книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

некие трубы с диаметра 241 до 82 мм (шейка) получено за четыре перехода без промежуточного отжига.

Спиннингование трубчатых деталей из заготовок типа колец может быть произведено двумя способами: прямой и обратной об­

каткой, аналогично прямому и обратному процессам выдавлива­

ния. При обратной обкатке трубчатая деталь выдавливается под роликами в направлении, противоположном движению роликов, а при прямой обкатке •— в направлении движения роликов.

При изготовлении трубчатых деталей из мягких материалов от­

носительное обжатие по толщине стенки достигает 90%. Получе­ ние различных изменений толщины стенки возможно путем ручной перестановки роликов или при помощи автоматического устройст­

ва, управляющего перемещениями роликов.

Трубы с небольшими конусами можно получать за счет уста­ новки салазок под углом к оправке. Величина подачи в зависимо­

сти от материала и требуемой чистоты поверхности выбирается в пределах от 0,13 до 0,80 мм/об.

Процесс спиннингования осуществляется в холодном виде, и лишь в случае обкатки заготовок из титана допускается нагрев до температуры 593°.

В результате обкатки детали значительно повышают свою проч­

ность. Обкатка с утонением, как правило, сопровождается накле­ пом, в результате чего повышается прочность и твердость детали. У нержавеющих сталей после обкатки временное сопротивление может быть увеличено до двух раз.

Весь инструмент для спиннингования состоит из простой оправ­ ки и ролика. Оправка изготовляется из термически обработанной

стали и имеет твердость /?с=60. Рабочая поверхность оправки шли­

фуется и полируется. Ролик делается из быстрорежущей стали с твердостью /?с=70. Он также шлифуется и весьма тщательно поли­ руется.

Изготовление точных заготовок деталей (поковок) методом спиннингования производится на давильно-обкатных станках для деталей диаметром до 1067 мм, причем для длины до 610 мм —

один тип станка и для длины 1270 мм — другой.

Шпиндели давильно-обкатных станков приводятся в движение

от электродвигателя постоянного тока, соединенного с двигателемгенератором и бесступенчатым регулятором скорости. Число оборо­

тов шпинделя варьирует от 33 до 1000 об/мин. Каретка суппорта,

несущая головку формующего ролика, перемещается по промежу­ точной дополнительной плите, прикрепленной к основной плите станка. В зависимости от конфигурации обкатываемой детали эта дополнительная плита устанавливается либо параллельно оси шпинделя станка, либо повертывается по отношению к ней на ка­ кой-то угол. Угловая регулировка промежуточной плиты позволя­

ет получить детали с конусом до 100°. Каретка суппорта переме­ щается вдоль плиты при помощи ходового винта, который приво­ дится во вращение от электродвигателя. Меняя сменные шестерни между ходовым винтом и электродвигателем, можно изменять по-

332

дачу каретки в пределах от 6 до 228 мм[мин. Переключение про­ дольной подачи суппорта производится автоматически при помощи многопозиционного револьверного стопора.

Формующий ролик изготовляется обычно с диаметром 250— 300 мм и закрепляется по оси, вращающейся в роликовых подшип­ никах, посаженных в корпус головки. Головка закреплена на суп­ порте, скользящем по поперечным направляющим. Подводка ро­

лика к обкатываемой заготовке и обратная отводка осуществляют­ ся поперечным перемещением суппорта от большого штурвального колеса.

Задняя бабка зажимается сильным гидравлическим прижимом, полностью устраняющим возможность обратного ее отхода. Круг­ лый прижим, сидящий в гнезде стержня задней бабки, прижимает обкатываемую заготовку к торцовой поверхности оправки, воспро­ изводящей форму обкатываемого изделия.

Процесс спиннингования с помощью ролика находит примене­ ние в машиностроении главным образом как эффективный замени­ тель штамповки вытяжкой. Описанный способ объемного спиннин­

гования с утонением стенки и получением различных ее толщин по высоте полых деталей является прогрессивным способом объемного деформирования и должен найти широкое применение, в особен­ ности на предприятиях с малыми масштабами выпускаемой про­ дукции.

НАКАТКА

Изготовление шестерен, рифленых цилиндров, шлицевых валов, червяков и других зубчатых профилей методом нарезания зубьев на различных металлорежущих станках достигло высокого техни­

ческого совершенства, но .продолжает оставаться малопроизводи­ тельным и металлоемким процессом. Удельный вес операций наре­ зания зубьев в общей трудоемкости изготовления зубчатых колес составляет 50—60%. Существующие методы изготовления сталь­ ных шестерен из кованой, штампованной или прокатной заготовки

основаны на вырезании металла во впадинах заготовки, диаметр которой в общем случае равен диаметру окружности выступов на­ резаемой детали.

Получившие широкое распространение процессы нарезания

зубьев путем фрезерования их червячными фрезами и строгания гребенками и долбяками обеспечивают получение чистоты поверх­ ности зубьев лишь по 4—6-му классу и точности обработки в пределах 2—3-го класса. Относительно небольшая производитель­ ность образования зубьев резанием сочетается с большой металло­ емкостью процесса, ввиду того, что от 10 до 20°/» металла заготов­ ки при обработке уходит в стружку.

Более прогрессивным является метод получения зубчатых про­

филей накатыванием. Преимущества процесса накатки следующие.

Машинное время при накатке в 15—30 раз меньше времени, необходимого при нарезании зубьев на металлорежущих станках.

333

Макроструктура металла накатанных шестерен ориентируется по контуру зубьев и впадин без перерезания волокон (характерного для нарезных зубьев), что обеспечивает более высокую прочность и

износоустойчивость зубьев. Чистота поверхности зубьев при горя­ чей накатке не уступает, а при холодной — превосходит на 1—2

.класса чистоту поверхности, полученную при нарезании зубьев. Накатанные шестерни имеют более высокую точность, так как

получение зубьев при накатывании происходит выдавливанием, т. е. почти с полным использованием металла заготовки.

Фиг. 188. Схема накатки рифлей на цилиндрах хлопкопрядильных машин.

Применяемый при накатке инструмент весьма универсален. Од­ ним инструментом могут быть накатаны шестерни различных диа­ метров и ширины (при одном модуле) как прямозубые, так и косо­ зубые. Он проще в изготовлении, а удельный расход его меньше зубонарезного. При накатке зубьев не требуется технологических

канавок на выход инструмента, поэтому создается возможность про­ изводить накатку шевронных колес, шестерен с боковыми реборда­ ми и вал-шестерен с буртами.

Недостатком метода горячей накатки зубчатых профилей яв­ ляется сравнительно низкая получаемая точность по допускам.

Это объясняется несовершенством созданного для накатки обору­ дования и режима накатки. Однако в отдельных случаях удается получить точность накатанных зубьев до 2-го класса, при средней точности в пределах 3—4-го класса.

В зависимости от длины образующей зуба, модуля и числа зубьев шестерни или размера шлицевого вала и конструктивных особенностей накатываемой детали могут быть применены схемы

накатывания: а) одновалковая, б) двухвалковая, в) трехвалковая,

г) двумя накатными плашками (рейками, гребенками).

Одновалковая схема применяется для накатывания рифленых цилиндров хлопкопрядильных машин с переменным шагом рифлей.

Заготовка рифленого цилиндра 1 (фиг. 188) в виде прутка с пред­

варительно обточенными тумбами и переходными шейками уста­

навливается между рабочими 2 и двумя опорными валками 3. Ра­ бочий валок состоит из набора рифленых и гладких роликов. Ос­ тальные два валка 3 являются гладкими и предназначаются для поддержания заготовки в процессе накатывания.

334

Принудительное вращение получает только рабочий валок, ос­ тальные валки и заготовка вращаются под действием сил трения. Радиальную подачу на заданную глубину накатки (по стрелке Д) по­ лучают одновременно все три валка с помощью гидравлических

катка прутковых и пакета плоских заготовок 2 с продольной их подачей относительно вращающихся вал­

профиля зуба способствует также реверсирование валков, преду­ преждающее искажение профиля на одной стороне зубьев, а при получении правильного профиля по эвольвенте — на другой стороне.

335

При холодной накатке двухвалковая схема применяется для об­ разования резьбовых профилей на накатных станках.

На заводе «Красный металлист» накатка шестерен производит­ ся в горячем состоянии как с осевой, так и радиальной подачей на стане конструкции ЦКБММ-22 (ЦНИИТМАШ), созданном в

1951—52 гг. {41]. Стан предназначен для накатки нескольких типо­ размеров цилиндрических шестерен для редукторов электробуров. Наибольший диаметр начальной окружности накатываемых шесте­ рен 220 мм, модуль до 3 мм. Привод механизма подачи валков осу­ ществлен от двигатель-генераторной установки, позволяющей ре­

гулировать скорость подачи валков от 0,04 до 1 мм за полуоборот заготовки. Стан оборудован аппаратурой для нагрева заготовок токами высокой частоты непосредственно на стане. По мере нагре­ ва заготовка через индуктор вертикально подается в валки, посте­ пенно деформируясь скошенными (коническими) частями валков. Проходя верхний цилиндрический участок валков, заготовка ка­ либруется. Прокатанная групповая заготовка затем разрезается на шестерни. Освоена также прокатка пакета предварительно отре­ занных штучных заготовок. Для получения заданного модуля зуба сверху заготовки между валками устанавливается делительная шес­ терня с зубьями, модуль которых соответствует модулю прокатыва­ емой шестерни. Точность зубьев достигается не ниже 3-го класса,

а микрогеометрия поверхности (судя по сравнительным профило­ граммам) у прокатного зуба получается лучше, чем у фрезерован­ ного. Для повышения точности размеров и чистоты поверхности

необходимо увеличение длины валков за счет конической части. Совмещением предварительной штамповки заготовок на молотах и

шивкой на горизонтально-ковочной машине. Для массового про­ изводства прокатки шестерен целесообразно будет применять го­ ризонтальные станки для прокатки непосредственно от прутка дли­ ной несколько метров.

В 1955 г. для Челябинского тракторного завода был спроекти­

рован и освоен стан ЦКБММ-13, работающий преимущественно с радиальной подачей валков. Формование зуба на стане является предварительной операцией для последующей окончательной ме­ ханической обработки.

Стан имеет следующую техническую характеристику:

336

Особенностью стана является возможность накатывания на нем одно- и двухвенцовых зубчатых колес из штампованных заготовок с широкими допусками по диаметрам и толщине.

На станке ЦКБММ-42 проводится исследование горячей накат­ ки конических шестерен с модулем до 3 мм и диаметром до 180 мм с прямым и спиральным зубом.

Фиг. 191. Схема накатки зубьев тремя валками:

1 — поводок; 2 — валки; 3 — направляющая шестерня; 4 — заготовка.

Трехвалковая схема. В данной схеме (фиг. 191) принудительное вращение получает только заготовка. Для сообщения накатным валкам перед их вдавливанием в заготовку необходимой угловой скорости на заготовке устанавливается направляющая (делитель­ ная) шестерня. В дальнейшем, когда зубья валков входят в заго­ товку, валки направляются самой заготовкой. Процесс накатки осуществляется при осевой подаче валков, установленных на требуе­ мую глубину, по направляющей шестерне. В данной схеме ревер­ сирование происходит при обратном вращении заготовки и возвра­

щении валков в исходное положение. Подобная схема применена одним научно-исследовательским институтом в приспособлении к токарному станку для холодной накатки мелкомодульных цилинд­

рических зубчатых колес. Трехвалковая схема применена также в накатном станке ОС-2, производящем калибровку предварительно накатанных зубчатых шестерен на станке ОС-1. Станок ОС-1

сконструирован с применением двухвалковой схемы. Накатники син­ хронно передвигаются с помощью гидравлической системы. Накат­ ка полуавтоматизирована и предусматривает проектную мощность станка 4000 тыс. шт. зубчатых колес в год.

Государственным проектно-технологическим и эксперименталь­ ным институтом Оргстанкинпромом разработан комплексный тех­

нологический процесс изготовления и обработки зубчатых колес.

В табл. 54 представлены материалы такого технологического про­ цесса накатки и механической обработки шестерен.

Накаткой изготовляются шестерни с наружным диаметром от

40 до 250 мм, диаметром втулки от 20 до 60 мм, с модулем 2; 2,5;

3; 4; 5 из стали марки 40Х, точностью по 3—4-му классу.

Таблица 54

Комплексный технологический процесс накатки и механической обработки шестерен (Оргстанкинпром)

Контроль ОТК