книги / Основы технологии машиностроения

402 Технология производства типовых деталей и узлов машин

Кроме обработки на гидрокопировальных полуавтоматах, в серийном производстве целесообразно производить обтачивание валов на токарных станках, оборудованных универсальным гидро­ копировальным суппортом. Применение гидрокопировального суп­ порта позволяет сократить вспомогательное время по сравнению с обычными токарными станками в 3—4 раза. Это достигается за счет

их, токарь может работать при большем числе оборотов шпинделя.

В итоге штучное время обра­ ботки валов на токарных станках с гидрокопировальным суппортом сокращается в 2,5—3 раза в срав­ нении с требующимся при обра­ ботке на обычных токарных стан­

ках. Подготовительно-заключительное время настолько мало, что дополнительные затраты времени на наладку в сравнении с токар­ ным станком оправдывают себя уже при партии в три-четыре детали.

При единичном изготовлении валов заготовку получают отрез­ кой от проката или свободной ковкой, в зависимости от конфигура­ ции и размеров вала, а также от перепада диаметральных размеров ступеней. Токарные операции выполняются последовательной обоаботкой ступеней на обычных токарных станках. При этом зацентровка крупных валов производится по разметке, а обработка — с крепле­ нием в патроне и установкой другого конца вала в люнете; для осу­ ществления такой установки предварительно обрабатывают шейку под люнет, для чего вал устанавливают в патроне с поджимом задним центром. Чтобы избежать специальной обработки шейки под люнет, иногда применяют для валов диаметром до 200 мм специальные регу­ лируемые муфты, которые закрепляются на необработанных шейках и служат для установки в люнеты; совмещение осей муфты и обраба­ тываемого вала достигается регулировкой винтами, головки которых должны быть утоплены в тело фланцев (фиг. 251).

3. Фрезерование шпоночных пазов производится на шпоночно­ фрезерных станках торцовой фрезой или на горизонтально-фрезер­ ных станках дисковой фрезой. Вал устанавливается шейками на

404 Технология производства типовых деталей и узлов машин

ром кругов (модель 3180), когда несколькими кругами одновременно шлифуются несколько шеек влла (фиг. 252). В зарубежной практике массового производства применяют наладки с восемью-десятью кругами. Следует иметь в виду, что при многокруговом шлифовании получается пониженная точность диаметральных размеров валов «следствие неравномерного износа кругов.

Известно, что вспомогательное время шлифовальных операций очень велико, особенно для операций, выполняемых на круглошлифо­

новочный шаблон 2.

9.Шлифование резьбы на валах производится сравнительно редко,

так как эта технологическая операция является весьма сложной и трудоемкой, и нужную точность резьб обеспечивают при их нареза­ нии.

В а л ы с ц е н т р а л ь н ы м и о т в е р с т и я м и . Штам­ пованные поковки для валов с центральными отверстиями выпол­ няются сплошными, поэтому отверстие в таких валах получают глубоким сверлением, которое производят после предварительного обтачивания на центрах наружных поверхностей вращения и под­ готовки шеек под зажим в патроне и под люнет. Для отверстий длиной /, не превышающей пятикратного диаметра отверстия (/ < 5d), применяют спиральные сверла; для отверстий длиной / > 5 d применяют ружейные сверла, сверла одностороннего или двусторон­ него резания, в зависимости от диаметра отверстия. Для отверстий большого диаметра (d > 100 мм) применяют головки для кольцевого сверления; в ряде случаев целесообразно применять головки кольце­

вого сверления и при диаметрах, несколько меньших 100 мм, с исполь­ зованием высверленного стержня для изготовления других деталей. Как сверление, так и последующая обработка центрального отвер­ стия, производятся обычно на станках для глубокого сверления. Для чистовой обработки центрального отверстия применяют зенке­ ры и развертки или расточные резцовые головки в зависимости от предъявляемых требований и диаметра отверстия. Последующая обработка наружных поверхностей производится с базированием по отверстию; для этого применяются пробки (фиг. 254) или кресто-

а — цельные; б — разжимные.

вины, снабженные центровыми гнездами. В целях достижения наи­ большей конечной точности обработки по концентричности наруж­ ных поверхностей относительно отверстия, рекомендуется последую­ щие операции проводить без смены пробок или оправок.

Литые заготовки выполняются обычно с отлитыми отверстиями, В этом случае также целесообразно сначала произвести черновую обработку наружных поверхностей с подготовкой шеек под зажим в патроне и установку в люнете; при этом черное отверстие прини­ мают за базу и производят обработку преимущественно на грибковых центрах; затем производят черновую и чистовую обработку отвер­ стия с установкой заготовки в патроне и люнете. Дальнейшая обра­ ботка заготовки ничем не отличается от изложенной раньше. Обра­

метром более 200 мм и весом более 1 т . Конструктивные разновид­ ности тяжелых валов и технические условия их изготовления те же. что и для обычных валов; можно лишь отметить, что тяжелые валы в большинстве случаев имеют центральные отверстия, основным назначением которых является: а) уменьшение веса (при диаметре

40G Технология производства типовых деталей и узлов машин

центрального отверстия, равном половине диаметра наружной поверх­ ности, вес уменьшается примерно на 25% при уменьшении момента сопротивления всего на 6—7%; б) обеспечение подвода смазки; в) обеспечение возможности взятия проб для исследования качества материала, что для тяжелых валов имеет существенное значение.

Технологические задачи, возникающие при производстве тяже­ лых валов, не отличаются от задач, встречающихся в процессах при изготовлении обычных валов; следует все же отметить труд­ ности в соблюдении некоторых требований в связи с значительными диаметрами фланцев, центрирующих буртов и большой длиной валов. Так, торцовое биение фланцев не должно еыходить из пределов 0,03—0,05 мк на 1 мм радиуса; центрирующие бурты должны быть концентричны с рабочими шейками; при этом отклонение от кон­ центричности допускается до 30 мк\ кривизна оси вала не должна выходить из пределов 5—10 мк на 1 м длины вала.

Заготовки для тяжелых валов получают свободной ковкой преи­ мущественно на прессах и реже на молотах; при этом исходной заго­ товкой большей частью является слиток. После ковки черные заго­ товки подвергают обычно отжигу для снятия внутренних нaпpяжeJ ний и нормализации. Во избежание трещин при быстром нагреве крупных заготовок (вследствие неизбежного перепада температуры от периферии к центру заготовки) скорость нагрева не должна пре­ вышать 75° в час; при этом через каждые 200—300° нагрева дают выдержку 8—10 час. при неизменной температуре. Заготовка выдер­ живается 20—30 час. в печи при температуре отжига, а затем медленно охлаждается вместе с печью. Цикл отжига тяжелых валов продол жается 70—100 час. Нормализация производится с целью повышения механических свойств металла и осуществляется по аналогичному с отжигом графику.

После термической обработки от концов заготовки отрезают специально выполненные для проб участки и отправляют на меха­ нические испытания.

Технология механической обработки тяжелых валов имеет сле­ дующие особенности. Обработка начинается с разметки заготовки, которая имеет целью проверку годности заготовки для обработки, получение рисок для сверления центрового гнезда в наиболее выгод­ ных точках торцов, а также для выверки заготовки при установке на станке. Разметка крупных валов производится на плитном настиле, вмонтированном в пол цеха, или на разметочной плите, если поз­ воляют размеры заготовки. Заготовка укладывается и ориентиро­ вочно выверяется по горизонтали на регулируемых призмах (фиг. 255); верхняя и одна боковая части заготовки окрашиваются мелом; последовательно к каждой ступени прикладываются с обеих сторон угольники, от которых на верхней части заготовки откладывают размеры /; при этом

/ = R + 2чист *

где R — половина диаметра вала по чертежу;

\ист — припуск на сторону на чистовую обработку вала. Размер k между отмеченными точками, находящимися в данном

сечении, определяет остающийся припуск на черновую обработку в этом сечении. Соединяя середины расстояний k, находим факти­ ческое положение осевой линии заготовки. Для получения прямой оси натягивают струну АВ, которая должна во всех сечениях' пройти между конечными точками размера k; в этом случае заготовка

Фиг. 255. Разметка тяжелого вала:

а — установка вала для разметки; б — вал, годный для обработка: в — вал, подлежащий правке

является пригодной для обработки. Если прямая ось заготовки, определяемая натянутой струной, выходит за пределы конечных точек размера k, то нельзя рассчитывать на качественную обработку заготовки и она должна подвергнуться в этом случае горячей правке и повторной разметке. Положение струны отмечается керном у торца, на котором будет производиться зацентровка. На этот торец наносят

на который наносят вторую вертикальную риску, пересекающуюся с первой риской; точка пересечения накернивается под зацентровку. При разметке очень крупных валов угольники заменяют отвесами. Зацентровывают обычно один конец, так как второй конец заготовки зажимают в кулачки планшайбы.

Зацентровку целесообразно производить на переносном гори­ зонтально-сверлильном станке (фиг. 256). Центровые гнезда при обработке тяжелых валов применяют с углом конуса 75 и 90°, как более прочные.

408 Технология производства типовых деталей и узлов машин

Токарная обработка заготовки производится за несколько установов на станке. При первом установе один конец заготовки зажи­ мают в кулачках планшайбы или патрона, а другой, зацентрован­ ный конец поджимают центром задней бабки; при этом выверяют заготовку рейсмасом по разметочным рискам, нанесенным на ее наружной поверхности; этой установкой пользуются для обтачи­ вания шеек под люнеты, расстояние между которыми не должно пре­ вышать 12D.

H h

«А

чм

7777777777/7777777777777777777777777777777777777777777/777777?.>’

Фиг. 256. Зацентровка вала на переносном горизонтально­ сверлильном станке.

Обдирка и последующая обработка производятся с креплением

При каждой новой установке заготовки ее выверяют на биение индикатором (фиг. 257); для этой цели наиболее часто обрабатывают специальные контрольные пояски; устранение биения достигается перемещением кулачков патрона.

У полых валов глубокое сверление производится после предва­ рительной токарной обработки наружных поверхностей, так как для выверки при установке заготовки на станке для глубокого свер­ ления должны быть подготовлены базы. При расчете припуска на последующую обработку наружных поверхностей с базированием по отверстию необходимо учитывать увод оси отверстия при глубо­ ком сверлении.

Для последующей обработки наружных.поверхностей с базиро­ ванием по обработанному отверстию пользуются регулируемыми

или вварными крестовинами, имеющими центровые гнезда, и цент­ рами станка. Выверка производится с обоих концов в вертикальной и горизонтальной плоскостях; заготовку выверяют также и на бие­ ние; точность установки находится в пределах 0,5 мм. При установке в центрах выверка не производится; при креплении четырехкулач­ ковым патроном с поджимом задним центром выверка производится со стороны патрона по высоте и на биение; погрешность установки принимают 0,2 мм. Для отверстий диаметром менее 400 мм пользуются оправками с двумя конусами или разжимными пробками.

Окончательная обработка шеек валов 2-го класса точности про­ изводится на шлифовальных станках или на токарных станках при помощи шлифовально-суппортного приспособления. Шлифо­ ванием обрабатывают также закаленные на высокую твердостьповерхности деталей у валов, изготовляемых по 3-му классу точно­ сти. В других случаях окончательная обработка производится широким пружинящим резцом, обеспечивающим 6—7-й класс частоты; по ГОСТу 2789-51.

Пружинящие резцы применяются в целях предотвращения про­ извольного их углубления при обработке в металл, что могло бы по­ вести к порче обрабатываемой поверхности. Дл я отделочной обработки шеек тяжелых валов применяют также обкатывание роликами, при котором достигается повышение точности, а также чистоты поверхности до 7—8-го класса.

После окончательной обработки шеек производят токарную заправку галтелей, иногда с последующим обкатыванием роликом.

При перемещении тяжелых валов, во избежание их прогиба от собственного веса, пользуются краном и специальными устрой­ ствами для захвата, позволяющими подвесить вал в горизонтальном положении с выверкой по уровню; при этом расстояние между опорами при транспортировке и при хранении вала должно исклю­ чать прогиб вала.

Т е х н и ч е с к и й к о н т р о л ь предусматривает проверку диаметральных размеров и длины ступеней, размеров шлицев и резьб на шейках валов; эта проверка осуществляется предель­ ными скобами, шаблонами, шлицевыми кольцами и резьбовыми скобами.

Для проверки биения шеек вала его укладывают на призмы бази­ рующими шейками, а щуп индикатора ставят на измеряемую шейку; разность наибольшего и наименьшего показаний индикатора при повороте вала вручную определяет величину биения измеряемой шейки, т. е. двойной эксцентрицитет. Применяют также многомерные индикаторные контрольные приспособления для проверки диамет­ ральных размеров и биения шеек валов относительно базовых шеек; в этом случае индикаторы приспособления настраиваются по эта­ лону и закрепляются в определенном положении; показания каж­ дого индикатора характеризуют отклонения размеров, а разность, показаний по каждой шейке — величину ее биения.

410 Технология производства типовых деталей и уэлов машин

Параллельность шлицев (гребней, впадин и боковых поверхно­ стей) оси опорных шеек определяется путем измерения индикатором в двух крайних положениях (фиг. 258); этой же установкой можно пользоваться для проверки биения гребней и впадин шлииев, про­ изводя измерения индикатором по диаметрально противоположным гребням или впадинам.

h

Для технического контроля применяются также автоматические устройства. В частности, например, на МЗМА применяют автомат для контроля и сортировки на размерные группы через 2,5 мк поршне­ вых пальцев автомобиля «Москвич» [109]

Технический контроль тяжелых валов осуществляется преиму­ щественно на станках. В частности, правильность геометрической формы шеек проверяется индикатором на токарном станке; .диамет­ ральные размеры шеек контролируются скобами с микрометриче­ скими наконечниками; проверка концентричности смежных шеек вала производится специальным индикаторным поворотным при­ способлением (фиг. 259); проверка плоскостности фланцев произ­ водится точно пришабренной линейкой на краску. Прямолинейность образующей конуса проверяется лекальной линейкой на просвет