Лекція 3 Технологія виготовлення гладких і ступінчастих валів.
Службове призначення і класифікація валів. Технічні вимоги.
Матеріали і способи отримання заготовок.
Вибір технологічних баз.
Типовий технологічний процес оброблення валів.
Попереднє оброблення заготовок.
Способи оброблення зовнішніх поверхонь на верстатах токарної групи.
Чистові та викінчувальні методи оброблення.
Методи оброблення зовнішніх поверхонь пластичним деформуванням.
Методи оброблення шпонкових канавок і шліців.
Методи нарізання різі на валах.
Балансування і контроль.
1. Службове призначення, класифікація валів. Технічні вимоги.
Службове призначення валів залежить від їх функціонального призначення. Як правило всі вали передають крутний момент, а також служать для монтажу на них зубчастих коліс, шківів тощо.
За конструкцією вали ділять на:
ступінчасті та гладкі;
суцільні та пустотілі (вали з центральним і без центрального отвору);
гладкі і шліцові;
вали-шестерні;
комбіновані.
За геометричною формою:
прямі;
колінчасті;
кривошипні;
ексцентрикові (кулачкові).
85% всіх валів - вали довжиною 150 ... 1000 мм.
Технічні вимоги залежать від СП валу і технології його виготовлення. За ГОСТ 2308-79 регламентується точність діаметрів шийок – до 6-7 квалітету; шорсткість – 0,63 - 0,16 мкм; радіальне биття шийок - 0,02 - 0,04 мм; торцеве биття - 0,02 - 0,08 мм; неспіввісність осі різі валу 0,02 мм; зміщення шпонкового пазу відносно осі валу - 0,02-0,08 мм тощо.
2. Матеріали і способи отримання заготовок.
Конструкційні і леговані сталі, що мають добру оброблюваність і високу міцність, можуть термічно оброблятися. Сталі 35, 40, 45, 40Х, 50Х; високоміцні чавуни ВЧ45-5 - великогабаритні вали. Леговані сталі використовуються рідше через вартість і підвищену чутливість до концентраторів напружень.
В одиничному і дрібносерійному виробництвах заготовки отримують відрізанням холоднотягнутих або гарячекатаних прутків, труб. Такий вид застосовують для валів з незначним перепадом діаметрів.
Кування, штампування у підкладних та інших штампах, відтиск на ротаційно-кувальних машинах, радіальний обтиск (особливо!) дозволяють одержати заготовки за розмірами найбільш близькими до готової деталі. Штучну заготовку із прокату вже доцільно замінити, якщо коефіцієнт використання матеріалу збільшиться на 5%. Значення КВМ у великосерійному виробництві - 0,7-0,95%.
Радіальний обтиск – заготовки мають невеликі припуски і високу точність. Суть методу – періодичний обтиск і витягування по уступах відрізаної від суцільного прутка циліндричної заготовки шляхом великої кількості послідовних і швидких (через 0,01 с) ударів кількома спеціальними матрицями. Виконується в холодному і гарячому станах. Холодний стан: точність (0,02 ... 0,20) мм (діаметр); параметр шорсткості Ra = 0,63 ... 0,32 мкм. Гарячий стан: точність 0,3 мм (діаметр) і 1 мм (довжина) (похибка на загальній довжині складає 10 мм і більше). КВМ – до 0,95. Висока продуктивність (40 ... 70 с).
Бойки з матрицями 5 (рис. 3.1), які розташовані у пазах шпинделя 3, можуть переміщуватися. При обертанні шпинделя під дією відцентрових сил вони розходяться, а коли ролики 1 находять на ролики 2, які вільно сидять в отворах обойми 4, бойки 5 починають сходитися до центру і обтискають заготовку 6.
Поперечно-гвинтове прокатування заготовок ступінчастих валів на тривалкових станах (рис. 3.2) – процес неперервний. Можлива повна автоматизація, включно з рухом подачі заготовки, її нагріванням, прокатуванням, різанням на штучні заготовки, охолодженням готового прокату, пакування.
|
|
Рис. 3.1. Схема радіального обтиску. |
Рис. 3.2. Схема поперечно-гвинтового прокатування вздовж змінного перетину на тривалкових станах. |
Технологічні завдання
Технологічні завдання формулюють відповідно до рекомендацій і охоплюють вимоги до точності деталі по всіх її параметрах (мал. 2).
Точність розмірів. Точними поверхнями валів є, як правило, його опорні шийки, поверхні під деталі, передавальні момент, що крутить. Зазвичай вони виконуються по 6...7-му квалитетам.
Точність форми. Найточніше регламентується форма в подовжньому і поперечному перетинах у опорних шийок під підшипники кочення. Відхилення від круглої і профілю в подовжньому перетині не повинні перевищувати 0,25...0,5 допуску на діаметр залежно від типу і класу точності підшипника.
Точність взаємного розташування поверхонь. Для більшості валів головним є забезпечення співісної робочих поверхонь, а також перпендикулярності робочих торців базовим поверхням. Як правило, ці величини вибираються по V – VII ступеням точності.
Якість поверхневого шару. Шорсткість базових поверхонь зазвичай складає Rа = 3,2...0,4 мкм, робочих торців Rа = 3,2...1,6 мкм, решти невідповідних поверхонь Rа = 12,5...6,3 мкм. Вали можуть бути сирими і термообробленими. Твердість поверхневих шарів, спосіб термообробки можуть бути вельми різноманітними залежно від конструктивного призначення валів. Якщо значення твердості не перевищує НВ 200...230, то заготовки піддають нормалізації, відпалу або термічно не обробляють. Для збільшення зносостійкості валів підвищують твердість їх робочих поверхонь. Часто це досягається поверхневим гартом струмами високої частоти, що забезпечує твердість Нrс 48...55. Поверхні валів з маловуглецевих марок сталі піддають цементації на глибину 0,7...1,5 мм з подальшим гартом і відпусткою. У такий спосіб можна досягти твердості Нrс 55...60