книги из ГПНТБ / Олендер, Л. А. Технология и оборудование шарикового производства [учеб. пособие]
.pdf30 ГЛ. 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ШАРИКОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
кой доводочной пасты на прецизионных вертикальных шарико доводочных станках, т. е. на станках с вертикальной осью вра щения шпинделя, без применения смесительных устройств;
2)диаметром от 0,20 до 0,35 мм изготовляются из шариков диаметром 0,35 мм аналогично предыдущей группе, однако в порядке исключения допускается применение смесительных устройств простейшего типа (окно в верхнем диске);
3)диаметром от 0,35 до 1,0 мм изготовляются аналогично предыдущей группе из шариков диаметром 1/16". Кроме того, может применяться следующий технологический процесс: руб
ка проволоки на цилиндрики, прецизионное механическое опи ливание, доводка, закалка, отпуск, твердая доводка, чистовая и окончательная доводка. Для указанной операционной обра ботки обычно используется элеваторное шарикообрабатываю щее оборудование вертикального типа;
4) диаметром от 1,0 до 1,5 мм изготовляются по следующе му технологическому процессу: рубка проволоки на цилиндри ки, доводка, закалка, отпуск, твердая доводка и чистовая до водка. Обработка производится на шарикообрабатывающем оборудовании вертикального типа с элеватором или с приме нением смесительных устройств;
5) диаметром от 1,5 до 3,0 мм: холодная штамповка, ско ростное прецизионное механическое опиливание, закалка, от пуск, твердая доводка и чистовая доводка. При обработке ис пользуется элеваторное шарикообрабатывающее оборудование; 6) диаметром от 3,0 до 6,0 мм: холодная штамповка, ско ростное прецизионное механическое опиливание, закалка, от пуск, твердое шлифование, доводка, полирование (или чисто вая доводка). Такие операции, как опиливание, шлифование и доводка шариков этой группы, как и для шариков диаметром до 51 мм включительно, производятся на элеваторных станках с горизонтальной и вертикальной осью вращения шпинделя,
т. е. горизонтального и вертикального типов.
7)диаметром от 6,0 до 14,0 мм: холодная штамповка, ско ростное механическое опиливание, скоростное мягкое шлифо вание, закалка, отпуск, скоростное твердое шлифование, до водка и полирование или окончательная — вторая — доводка;
8)диаметром от 14,0 до 26,9 мм: холодная штамповка, об дирка облоя («сатурнова кольца») и полюсных выступов, ско ростное механическое опиливание или предварителньое шли фование, скоростное мягкое шлифование, закалка, отпуск, ско ростное твердое шлифование, доводка и полирование или окончательная — вторая — доводка;
9)диаметром от 26,9 до 28,6 мм: холодная штамповка или горячая поперечная прокатка, обдирка облоя и полюсных вы
§ 4. ТИПОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС |
31 |
ступов (для прокатанных шариков затем отжиг), предвари тельное шлифование, мягкое шлифование, закалка, отпуск, твердое шлифование, доводка и полирование;
10) диаметром от 28,6 до 35,0 мм: горячая штамповка или горячая поперечная прокатка, удаление полюсных выступов, отжиг, предварительное шлифование, мягкое шлифование, за калка, отпуск, твердое шлифование, доводка, чистовая доводка или полирование;
11) диаметром от 35,0 до 51 мм: горячая штамповка или горячая поперечная прокатка, удаление полюсных выступов, отжиг, предварительное шлифование, мягкое шлифование, за калка, отпуск, твердое шлифование, доводка, чистовая довод ка или машинное полирование;
12) диаметром от 51 до 102 мм: горячая штамповка на мо лотах или прессах, обрезка облоя, отжиг, токарная обработка, предварительное шлифование мелкими партиями, закалка, от пуск, твердое шлифование, доводка и чистовая доводка; -
13)диаметром от 102 до 180 мм: горячая штамповка на мо лотах или прессах, обрезка облоя, отжиг, токарная обработка, закалка, отпуск, штучное твердое шлифование на бесцентро вом станке, второё твердое шлифование, доводка и машинное полирование;
14)диаметром от 180 до 204 мм: горячая штамповка на мо лотах или прессах, обрезка облоя, токарная обработка, нор мализация, закалка, отпуск, штучное твердое шлифование на бесцентровом станке, второе твердое шлифование, доводка, и машинное полирование;
15)диаметром от 204 до 260 мм: свободная ковка, отжиг, токарная обработка, штучное шлифование на бесцентровом станке, нормализация, закалка, отпуск, штучное шлифование на бесцентровом станке, второе шлифование, доводка, машин ное полирование;
16)диаметром от 260 до 500 мм: свободная ковка, отжиг, штучная токарная обработка и штучное шлифование на универ сальных крупногабаритных станках с применением специаль ных приспособлений, нормализация, закалка, отпуск, штучное шлифование, доводка и полирование на универсальном круп ногабаритном оборудовании с применением специальных уст
ройств.
При обработке шариков всех размерных технологических групп применяется межоперационный контроль, а в конце тех процесса — полирование в обрезках хромовой кожи, оконча тельный контроль, консервация и упаковка.
Техпроцесс изготовления шариков указанного диапазона по III—VI степеням точности (ГОСТ 3722—60) характеризу-
32 ГЛ. 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ШАРИКОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
ется некоторым уменьшением количества окончательных опе раций обработки, надобность в проведении которых отпадает ввиду более слабых требований, предъявляемых к шарикам этих степеней точности. Так, при изготовлении шариков III— VI степеней точности не нужны операции окончательной (вто рой) доводки, а при изготовлении шариков V—VI степеней точности доводочные операции вообще не целесообразны, и шарики после шлифования обычно поступают на операции по лирования или промывки.
В отличие от этого изготовление шариков I и более высо ких степеней точности (0, 01, 02), наоборот, требует введения дополнительных операций, как, например, дополнительная до водка, опиливание и т. д.
Так, для изготовления шариков I степени точности в допол нение к типовому техпроцессу II степени точности добавляется еще операция третьей доводки, которая ранее применялась только как безэлеваторная, а в последнее время начинает при меняться как элеваторная.
Поскольку шарики 0, 01 и 02-й степеней точности изготовля ются сравнительно только небольших диаметров (0,8— 30,0 мм) и по специальным заказам для определенных объ ектов, то для них в основном используется следующий техноло гический процесс: штамповка, первое, второе и третье механи ческое опиливание, мягкая доводка, термообработка, первая и вторая доводка, чистовая и окончательная доводка, которые
позволяют обеспечить требуемые параметры по ГОСТу
3722—60.
В последние годы ВНИИППом [9] опробована и внедряется на некоторых отечественных подшипниковых заводах новая операция, названная у нас в стране обкаткой, а за рубежом— флешинг-процессом. Эту операцию можно рассматривать как процесс шлифования карбидными зернами, образовавшимися
вспециальном чугунном диске при термообработке до высо кой твердости. Преимущество данного процесса заключается
взначительном повышении производительности по сравнению с опиливанием, предварительным и мягким шлифованием. При соблюдении оптимальных режимов с применением выхажива ния и использовании качественного инструмента этим методом достигается высокое качество обработки шариков (7-й класс шероховатости поверхности и т. п.), которое может ухудшиться при нарушении указанных условий. В работе [9] указывается, что обкаткой можно обрабатывать шарики любого диаметра, однако наиболее целесообразно применение этой операции для шариков диаметром 14—50 мм.
ВНИИПП рекомендует для практического использования
§ 4. ТИПОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС |
33 |
следующие варианты сочетания предшествующих обкатке и последующих операций (в зависимости от сложившихся усло вий и возможностей) [9]: 1) штамповка, отжиг, обкатка, закал ка; 2) штамповка, опиливание, обкатка, закалка; 3) штампов ка, опиливание, обкатка, отжиг, закалка; 4) штамповка, отжиг, обкатка, мягкое шлифование, закалка; 5) прокатка, оболтка полюсов, отжиг, обкатка, закалка; 6) прокатка, оболтка по люсов, отжиг, предварительное шлифование, обкатка, за калка.
Следует отметить, что как при штамповке и ковке, так и при последующей механической обработке особое влияние на качество изготовляемых шариков оказывает пластическая де формация, которая сопровождает все процессы механической обработки металлов. При существующей тёхнологии шарико вого производства почти все операции обработки шариков про изводятся с приложением давлений, удельные значения кото рых в большинстве случаев превосходят предел текучести ста ли. В результате этого окончательно обработанные шарики по лучают значительное упрочнение поверхности (наклеп), что увеличивает значения разрушающей нагрузки, а также повы-' шает их долговечность в процессе эксплуатации в различных машинах и механизмах.
Для шарикового производства СССР при выполнении ука занных операций типового техпроцесса характерно групповое пооперационное расположение технологического оборудования с некоторыми интервалами (свободной площадью) между со седними группами станков. Эта свободная площадь обычно используется для проезда внутрицехового транспорта (элек трокар, тележек и т. п.), а также для межоперационных заде лов шариков, т. е. для установки бункеров, в которых шарики при помощи кран-балок транспортируются с одной операции на другую. Обслуживание оборудования — бригадное. За каж дой бригадой постоянно закреплена определенная группа станков, выполняющих однотипную операцию.
В отличие от этого некоторые иностранные фирмы (напри мер, итальянская фирма «Риф») располагают шарикообраба тывающее оборудование в соответствии с принципами прямо точное™, т. е. в последовательности выполнения операций технологического процесса. С этой целью последовательно устанавливаются для обслуживания одному рабочему несколь ко станков, выполняющих для данного диаметра шариков неко торые последовательные в техпроцессе операции (например, штамповка, опиливание, мягкое или твердое шлифование, пер вая и вторая доводка и т. п.).
3 Л. А. Олендер
34 |
ГЛ. 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ШАРИКОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ |
Контрольные вопросы
1.Что такое производственный и технологический процессы?
2.Что такое операция, переход и рабочее место?
3.Какие имеются типы операций в зависимости от степени машини
зации? |
Какие Вы знаете основные типы производства и чем они отличаются |
||
4. |
|||
между собой? |
классам и |
степеням точности? |
|
5. |
Как классифицируются шарики по |
||
6. |
Каким испытаниям и контрольным |
измерениям |
подвергаются ша |
рики согласно ГОСТу 3722—60? |
разномерность, шероховатость по |
7. Что такое овальность, гранность, |
|
верхности. и волнистость? |
. |
8.Сколько имеется классов чистоты поверхности, чем они характери зуются и какие из них распределяются по разрядам?
9.Каким образом определяется фактическая твердость шариков?
10.Какие Вы знаете методы изготовления заготовок шариков и их осо бенности?
11.Назовите основные отличия между типовыми технологическими
процессами, предназначенными для изготовления шариков различных диа метров и степеней точности.
1
Г л а в а II. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, ПРИПУСКИ, ДОПУСКИ, ПОСАДКИ И МЕЖОПЕРАЦИОННЫЕ РАЗМЕРЫ ШАРИКОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ
§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ, ПРИПУСКАХ, ДОПУСКАХ И ПОСАДКАХ
Известно, что для сборки каких-либо узлов, соединений, механизмов или машин входящие в них детали могут быть из готовлены или абсолютно точными, или с размерами, колеблю щимися в некоторых пределах. Поскольку изготовление абсо лютно точных деталей весьма трудоемко и практически невозможно из-за погрешностей, обусловленных износом инст румента, наладкой и т. п., то их обычно изготовляют с заранее конструктивно установленными отклонениями. При этом те де тали, которые собираются между собой в какой-то узел, имеют и взаимообусловленные размеры, для того чтобы любые из них могли собираться без предварительной подгонки, т. е. чтобы они были взаимозаменяемыми.
Под взаимозаменяемостью в машиностроении понимается такой принцип конструирования и производства изделий, при котором независимо изготовленные детали собираются в узел без подгонки, подбора или дополнительной обработки и обес печивают работу машины или механизма в целом в соответст вии с требованиями, предъявляемыми к ней.
Взаимозаменяемость бывает полной и неполной (ограни ченной). Под полной взаимозаменяемостью понимается такой способ конструирования и изготовления деталей, при котором любая из них может без какой-либо подгонки или подбора устанавливаться на соответствующее место в механизме или машине. В отличие от этого при неполной взаимозаменяемости обработанные детали перед сборкой сортируются по размерам на ряд групп, которые собираются лишь с деталями определен ной группы.
Взаимозаменяемость является основным и необходимым условием современного массового и серийного производства. Характерными примерами взаимозаменяемости могут служить
3*
36 ГЛ. 2. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, ПРИПУСКИ, ДОПУСКИ И Т. Д.
следующие: ввертывание любой электрической лампочки в пат рон, использование какого-либо типа шарикоподшипника в лю бой машине, навертывание гаек на любой болт одного и того же типоразмера и т. п.
В зависимости от степени точности изготовления узлов и деталей применяются различные методы сборки: взаимозаме няемость, пригонка, регулировка, селективная сборка.
Метод пригонки используется в случае опытного или еди ничного производства, имеющего укрупненную технологию и располагающего универсальным оборудованием. Следует иметь в виду, что его применение повышает трудоемкость сборки, снижает качество машин и препятствует автоматиза ции сборочного процесса.
Применение метода регулировки определяется габаритами изделия, возможностью доступа к данному соединению для ре гулировки в процессе эксплуатации, степенью усложнения и особенностями конструкции вследствие ввода регулирующих устройств, а также влиянием этого усложнения на надеж ность, долговечность и стоимость узла.
Появление селективной сборки было обусловлено несоот ветствием точности имеющегося производственного оборудова ния требованиям, выдвигаемым теорией взаимозаменяемости.
Селективная сборка основана на предварительной сорти ровке на группы партии входящих в соединение деталей и по следующей сборке соединения из деталей соответствующих групп. Характерным примером применения селективной сборки является комплектация подшипников.
Под точностью обработки в машиностроении понимается степень приближения значений геометрических параметров детали, заданной чертежом, к этим же значениям, получен ным в результате ее обработки. Для установления степени соответствия необходимо оценить у готовой детали точность размеров поверхностей, их геометрической формы и взаимного расположения, а также шероховатость и волнистость этих по верхностей.
Достижение указанных параметров производится в процес се обработки за счет.снятия установленного определенного слоя металла, который называется припуском.
Правильность получения размеров при обработке деталей определяется их измерениями. Измерить размер — это значит сравнить его значение с величиной, принятой за единицу. Для линейных размеров единицей измерения является метр, доль ные части которого в виде миллиметра (одна тысячная) и мик рометра (одна миллионная) широко применяются.
При измерениях могут иметь место погрешности, вызван
§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ |
37 |
ные неточностью или изношенностью самого измерительного средства, температурным влиянием, т. е. разностью темпера тур инструмента и детали, а также ошибками, связанными с опытом, навыками и другими индивидуальными особенностями человека, производящего измерение. Поэтому абсолютно точно определить значение какого-либо размера у детали практиче
ски |
невозможно. В связи |
|
||||
с |
этим |
на |
производстве |
|
||
пользуются понятиями но |
|
|||||
минального, |
предельного |
|
||||
и |
действительного |
раз |
|
|||
меров. |
сопряжении |
двух |
|
|||
|
В |
|
|
|||
деталей, входящих одна в |
|
|||||
другую, различаются ох |
|
|||||
ватывающая |
и охватыва |
|
||||
емая поверхности и соот |
|
|||||
ветствующие |
им |
разме |
|
|||
ры. Для круглых дета |
|
|||||
лей — это |
отверстие и |
Рис. 8. Соединение двух деталей: |
||||
вал, |
а размеры соответст |
|||||
венно— диаметр |
отвер |
а — цилиндрическое: б — плоское; |
||||
1 — охватывающая поверхность, 2 — охваты- |
||||||
стия и диаметр вала (рис. |
ваемая. |
|||||
8, |
а). |
Указанные |
назва |
|
||
ния условно |
также распространяются и на детали, не имею |
|||||
щие |
круглой формы (рис. 8, 6). |
|||||
|
Номинальным размером |
называется основной размер, об |
||||
щий для сопрягаемых деталей — вала и отверстия, составля ющих соединение (см. размеры d и b на рис. 8). Учитывая существующие погрешности обработки, в чертежах, кроме но минального размера детали, в случае необходимости могут указываться его допустимые отклонения. Так, например, если на чертеже указан размер 50±Іо;2>то это значит, что при обра ботке детали этот размер может находиться в пределах от 49,9 до 50,1 мм, так как допустимое отклонение со знаком «+ » (плюс) прибавляется к номинальному размеру, а со знаком «—» (минус), наоборот, отнимается от него. При этом наиболь ший из них (в данном примере — 50,1 мм) называется наи большим предельным размером, а наименьший (49,9 мм) — наименьшим предельным размером. Разность между допускае мыми предельными размерами называется допуском.
Действительный размер — это размер, полученный в ре зультате измерения с наивысшей практически достижимой точ ностью. Таким образом, чтобы получить годные и взаимоза меняемые детали, их необходимо изготовить в соответствии
38 ГЛ. 2. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, ПРИПУСКИ. ДОПУСКИ И Т. Д.
с размерами и заданными допусками, обусловленными черте жом, а также правильно измерить, использовав необходимые (оптимальные) измерительные средства.
Соединения деталей в какой-либо узел, механизм или ма шину осуществляется с помощью определенных посадок, кото рые выбираются в зависимости от назначения соединения, т. е.
|
|
|
его |
подвижности или не |
|||
|
|
|
подвижности. |
|
|||
|
|
|
Посадкой |
называется |
|||
|
|
|
характер соединения двух |
||||
|
|
|
деталей, |
определяемый |
|||
|
|
|
разностью между диамет |
||||
|
|
|
ром отверстия и вала, ко |
||||
а |
5. |
|
торый создает |
большую |
|||
|
или |
меньшую |
свободу их |
||||
Рис. 9. Посадки с зазором (а) |
и натя |
относительного |
переме |
||||
щения |
или |
некоторую |
|||||
|
гом (б). |
|
|||||
|
|
|
степень |
сопротивления их |
|||
взаимному перемещению. Если у соединяемых между собой деталей размер отверстия больше размера вала, то в соединении будет зазор бі (рис. 9,а). Если же размер вала больше размера отверстия, то в соеди
нении будет натяг 62 (рис. 9,6).
ЕІрименяемые посадки подразделяются на три вида: под вижные, обеспечивающие зазор в соединении, неподвижные, обеспечивающие натяг в соединении, и переходные, название которых обусловлено тем, что до сборки соединения невозмож но сказать, будет ли оно с зазором или с натягом.
Для оценки точности соединения пользуются понятием до пуска посадки. Полем допуска называется интервал значений размеров, ограниченный предельными размера-ми и определяе мый величиной допуска и его расположением относительно номинального размера. При этом в графическом изображении полей допусков и посадок за нулевую линию принимается ли ния, условно соответствующая номинальному размеру, от ко торой откладываются предельные отклонения размеров. Поло жительные отклонения откладываются вверх от нулевой линии, отрицательные — вниз.
В зависимости от назначения по величине полей допусков посадки подразделяются на следующие: скольжения С, дви жения Д, ходовые X, легкоходовые Л, широкоходовые Ш, теп ловые ходовые ТХ, глухие Е, тугие Т, напряженные Н, плот ные П и прессовые Пр.
Совокупность размеров, допусков и посадок называется системой допусков, которая подразделяется на систему отвер
§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ |
39 |
стия СА и систему вала СВ, определяемые |
согласно ГОСТу |
7713—62 следующим образом. |
|
Система отверстия — это совокупность посадок, в которых при одном классе точности и одном номинальном размере пре дельные отклонения отверстий одинаковы, а различные посад ки достигаются путем изменения предельных отклонений валов.
Система вала — это совокупность посадок, в которых пре дельные отклонения валов одинаковы (при одном номиналь ном размере и одном классе точности), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений от верстий.
Допуски основных отверстий обозначаются буквой А, а основных валов — буквой В с соответствующим числовым зна чением класса точности. Так, например, Аі — допуск основного отверстия 1-го класса точности, Вз — допуск основного вала 3-го класса точности и т. д.
Для обозначения посадок на чертежах применяются как условные обозначения, так и численные величины отклонений размеров деталей. В условном обозначении указывается номи нальный диаметр, система вала или отверстия и выбранный
тип посадки. Так, например, йа сборочном чертеже* может быть
д
указано Q 50-р2-, что означает: номинальный диаметр 50 мм,
соединение выполнено в системе отверстия по посадке скольжения 3-го класса точности. Обозначение в системе вала за-
писывается, например, следующим образом: Q 50-д2-. Здесь в
числителе указывается отклонение для отверстия, а в знаме нателе — для вала. При этом, исходя из приведенных обозна чений, на деталировочных чертежах соответственно указыва
ется: |
на |
отверстии— Q 50А3, Q 50Х3, на валу— 0 50С3, |
|
S) 50В3. |
Так как |
2-й класс точности наиболее распространен |
|
в машиностроении |
и считается основным в системе допусков, |
||
то при обозначении полей допусков этого класса цифра 2 опускается.
Следует отметить, что система отверстия наиболее эконо мичная и распространенная по сравнению с системой вала, так как при ее использовании имеет место меньшая потребность в различных режущих и мерительных инструментах.
Особо остановимся на рассмотрении посадок подшипников качения.
По точности изготовления согласно ГОСТу 520—71 под шипники подразделяются на 5 классов: 0; 6; 5; 4 и 2. Перечень классов точности дан в порядке повышения точности.