книги / Основы технологии машиностроения

деталей машин, есть классы деталей, общие для различных отраслей машиностроения; это так называемые типовые детали машин.

Излагаемая тема курса посвящается изучению общих вопросов технологии производства типовых деталей машиностроения. Техно­ логия производства типовых деталей машин является базой для изу­ чения отраслевой технологии, а также для проектирования техноло­ гических процессов и конструирования деталей машин в соответствии с технологическими требованиями производства1.

Б. Технология производства валов

Основными конструктивными разновидностями деталей класса валов являются валы: гладкие, с уступами, с фланцами, с буртами,

ния значительно уменьшается, что обусловливает широкое приме­ нение этих резцов, особенно при обработке нежестких заготовок. Обработка галтели требует более сложного в изготовлении резца; поэтому во всех случаях, когда это допустимо, при переходе от одной ступени к другой следует предусматривать канавки. Торцы вала целесообразно снабжать фасками. Валы, длина которых не превы­ шает 12-кратной величины диаметра (L < 12D), считают жесткими; при L > 12D валы относят к нежестким деталям, и обработка их про­ изводится с люнетами или однорезцовым обтачиванием с подрезкой ступени (фиг. 241).

Технические условия изготовления деталей класса валов характе­ ризуются следующими данными. Диаметральные размеры шлифо­

392 Технология производства типовых деталей и узлов машин

Овальность и конусность цилиндрических гладких валов и цилин­ дрических шеек ступенчатых валов должны находиться в пределах допусков на диаметральные размеры. Биение посадочных шеек отно­ сительно базирующих (удвоенный эксцентрицитет) не должно превы­

на длину ступеней 50—200 мк\ чистота поверхности посадочных шеек по 7—10-му классу ГОСТа 2789-51.

Материалом для деталей класса валов служит сталь — углеро­ дистая, марганцовистая, хромистая, хромоникелевая, хромоникелемолибденовая (для тяжелонагруженных валов) и другая конструк­ ционная сталь.

Для этого класса деталей (валки прокатные, шпиндели металло­ обрабатывающих станков) применяют также высокопрочный чугун.

Заготовки для деталей класса валов при обработке способом авто­ матического получения размеров выполняются штамповкой. Для гладких валов применяют преимущественно калиброванную сталь; для ступенчатых валов с небольшим перепадом диаметров приме­ няют горячекатаную сталь; заготовки из высокопрочного чугуна получают обычно центробежной отливкой.

Применением литых заготовок для деталей класса валов дости­ гают значительного уменьшения припусков на обработку и сокраще­ ния трудоемкости процесса механической обработки.

С п е ц и ф и ч е с к и е т е х н о л о г и ч е с к и е з а д а ч и , возникающие при производстве валов, характеризуются следующим образом. В связи с тем, что кривизна проката и поковок достигает в ряде случаев 5 мк/мм (5 мк на 1 мм длины вала), возникает необ­ ходимость в правке заготовок для валов в целях уменьшения припус­ ков на механическую обработку; правкой уменьшают кривизну до 1—2 мк!мм. Отклонение от соосности шеек черных заготовок ступенчатых валов должно находиться в пределах 1/4 поля допуска на диаметральный размер большей шейки. Погрешности черной заго­ товки закономерно уменьшаются при каждом технологическом пере­ ходе механической обработки; поэтому число технологических пере­ ходов для обработки каждой элементарной поверхности определяется пространственными отклонениями черной заготовки и требованиями, предъявляемыми к готовой детали.

Конечным технологическим переходом будет, очевидно, тот, при котором наряду с допуском по размеру погрешность формы и про­ странственные отклонения не выйдут из пределов, допускаемых техническими условиями.

Чтобы избежать биения посадочных шеек относительно базирую­ щих, надо решить задачу обработки их с одного установа заготовки. Для полых валов должна быть обеспечена концентричность наружных поверхностей относительно центрального отверстия; поэтому по край­

ней мере чистовая обработка наружных поверхностей должна произ­ водиться с базированием по обработанному отверстию.

В целях обеспечения возможной параллельности шпоночных пазов или шлицев оси вала, обработка их должна производиться с установкой на центры; обработка с установной в призмах может быть принята при условии точной обработки базирующих шеек относительно оси центровых гнезд.

Задача выдерживания жестких допусков по длине ступеней при способе автоматического получения размеров решается параллель­ ной подрезкой торцов на предварительно настроенном станке и уста­ новкой заготовки на плавающий передний центр, если задан жесткий

на центрах, центральным отверстием на грибковых центрах, по наружной поверхности в патроне или в цанге — базирующим эле­ ментом является ось вращения заготовки. Этот же элемент является базирующим при обработке на шлицефрезерных и резьбофрезерных станках. При обработке шпоночных пазов, при предварительной обработке торцов черной заготовки и при зацентровке заготовки за базу принимаются наружные поверхности вращения, которыми заготовка устанавливается в призмы и ориентируется в осевом направлении одним из концов или торцом одной из ступеней.

П о г р е ш н о с т и у с т а н о в к и и п р о с т р а н с т в е н н ы е о т к л о н е н и я . При установке центровыми гнездами на центры погрешность установки при обработке поверхностей вращения отсут­ ствует, так как в этом случае налицо совмещение установочной и изме­ рительной баз, которыми является ось вращения. Следовательно, допуск по выдерживаемому размеру определяется по формуле (73).

Однако при зацентровке заготовки имеем погрешность от смеще­ ния осей центровых гнезд с геометрической оси заготовки, опре­ деляемую по формуле (142). Суммирование погрешности зацентровки

учтено при определении припусков на обработку наружных поверх­ ностей вращения, расчет которых производится по формуле (138)

При обработке на жестких центрах погрешность установки в осе­ вом направлении (по длине ступеней) определяется по формуле (7). При обработке на предварительно настроенных станках просадка центров влияет как на допуск выдерживаемого размера для ступени, координированной от измерительной базы, так и на величину при­ пуска на обработку по длине ступени; в этом случае для определения

394 Технология производства типовых деталей и узлое машин

допуска на размер пользуемся формулой (71), а для определения при­ пуска на обработку по длине ступени — формулой (136).

Для остальных ступеней при параллельной их обработке про­ садка центров на выдерживаемые размеры по длине ступеней не влияет, и допуски на эти размеры определяются по формуле (137). Однако при расчете припусков на параллельную подрезку ступеней

не влияет на выдерживаемые размеры по длине ступеней и на допуск для ступени, координированной от базового торца, находящегося у передней бабки, и допуск определяется по формуле (72); если изме­ рительной базой для обрабатываемой ступени является не торец, ■а другой элемент заготовки, то погрешность установки определяется допуском по размеру, связывающему торец с измерительной базой, и допуск на размер по длине ступени определяется по формуле (71), т. е. с учетом погрешности установки.

Базирование по центральному отверстию с установкой на гриб­ ковые центры принципиально не отличается от установки в центрах, так как эксцентричность наружной поверхности относительно отвер­ стия аналогична смещению оси зацентровки с геометрической оси заготовки.

При базировании заготовки по наружной поверхности вращения с установкой в патроне или цанге может возникнуть погрешность установки от смещения оси заготовки в радиальном направлении относительно оси вращения и от смещения заготовки вдоль оси. Однако и в этом случае погрешность установки не повлияет непо­ средственно на допуск по выдерживаемым диаметральным разме­ рам, так как и обработка, и измерение обрабатываемой поверхности производится относительно оси вращения. Вместе с тем погрешность установки должна быть учтена при расчете припуска на обработку, так как в противном случае он окажется недостаточным в направ­ лении, диаметрально противоположном смещению. Поэтому допуск по выдерживаемому размеру определяется ло формуле (73), а припуск

•на размеры между торцовыми поверхностями, подрезаемыми парал­ лельно, — по формуле (73).

Припуск на обработку торцовой поверхности, координированной от измерительной базы, определяется по формуле (136), а на парал­ лельную обработку торцовых поверхностей, обрабатываемых на пред­ варительно настроенном станке, — по формуле (137).

Т е х н о л о г и я о б р а б о т к и в а л о в и п р и м е н я е ­ м о е о б о р у д о в а н и е . Как технология обработки, так и выбор

что валы с уступами, фланцами и буртами обрабатываются анало­ гично ступенчатым валам, ограничимся рассмотрением технологии обработки гладких и ступенчатых валов.

Г л а д к и е в а л ы изготовляют обычно из калиброванной стали 3, За и 4-го классов точности, причем преимущественно при­ держиваются следующего маршрута.

1. Отрезка заготовки по длине и снятие фасок на концах на мно­ гошпиндельных или одношпиндельных отрезных автоматах либо на токарных отрезных станках, в зависимости от заданной программы.

2.Предварительное шлифование заготовок на бесцентрово-шли­ фовальном станке.

3.Фрезерование закрытых шпоночных пазов на шпоночно-фрезер­ ных станках, например модели 692А; открытых шпоночных пазов— на горизонтально-фрезерных станках; обработка пазов под сегмент­

ные шпонки — на специальных станках или на фрезерных станках

сприменением специальных устройств.

4.Сверление поперечных отверстий, если они предусмотрены конструкцией, на многошпиндельных или одношпиндельных свер­ лильных станках, в зависимости от числа отверстий и заданного выпуска.

5.Термическая или химико-термическая обработка (если она предусмотрена).

6.Чистовое шлифование после термообработки на бесцентрово­ шлифовальных станках; припуск на чистовое шлифование опредеделяется с учетом деформаций, возникших в результате термиче­ ской обработки, по формуле

2 гьшп = 2 + Ре)*

При обработке длинных гладких валов из горячекатаной стали их предварительно обтачивают (фиг. 242) на бесцентровообточных станках (например, модели 9330А), а затем шлифуют на бесцентрово­ шлифовальных станках или обкатывают роликами на правильно­ полировальных станках с полировальной головкой (фиг. 243); эти же станки, но без полировальной головки, служат для правки черных прутков перед их обтачиванием. Правка длинных черных прутков и обточенных валов может производиться также на спе­

При незначительном перепаде диаметральных размеров ступеней в качестве заготовки принимают пруток. Критерием целесообраз­ ности применения штампованной заготовки является разность коэф­ фициентов использования металла в том и другом случае. При этом

из трех вариантов: на барабанно-фрезерном и двустороннем центро­ вальном станках (две операции); на горизонтально-фрезерном и центровальном станках (две операции); на двустороннем фрезерно­ центровальном полуавтомате моделей 481 или 4815, в зависи­ мости от длины заготовки (одна операция); выбор того или иного варианта диктуется заданным

выпуском.

На фиг. 245 показана ти­ пичная для серийного производ­ ства схема обработки торцов валиков на горизонтально-фре­ зерном станке с перекладыва­ нием заготовок.

После каждого хода стола со второй позиции снимается один подрезанный с двух сто-

у

■\

рон валик; другой валик перекладывается в освободившуюся вторую позицию для подрезания второго торца, а в первую позицию устанавливается новая заготовка для подрезания первого торца.

Работа с перекладыванием заготовки имеет преимущество перед работой партиями, когда вначале у всей партии валиков обрабаты­ ваются в таких же двухместных приспособлениях торцы с одной стороны, а затем торцы с другой стороны.

398 Технология производства типовых дётал'ей и узлов машин

При работе с перекладыванием заготовок исключается пролеживание начатых обработкой заготовок у станков и обеспечивается непрерывность потока.

Фиг. 246. Схема фрезерования торцов и зацентровки на фрезерно-центровальном станке:

движение суппортов и центровальных шпинделей; пунктиром (поз. II)

показано конечное положение заготовки при зацентровке гнезд

На фиг. 246 показана типичная для массового и крупносерийного производства схема подрезки торцов (поз. I) и зацентровки (поз. //)

валика.

Установка для фрезерования торцов

от забоин и обеспечивают этим более точ­ ную установку. Размеры центровых гнезд выполняются поОСТу 3725.

2.Черновое и чистовое обтачивание заготовок валов выполняется:

на гидрокопировальных полуавтоматах (фиг.250); на токарных станках, оборудованных гидрокопировальными суппортами; на универсаль­ ных токарных станках обычного типа.

400 Технология производства типовых деталей и узлов машин

Обработка на одношпиндельных и многошпиндельных вертикаль­ ных многорезцовых полуавтоматах характерна для массового и круп­ носерийного производства; обработка на токарных станках обычного типа и оборудованных гидрокопировальными суппортами харак­ терна для мелкосерийного производства; применение гидрокопиро­ вальных полуавтоматов оказывается целесообразным как в массовом,

При обработке на одношпиндельиых многорезцовых полуавто­ матах при предварительном обтачивании обычно получают 4—5-й классы, а при чистовом точении — 4-й класс точности; размеры по длине выдерживаются также по 4—5-му классу. Точность диа­ метральных размеров может быть повышена до 3 и даже 2-го класса за счет оснащения наладки чистовыми «бреющими» резцами.

При многорезцовой обработке на вертикальных многошпиндель­ ных полуавтоматах последовательного действия, за счет обработки поверхностей за несколько переходов, достигается 2—3-й класс точ­ ности; на полуавтоматах параллельного (непрерывного) действия, в результате однопереходной обработки каждой поверхности на одном суппорте, получают 4-й класс точности.

Многорезцовое обтачивание в любом варианте осуществления имеет преимущества перед однорезцовым обтачиванием в затратах основного (машинного) времени. Наиболее эффективно по машин­ ному времени построение операций многорезцового обтачивания по методу деления длины обработки. В этом случае каждая шейка вала обрабатывается за один проход и длительность основного вре­ мени определяется по резцу, обрабатывающему наиболее длинный участок вала.