книги / Основы технологии машиностроения. Методы обработки заготовок и технологические процессы изготовления типовых деталей машин

При штамповке в закрытых штампах припуск нахо- дится в пределах 3–4 мм на сторону (у автомобильных и тракторных коленчатых валов часть поверхностей не об- рабатывается). При штамповке в подкладных штампах (длина вала до 1000 мм и диаметр шеек 50–60 мм) припуск составляет 10–15 мм на сторону. У литых автомобильных коленчатых валов припуск на обработку шеек составля- ет 2–3 мм на сторону. При свободной ковке коленчатого вала длиной порядка 3000 мм и диаметром шеек поряд- ка 150 мм припуск составляет 25–35 мм на сторону и более.

Черновыми технологическими базами при механиче- ской обработке служат необработанные коренные шейки. После фрезерования торцов и центрования токарную обра- ботку ведут с базированием по центровым отверстиям. Ша- тунные шейки обрабатывают, базируясь на обточенных и предварительно прошлифованных поверхностях корен- ных шеек. Обрабатывают также вспомогательные базы на щеках вала. Эти площадки необходимы для угловой ко- ординации вала на нескольких операциях (обточка, шлифо- вание и сверление шатунных шеек).

Основные операции – это обточка, шлифование и от- делка коренных и шатунных шеек, обработка поверхностей щек и фланца, сверление маслопроводных каналов, термо- обработка шеек и балансировка коленчатого вала. Второ- степенные операции – это сверление отверстий во фланце, фрезерование шпоночных канавок, нарезание мелких резьб.

Погрешности установки могут возникать из-за непра- вильного центрования вала, дефектов центровых отверстий, неравномерных припусков при установке по черновой базе, из-за приложения больших осевых нагрузок при зажатии заготовки в центрах станка.

Погрешности обработки возникают от недостаточной жесткости станка и приспособления, плохого уравновеши- вания вращающихся зажимных приспособлений (патро-

321

нов), неравномерных сил резания, вследствие неравномер- ных припусков, износа инструментов, непостоянства твер- дости металла, недостаточной жесткости вала.

Последовательность обработки коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей (на примере обработки типовой детали, показанной на рис. 12.19, в; заготовка – штамповка из стали 45, которая проходит тер- мическую обработку – нормализацию). При термообра- ботке происходит коробление вала. Поэтому заготовку правят на прессах. Правку выполняют неоднократно в процессе механической обработки (5–8 раз): после всех операций, при выполнении которых возможна деформа- ция вала. Из-за большого количества выполняемых опера- ций при обработке коленчатого вала рассмотрим техноло- гический процесс обработки вала, состоящий из комплек- сов операций.

1. Фрезеруют торцы и сверлят центровые отверстия. Операции выполняют или порознь на продольно-фрезер- ных и центровальных станках, или одновременно на фре- зерно-центровальных полуавтоматах (рис. 12.20).

Рис. 12.20. Схема ориентирования заготовки коленчатого вала при фрезеровании торцов и центрировании:

1 и 2 – центрирующие призмы; 3 – призма для ориентации заготовки в осевом направлении

322

Применяют также комбинированные балансировоч- но-центровые станки, что в дальнейшем облегчает балан- сировку коленчатого вала.

2.Предварительно обрабатывают коренные шейки на специальном полуавтомате. Технологическими базами служат центровые отверстия. Сначала обрабатывают тре- тью шейку и шлифуют ее, затем обтачивают вторую и чет- вертую коренные шейки. Припуск на шлифование остав- ляют 0,1–0,4 мм на сторону.

3.Предварительно обтачивают концы вала (с флан- цем на одной стороне и ступенчатой частью на другой) на специальном полуавтомате. В качестве технологических баз используют центровые отверстия.

4.Восстанавливают центровые отверстия на центро-

вальном станке, чтобы повысить точность обработки на последующих операциях. Исправление центровых от- верстий необходимо потому, что после предварительной обработки с тяжелыми режимами резания центровые от- верстия существенно деформируются.

5.Предварительно шлифуют коренные шейки, так как

вдальнейшем они служат технологическими базами. Наибо- лее производительный способ предварительного шлифова- ния коренных шеек – это шлифование на полуавтоматах

иавтоматах с несколькими шлифовальными кругами. Схема шлифования коренных шеек приведена на рис. 12.21.

6.Обработка дополнительной базы в виде фрезеро- ванных площадок на специальном фрезерном станке для угловой координации вала при точении и шлифовании ша- тунных шеек и сверлении в них отверстий. Технологиче- скими базами служат шлифованные поверхности коренных шеек коленчатого вала.

На рис. 12.22 показана схема фрезерования дополни- тельных баз в виде площадок под сверление отверстий.

323

Рис. 12.21. Шлифование коренных шеек коленчатого вала на автомате с несколькими шлифовальными кругами:

а, б – предварительное шлифование шеек, торцов хвостовика и фланцев; в, г, д – окончательное шлифование

Рис. 12.22. Схема фрезерования дополнительных баз

7. Обтачивание шатунных шеек производят на стан- ках для обтачивания одной шейки (наиболее точный метод) или на специальных двухпозиционных станках (наиболее производительный метод). В обоих случаях технологиче- скими базами служат поверхности коренных шеек. При об- тачивании шатунных шеек необходимо совмещать их оси поочередно или попарно с осью вращения шпинделя то- карного станка. Это достигается смещением базирующих

324

коренных шеек относительно оси вращения на величину радиуса кривошипа. При этом требуется и угловая коорди- нация кривошипа в плоскости, перпендикулярной к оси шпинделя станка, для чего используют ранее фрезерован- ные площадки. В некоторых случаях применяют одновре- менную обработку шатунных шеек, щек и галтелей мето- дом ротационного фрезерования на специальных станках. Схема ротационного фрезерования показана на рис. 12.23.

Такое фрезерование характеризуется неболь- шими скоростями враще- ния заготовки, высокими скоростями инструмента и большим съемом метал- ла в единицу времени. Обрабатываемая заготов- ка вращается со скоро- стью, равной скорости подачи. Условия резания при ротационном фрезе- ровании более благопри- ятные, чем при точении.

При ротационном фрезеровании скорость резания не зави- сит от конфигурации и размера вала, а главное – от неурав- новешенности заготовки.

8. Предварительно шлифуют шатунные шейки на шлифовальных станках с двумя шлифовальными круга- ми. Технологическими базами служат шлифованные по- верхности коренных шеек, установленных в приспособлении со смещением базирующих коренных шеек относительно оси вращения заготовки на величину радиуса кривошипа. Угловая координация шеек производится по дополнитель- ным базам (фрезерованным площадкам) на щеках колен.

325

9. Сверлят глубокие маслопроводные отверстия на аг- регатно-сверлильных станках с автоматическим многократ- ным выводом сверл. Базирование осуществляют по корен- ным шейкам, угловую координацию осуществляют по до- полнительным фрезерованным базам (фрезерным площад- кам). Схема сверления маслопроводных отверстий показана на рис. 12.24.

Рис. 12.24. Схема сверления маслопроводных отверстий

10.Коренные и шатунные шейки закаливают до твер- дости, требуемой техническими условиями, приведенными

втабл. 2.9. Нагрев под закалку производят токами высокой частоты в специальной установке. Коленчатый вал при за- калке вращают. Охлаждающая жидкость подается под дав- лением 3–4 атм.

11.Правят вал и шлифуют коренные шейки. Техно- логические базы – центровые отверстия.

12.Окончательно шлифуют коренные шейки, концы вала и фланец. Технологические базы – центровые отверстия.

Обе операции (11 и 12) выполняют на шлифовальных станках с несколькими шлифовальными кругами в центрах станка. Процесс шлифования разделяют на две операции для того, чтобы уменьшить деформацию вала при шлифовании.

13.Окончательно шлифуют шатунные шейки так же, как на 8-й операции.

Наибольшей точности шатунные шейки достигают при последовательном шлифовании каждой шейки.

326

Рис. 12.26. Схема наладки агрегатно-сверлильного станка для обработки центральных отверстий

19. Выполняют суперфиниширование (предваритель- ное и окончательное) всех шеек на специальных станках брусками из электрокорунда белого зернистости 6-М40. Припуск для предварительной обработки 0,015…0,025 мм, для окончательной обработки – 0,002…0,005 мм.

Примерный технологический маршрут обработки ко- ленчатого вала автомобильного и тракторного двигателей приведен в табл. 12.10.

Технологические процессы механической обработки тяжелых коленчатых валов судовых и тепловозных двига- телей несколько отличаются от технологических процессов механической обработки коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей.

328

Т а б л и ц а 1 2 . 1 0

Примерный технологический маршрут обработки коленчатого вала

О к о н ч а н и е т а б л . 1 2 . 1 0

Примечание. В технологический маршрут не внесены некоторые мелкие операции механической обработки, а также правка, мойка и контроль.

330