книги из ГПНТБ / Шнейдер, Юрий Григорьевич. Холодная бесштамповая обработка точных деталей давлением

Обработка конических штифтов обкатыванием между роликами осуществляется по схеме, показанной на фиг. 104, на резьбонакат­ ных станках без какой-либо их переделки или модернизации. Исполь­ зуемое в этих случаях специальное приспособление — выдвижной нож — показано на фиг. 105 1 Опорный нож 4 и салазки 5 сделаны выдвижными. Они переме­ щаются от руки при помощи тяги 1 с рукояткой 2 вдоль образующей роликов по на­ правляющей основания 6, закрепляемого в суппорте

резьбонакатного станка. За­

готовка 8 конического штиф­ та, обточенная предвари­ тельно на конус (с припу­ ском), укладывается на смен­

ростью.

При подходе поступательно перемещающегося ролика II вплот­ ную к заготовке последняя начинает обкатываться между роли­ ками, как при накатывании резьбы; при этом в результате пласти­

Фиг. 105. Приспособление к резьбонакатному станку для калибрования конических и цилиндрических деталей малого диаметра.

ческой деформации происходит сглаживание шероховатостей, вырав­ нивание образующей и калибрование конуса с изменением диаме­

тральных размеров в пределах 0,03 -г- 0,05 мм.

Лишь при неправильном выборе высоты (занижении) опорного ножа 4 заготовка, со значительным усилием прижимаясь к опорной поверхности ножа, может частично подвергаться истиранию. Нор­ мальным условиям обкатывания соответствует положение оси заго­

1 Цифровые обозначения одноименных деталей на фиг. 104 и 105 одинаковы.

183

товки на 0,2 -г- 0,3 мм ниже оси роликов; исходя из этого и выби­ рают высоту ножа. Стабильность положения заготовок конических штифтов вдоль оси роликов, а следовательно, и постоянство их диа­ метральных размеров обеспечиваются установкой заготовок до упора 7 и салазок 5 с ножом — до упора 3. В некоторых случаях

положение заготовки на опорном ноже фиксируется двумя пло­ скими пружинами, закрепляемыми на торцах ножа.

Припуск на прокатывание конических штифтов диаметром до 3 мм

колеблется в пределах от 0,03 до 0,05 мм.

Диаметральные размеры заготовок штифтов приведены ниже.

За класса (Сза).

Давление при обкатывании штифтов указанных в табл. 18 раз­ меров — 300 н-500 кг; окружная скорость роликов 8-4-10 м/мин.

Так же, как при накатывании резьбы, обработка производится

с обильной смазкой веретенным маслом.

Точность диаметральных размеров при обкатывании соответствует 3 -4- 2-му классам; отклонения по углу не превышают 3 -4- 5', а откло­ нения от прямолинейности образующей в несколько раз меньше, чем при обработке точением и бесцентровым шлифованием. Нагляд­

ное представление о шероховатости поверхности конических штиф­

тов, обработанных различными методами, дают профилограммы (фиг. 106), снятые при 1000-кратном вертикальном и 50-кратном горизонтальном увеличении.

30%, что позволяет в ряде случаев заменить инструментальную высокоуглеродистую сталь сталями марок 20 или 30.

Продолжительность обкатывания между роликами конических штифтов диаметром от 1 до 3 мм не превышает 3-4-5 сек. и прак­ тически не зависит от величины припуска (в указанных выше преде­ лах) и материала заготовок.

Не менее эффективно применение метода обкатывания и для калибрования, рихтования и отделки цилиндрических деталей типа

составлял 0,02 -4- 0,04 мм. Производительность обкатывания по сравнению с применявшимся до этого полированием повышается

в 15 раз.

184

Обкатывание между роликами оси высотной компенсации

(фиг. 107, б) из латуни ЛС59-1 позволило получить детали, у кото­ рых прямолинейность Образующих и соосность различных участков не выходили за пределы 0,015 мм при улучшении чистоты поверх­ ности на два-три класса. В данном случае обкатывание заменило ручную рихтовку осей, производительность которой была в 20 раз меньше.

Обтачивание НСр -7мк V6

Фиг. 106. Профилограммы поверхностей конических штифтов, обра­ ботанных точением, бесцентровым шлифованием и обкатыванием. Вер­

тикальное увеличение 1000х, горизонтальное 50х.

Маложесткие оси редуктора (фиг. 107, в), изготовляемые из стали марки У8А, обкатывались между роликами с целью достижения прямолинейности (прогиб не должен превышать 0,03 мм) и полиро­ вались.

Обкатывание между роликами в течение 3-^-4 сек. устра­ няет прогиб заготовок и улучшает исходную чистоту поверхности до 9 -г- 10-го класса. Производительность обработки осей повыси­ лась в восемь-десять раз.

В обоих последних случаях припуск на прокатывание между

роликами не оставляется. Столь высокие технико-экономические

показатели процесса обкатывания достигаются при выполнении следующих условий:

1)радиальное биение роликов не должно выходить за пределы 0,01 мм, а торцовое — 0,02 мм;

2)непараллельность осей роликов не должна превышать 0,015 мм;

3)ролики, изготовляемые из сталей Х12Ф1 или У10А и за­

каливаемые до твердости RC = 56 58, должны быть тщательно шлифованы и доведены до 10 -ь- 11-го классов.

185

Фиг. 107. Детали, калибруемые обкатыванием между роликами: а — ось,

б — ось высотной компенсации; в — оси редуктора.

186

Обработка обкатыванием точных деталей малого диаметра несколько специфична. При обработке крупногабаритных деталей этот метод применяется лишь как отделочный процесс с целью улуч­ шения микрогеометрии и упрочнения поверхностного слоя металла; при этом в подавляющем большинстве случаев припуск не преду­ сматривают, исходя из того, что в результате обкатывания изменение формы и размеров практически не выходит за пределы относительно

Число оборотов роликоб за Время обкатывания

Дабдение,кг

Фиг. 108. Зависимость уменьшения диаметра заготовки: а — от давления при обкатывании; б — от числа оборотов роликов (с момента начала касания их с заготовкой).

больших полей допусков крупногабаритных деталей. Лишь в отдель­ ных случаях поле допуска на предварительную обработку сужается

к верхнему пределу. При обработке же точных деталей малого диа­ метра искажение формы и размеров заготовки даже в пределах нескольких микрон полностью исключило бы возможность практи­ ческого использования прокатывания между роликами как отделоч­ ного процесса. Это в равной мере относится и к другим методам холодной обработки металлов давлением, точностные возможности которых так же, как и прокатывания между роликами, пока мало исследованы.

Однако опыт прокатывания точных деталей (точных конических штифтов, осей) и результаты проведенного автором исследования свидетельствуют о возможности применения этого метода обработки не только для неразмерной отделки и упрочнения поверхностей,

но одновременно и с целью получения требуемой точности. Умень­ шение размера прокатываемой заготовки зависит от следующих

факторов: физико-механических свойств обрабатываемого металла,

высоты, формы и шага шероховатостей исходной поверхности и тре­ буемой чистоты поверхности, давления на ролики, времени прока­ тывания и в меньшей степени—от скорости вращения роликов и подачи одного из них (при работе по схеме, показанной на фиг. 99,а).

187

Опыт отечественных и зарубежных заводов показывает, что наибо­ лее широкое применение получило прокатывание между роликами с целью улучшения до 8-^ 10-го классов микрогеометрии поверх­ ностей, предварительно обточенных с чистотой 5 -4- 6-го классов или шлифованных с чистотой 7-го класса; при этом происходит

ваемых заготовок будет определяться высотой шероховатостей исход­ ной поверхности и поверхности, получающейся после обкатывания.

В тех случаях, когда целью обкатывания является не только улуч­

шение микрогеометрии заготовки, но и калибрование ее до требуемого

При постоянном давлении уменьшение диаметра будет тем боль­ шим, чем пластичнее обрабатываемый металл, чем выше шерохо­ ватости исходной поверхности и чем меньше их шаг, чем меньше

окружная скорость роликов и подача одного из них и чем больше время обкатывания.

При постоянном давлении размер заготовки можно регулировать за счет времени обкатывания с момента начала касания роликов с заготовкой; для этого необходимо наличие на станке устройства, автоматически выключающего подачу ролика.

На фиг. 108, б показана зависимость уменьшения диаметра обка­

тываемой заготовки (сталь 35) от числа оборотов роликов с момента начала соприкасания их с заготовкой.

Однако во всех случаях для данного материала и условий обра­ ботки существует предел длительности обкатывания; чрезмерно длительное прокатывание приводит к перенапряжению поверхност­ ных слоев металла, проявляющемуся первоначально в ухудшении чистоты поверхности, а затем — в образовании чешуйчатое™, раз­ мазывании металла заготовки и налипании его на ролики. Время обкатывания необходимо особо строго регламентировать в случае,

когда процесс ведется при больших окружных скоростях заготовок.

Это относится в первую очередь к обработке заготовок малого диа­ метра, так как в этих случаях соотношение диаметров роликов и заготовки и соответственно скоростей их вращения весьма велико.

Так, при калибровании штифтов или осей диаметром 2 мм роликами диаметром 120 мм, вращающимися с относительно малой окружной скоростью (30 об/мин.) заготовка делает 1800 об/мин. В этих усло­ виях превышение длительности обкатывания на 2 ч- 3 сек. над оптимальной уже может привести к разрушению поверхностных слоев металла.

188

Так, прокатывание производственной детали — штока воздухо­ распределителя тормоза MT3-135 из жаропрочной стали марки

1Х18Н9Т (фиг. 110) производилось на резьбонакатном станке глад­ кими роликами диаметром 115 мм, шириной 65 мм (при такой ширине роликов рабочая часть штока диаметром 10 мм обрабатывалась

в значительных пределах. Так, с изменением давления от 1 до 5 т

при постоянных скорости (у = 9 м/мин.) и времени (Т = 10 сек.) обкатывания чистота поверхности во всех случаях соответствовала 11-му классу; тот же класс чистоты сохранялся и при изменении скорости обкатывания в пределах от 5 до

а)

Фиг. 111. Тяжок сектора, шаровая поверхность которого калибруется обкатыванием между роликами (а); схема обкатывания шаровой поверхности (б).

ков — 12 м/мин., время прокатывания — 10 сек., припуск под обкатывание — 0,015 мм\ смазка — веретенное масло.

Все показатели процесса обкатывания между роликами сохра­

няются и при обработке деталей более сложной формы, чем цилин­ дрические валы и оси. Так, на одном из заводов обкатыванием дости­ гается 10-й класс чистоты поверхности и 3-й класс точности шаровой поверхности стального (сталь марки У8А) тяжка сектора тахометра

(фиг. 111, а). В -данном случае по окружности роликов сделаны сфе­ рической формы канавки (фиг. 111, б). При обкатывании не только

190

(3 мин.), но и сохраняется точность формы, что практически нельзя достичь при полировании.

Обкатывание между роликами по второй схеме (фиг. 99, б) осу­

или с помощью приспособлений

кметаллорежущим станкам. Примером применения такого

способа обкатывания может слу­ жить обработка одновременно тремя роликами цилиндрической поверхности и галтелей шейки коленчатого вала по схеме, пока­ занной на фиг. 112 [46].

Цилиндрическая поверхность

Фиг. 113. Схема обкатывания между роликами, вращающимися с различными окружными скоростями (а); триб с цапфами, калибруемыми обкатыванием (б).

Обработка по третьей схеме (фиг. 99, в) пока не получила широ­

кого распространения и применяется лишь с целью калибрования

по размеру (в пределах 0,1 мм) и улучшения чистоты поверхности

(до 9-н10:го класса) цилиндрических прутков длиной от 100 до 3000 мм.

В некоторых случаях применяют схему обкатывания между двумя роликами, вращающимися с различной окружной скоростью

(фиг. ИЗ, а), устанавливая заготовку несколько выше линии цен­ тров роликов. Возникающая вследствие разности окружных

191