производится за счет поворота головки. Токарные станки с ЧПУ применяются для обработки валов со сложным ступенчатым и криволинейным профилем, включая нарезание резьбы. Схема обработки вала на станке с ЧПУ приведена на рис. 2.45. На этой схеме показаны траектории движения резцов по заданной программе при чистовом точении и нарезании резьбы. В помеченных точках траектории резец по заданной программе меняет направление движения.
Токарная обработка валов в условиях серийного производства
В серийном производстве для токарной обработки применяются токарно-винторезные станки с ЧПУ. Станки оснащаются 6- и 8- позиционными инструментальными головками с горизонтальной осью (рис. 2.44). Головка устанавливается на суппорте станка. Установка резцов, закрепленных в головке в рабочую позицию, производится за счет поворота головки. Токарные станки с ЧПУ применяются для обработки валов со сложным ступенчатым и криволинейным профилем, включая нарезание резьбы. Схема обработки вала на станке с ЧПУ приведена на рис. 2.45. На этой схеме показаны траектории движения резцов по заданной программе при чистовом точении и нарезании резьбы. В помеченных точках траектории резец по заданной программе меняет направление движения.
Токарная обработка валов в условиях крупносерийного и массового производства
В крупносерийном производстве для обработки валов применяются токарные многорезцовые полуавтоматы и токарные гидрокопировальные полуавтоматы. На рис. 2.46 представлена схема обработки вала на многорезцовом полуавтомате. Точность обработки в значительной степени зависит от числа резцов. При большом количестве резцов возникают большие деформации системы ДИПС. Поэтому точность обработки на этих станках невелика и достигает 10 – 11 квалитета. Применение многорезцовой обработки сокращает машинное время т. к. длина перемещения суппорта уменьшается. В то же время увеличиваются затраты времени на наладку станка, т.к. возрастает доля подготовительно-заключительного времени и времени технического обслуживания.
Схема обработки вала на гидрокопировальном полуавтомате представлена на рис. 2.47. Станок имеет два суппорта – верхний и нижний. Верхний суппорт является гидрокопировальным и предназначен для продольной обточки вала. В нем закрепляется один резец. Нижний суппорт многорезцовый. Он имеет только поперечную подачу и предназначен для поперечной обточки уступов широкими резцами, подрезки торцев и обработки канавок. Так как при продольном точении в резании принимает участие один резец, то деформации системы ДИПС меньше, а точность обработки выше примерно на один квалитет, чем при многорезцовой обработке. Кроме того, время на наладку станка из-за обработки детали одним резцом и простоты установки копира меньше, чем на многорезцовых полуавтоматах.
В массовом производстве применяются шести или восьми шпиндельные токарные полуавтоматы вертикального типа. Схема обработки вала на этих станках представлена на рис. 2.48. Станок имеет поворотный стол, в центре которого расположена шести или восьмигранная колонна. На гранях колонны установлены суппорта трех типов: продольного, поперечного и продольно-поперечного точения. Последний суппорт имеет салазки для продольного и поперечного перемещения резцов. Напротив каждой грани колонны размещены вращающиеся шпиндели с поводковыми патронами для закрепления валов в центрах. Согласно рис. 2.48 обработка на станке ведется по следующей схеме. В позициях I производится загрузка станка. В этих же позициях вал обрабатывается с одной стороны. В позиции II валы переустанавливаются, обрабатываются с другой стороны и снимаются со станка. Таким образом, на станке одновременно ведется обточка шести деталей. Поэтому за один оборот стола обтачивается 18 валов с обеих сторон.
Станок может быть настроен на другую схему работы, когда одна из позиций поворотного стола является загрузочно-разгрузочной, а на других ведется последовательная обработка вала с одной стороны. Для обработки вала с другой стороны меняется станок или его настройка.
Шлифование валов на круглошлифовальных валов
Наружное круглое шлифование заготовок типа тел вращения на центровых станках можно осуществить продольными рабочими ходами, врезанием и комбинированно (рис. 7.14).
При шлифовании с продольными рабочими ходами (рис. 7.14, а) шлифуемая заготовка 2, вращаясь в неподвижных центрах, совершает продольное перемещение вдоль своей оси со скоростью vSnp (мм/мин). В конце двойного или каждого хода шлифовальный круг 1 перемещают в направлении, перпендикулярном оси шлифуемой заготовки 2, на установленную глубину шлифования.
Этот способ целесообразно применять для шлифования заготовок с цилиндрической поверхностью значительной длины. Глубину шлифования рекомендуется выбирать не более 0,05 мм на ход стола. При чистовом шлифовании глубина шлифования еще меньше.
Глубинное шлифование (рис. 7.14, б) как разновидность шлифования с продольной подачей круга применяют при обработке жестких коротких заготовок со снятием припуска до 0,4 мм за один проход. Основную работу резания выполняет коническая часть круга, а его цилиндрическая часть только зачищает обрабатываемую поверхность заготовки.
Глубинное шлифование можно рассматривать как разновидность обдирочного шлифования. Обработку производят с большими глубинами (свыше 5 мм), с малыми скоростями продольных подач (100...300 мм/мин), в основном за один рабочий ход стола. Под обдирочным шлифованием понимают обработку, предназначенную для удаления с заготовки дефектного слоя материала после литья, ковки, штамповки, прокатки и сварки.
Врезное шлифование (рис. 7.14, в) применяют при обдирочном и чистовом шлифовании цилиндрических заготовок. При чистовом шлифовании в отличие от обдирочного преследуют цель достичь необходимых формы и параметра шероховатости шлифуемой поверхности. Шлифование производят одним широким кругом, высота которого на 1,0... 1,5 мм больше длины шлифуемой поверхности. Заготовка не имеет движения продольной подачи; движение поперечной подачи шлифовального круга на заданную глубину производят непрерывно или периодически. Для получения поверхности с меньшими отклонением формы и шероховатостью шлифовальному кругу сообщают дополнительное осевое колебательное (осциллирующее) перемещение (до 3 мм) влево и вправо.
Этот способ обработки заготовки имеет следующие преимущества по сравнению со способом шлифования с продольными ходами:
движение подачи круга производится непрерывно;
можно шлифовать фасонные заготовки профилированным шлифовальным кругом;
на шпиндель станка можно устанавливать два или три шлифовальных круга и шлифовать одновременно несколько участков заготовки.
Недостатки способа врезания:
вследствие высокой производительности выделяется большое количество тепла;
круг и заготовка нагреваются сильнее, чем при обычном шлифовании, поэтому шлифование необходимо осуществлять с обильным охлаждением;
необходимо часто править круг из-за быстрого искажения его геометрической формы.
При комбинированном шлифовании (рис. 7.14, г) сочетается шлифование с продольными ходами и врезанием. Этот способ применяют при шлифовании длинных заготовок. Вначале шлифуют один участок вала при движении поперечной подачи круга, затем соседний с ним участок и т.д. Края участков при шлифовании перекрывают друг друга на 5... 10 мм, однако обработанная поверхность получается ступенчатой. Поэтому на каждом участке снимают неполный припуск. Оставшийся слой (0,02...0,08 мм) снимают двумя-тремя продольными ходами с увеличенной скоростью.
Устройства для установки и закрепления кругов на круглошлифовальных станках аналогичны устройствам, используемым для кругов таких же диаметров на плоскошлифовальных станках.
Устройство для установки и закрепления заготовок на круглошлифовальных станках показано на рис. 7.15.
Правка шлифовальных кругов. Устройство для правки круга алмазом устанавливают на задней бабке круглошлифовального станка. Алмазный карандаш в пиноли имеет микрометрическую подачу, которая осуществляется вращением рукоятки вручную. На пиноли может быть также смонтирована оправка для безалмазной правки. Устройство для автоматической правки круга монтируют на корпусе шлифовальной бабки. Правильное устройство обеспечивает одно- или двухпроходную правку по гладкому или ступенчатому копиру. Правильное устройство включается по команде от реле счета числа прошлифованных деталей или оператор нажимает для этого кнопку.
Методы и средства измерения при круглом шлифовании. В мелкосерийном производстве широко используют для измерения диаметра шлифуемой поверхности микрометры. Жесткие и индикаторные скобы предпочтительны в массовом производстве. Скоба фиксированного типа имеет жесткие или регулируемые на заданный размер измерительные губки. Скоба дает информацию: «проходит» или «не проходит». Индикаторная скоба показывает реальный размер в сравнении с эталоном и позволяет управлять процессом в соответствии со снимаемым припуском.
На автоматизированных круглошлифовальных станках используют автоматические измерительные средства и подналадчики.