Изготовление ступенчатых валов с прямой осью

Изготовление ступенчатых валов с прямой осью.

Точение ступеней вала .

Для уменьшения времени затрачиваемого на наладку в серийном и мелкосерийном производствах используют гидрокопировальные станки типа 1722 с гидравлическим суппортом КСТ-1.Подналадка и смена одного резца на нем занимает 3…5 мин.

Верхний суппорт 1 работает по копиру 2 , который расположен сверху на валике 5 , зажатом в центре 3. Нижний суппорт 4 подрезает торцы. В целях уменьшения времени на смену инструмента копира валик 5 сделан на три копира . При повороте валика на 120 град сразу перестраиваем станок ,подставляя под иглу другой копир .

В мелкосерийном производстве для более эффективного использования гидравлических суппортов целесообразно применять групповую обработку .Т.е. обработку валов нескольких наименований ,различающимися размерами в пределах группы с минимальной переналадкой и небольшой корректировкой лимбом гидравлического суппорта .Это на 80…85% сокращает время наладки.

При обработке валов с одной установки на проход по всей длине применяют специальные торцевые поводковые центра ,которые наряду с центрированием детали могли бы вести деталь при обработке за торец.

Точность обработки с помощью копировальных устройств 8…9 квалитет.

Современные токарно-копировальные станки на 50…100% производительнее универсальных . Станки имеют открытую рабочую зону ,что позволяет осуществлять сквозное транспортирование деталей при их встраивании в автоматическую линию .

На данных станках можно производить черновую обработку многорезцовым суппортом , а чистовое обтачивание – однорезцовым копировальным суппортом. Причем при закреплении вала торцевым поводком обработку можно вести с одного установа . Некоторые модели токарно-копировальных станков имеют до пяти копировальных суппортов ,перемещающихся независимо один от другого . Применение таких станков особенно эффективно ,когда на некоторых ступенях вала имеется большой припуск , которой невозможно снять за один рабочий ход . При установке специальных копирных барабанов на гидрокопировальных станках 1722 и 1712 можно вести также многопроходную обработку.

В мелкосерийном производстве иногда экономичнее при обработке ступенчатых валов использовать универсальные токарные станки с программным управлением типа 16К20Ф3С5 .

Обработка шпоночных канавок на ступенчатых валах.

Шпоночная канавка на валах изготавливается для призматических и сегментных шпонок .Шпоночные канавки изготавливаются различными способами в зависимости от конфигурации канавки вала на фрезерных станках:

- вертикальных ;

- специальных шпоночных;

- горизонтальных.

Шпоночные пазы под сегментные шпонки изготавливают фрезерованием с помощью концевых фрез с использованием вертикальной подачи.

Для получения точных по ширине канавок применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей . Инструментом служит концевая двуспиральная фреза .В этом случае вал неподвижен , а шпиндель станка ,кроме вращательного совершает также и маятниковое движение вдоль оси изделия . За каждым маятниковым ходом следует подача на глубину 0,1…0,3 мм.

Если чертежом предусмотрен выход фрезы ,то шпоночные канавки делают на горизонтально-фрезерном станке дисковыми фрезами.

Точность глубины шпоночных канавок и параллельных образующих их поверхностей относительно оси вала во многом зависят от выбора технологических баз для установки вала на станке. Максимальная точность достигается при использовании поверхностей центровых отверстий при установке в центрах .

Если в качестве технологических баз используются наружные цилиндрические поверхности ,то добавляются погрешности установки , связанные с колебаниями диаметра вала. Использование самоцентрирующих тисков уменьшает погрешность такой установки до минимума.

Обработка шлицев на валах .

По конструкции шлицы могут бытьпрямобочными и эвольвентными. Шлицевое соединение с прямобочными шлицами можно выполнить сцентрированием втулки по внутреннему и наружному диаметрам вала ,а при эвольвентных шлицах центрируют по профилю.

Шлицынарезают :

- фрезерованием ;

- строганием ;

- протягиванием.

Выбор техпроцесса получения шлицев зависит от метода центрирования шлицевого соединения и термической обработки. Так в неавтоматизированном серийном производстве обычно используют шлицефрезерные или зубофрезерные станки работающие по методу обкатки.

Метод реализуется при относительно невысоких режимах резания :

v =20…30м/мин и s= 20мм/мин. Нарезать шлицы можно за один-два рабочих хода в зависимости от требуемой точности .Можно применять многозаходную червячную фрезу для черновой обработки , которая увеличивает производительность ,но снижает точность.

У закаливаемых валов шлицы рекомендуется фрезеровать после предварительного шлифования ,а у не закаливаемых – после чистового шлифования наружной поверхности .

Шлицы закаливаемых валов и центрируемые по наружной поверхности обрабатывают в следующей последовательности :

1. фрезерование шлицев с припуском под шлифование боковых поверхностей ;

2. чистовое шлифование боковых поверхностей шлицев после термической обработки и чистового наружного шлифования .

Шлицы закаливаемых валов и центрируемые по поверхности внутреннего диаметра обрабатывают в следующей последовательности :

1. фрезерование шлицев с припуском под шлифование;

2. фрезерование канавок для выхода круга при шлифовании центрирующей поверхности по внутреннему диаметру;

3. чистовое шлифование боковых поверхностей и центрирующей поверхности по внутреннему диаметру после термической обработки.

Существуют и более совершенные методы фрезерования ,например нарезание прямобочных шлицев предварительным фрезерованием фасонными дисковыми фрезами и чистовым фрезерованием боковых поверхностей шлицев торцевыми фрезами ,оснащенных пластинками из твердого сплава .

Режимы резания при обработке валов из среднеуглеродистой стали :

- для предварительно фрезерования : V=30…35 м/мин ; S=190 мм/мин.;

- для чистового : 180 м/мин ; S=0,55 мм/зуб.;

Обработку выполняют на горизонтальных продольно – фрезерных станках с применением делительных приспособлений .Такой метод нарезания шлицев в 3…4 раза производительнее чем обработка на шлицефрезерных станках.

Более производительным являются методы контурного шлицестрогания и шлицепротягивания .

Строгание шлицев на валах производят набором фасонных резцов , собранных в головке и применяют в крупносерийном и массовом производстве . Количество и профиль соответствует числу шлицев и профилю впадины между шлицами вала .Число двойных ходов головки определяют глубиной шлицевой канавки и принятой глубиной резания за один рабочий ход . Резцы в головке затачиваются комплектно в специальном приспособлении .За каждый двойной ход резцы сходятся радиально на заданную величину подачи.

Этим методом можно обрабатывать как сквозные ,так и несквозные шлицы . В последнем случае предусматривается канавка для выход резцов глубиной не менее 6…8 мм и ускоренный отвод резцов от заготовки . Шлицестрогание выполняется на станке МА4 , предназначенным для обработки валов диаметром 20…50 мм и длиной до 435 мм и длиной обрабатываемой части до 370 мм. Параметр шероховатости получаемой поверхности Ra = 2,5…1,25 мкм.

Другим высокопроизводительным методом обработки является шлицепротягивание .Его производят двумя блочными протяжками одновременно двух диаметрально противоположных впадин на валу с последующим поворотом вала на определенный угол после каждого хода протяжки .Блок протяжки состоит из набора резцов-зубъев , которые могут независимо перемещаться в радиальном направлении .Резцы затачиваются комплектнои устанавливают в блоки в специальном приспособлении . Копирная линейка позволяет протягивать несквозные шлицы по заданной траектории . Разность диаметров ступеней не должна превышать 25…30 мм. По производительности шлицестрогание и шлицепротягивание производительнее шлицефрезерования в5…8 раз.

Шлифование валов .

Шлифование является основным методом чистовой отделки наружных цилиндрических поверхностей . Шлифование наружных цилиндрических поверхностей производится на круглошлифовальных станках .Обрабатываемый вал может быть установлен в центрах станка , в патроне или специальном приспособлении. Круглое шлифование производится методами продольной и поперечной подачи .

Метод шлифования продольной подачей заключается в том , что поперечная подача шлифовального круга совершается после окончания продольного движения обрабатываемого вала.

Метод шлифования с поперечной подачей или метод врезания производят широким кругом сразу по всей длине шлифуемого вала . Высота круга выбирается несколько больше ,чем длина шлифуемой поверхности вала .

Сущность бесцентрового шлифования заключается в том ,что деталь помещается между двумя абразивными кругами на направляющей линейке без крепления .Ведущий круг сообщает детали вращение и продольную подачу .Окружную скорость ведущего круга 20…25 м/мин а шлифовального 20…30 м/с

Бесцентрово-шлифовальные станки обладают рядом преимуществ :

1. Легко встраиваются в автоматические линии;

2. Имеют высокую производительность .Так при сквозном шлифовании рабочий только закладывает новые детали в станок и наблюдает за ходом шлифования ;

3. Позволяет достигать высокой точности обработки при средней квалификации шлифовщика . Управление станком несложное и не требует центрирования детали.

Однако метод бесцентрового шлифования не может быть применен для валов с буртиками , лысками , шпоночными пазами и для ступенчатых валов.

Типовой технологический маршрут обработки двустороннего ступенчатого шлицевого вала.

( заготовка – горячекатаный прокат , L= 500…1000 мм).

№ операции	Наименование операции	Технологические базы	Рекомендуемое оборудование
1	Отрезание заготовки от прутка	Образующая поверхность и торец прутка	Дисковая пила
2	Фрезерование торцов и сверление центровых отверстий	Образующая поверхность и торец ( откидной упор)	Фрезерно-центровальный МР37
3	Черновое обтачивание с одной стороны вала	Центровые отверстия и торец	Токарный станок с гидравлическим суппортом 16К20
4	Черновое обтачивание с другой стороны	- - - - - - - - - - - - - - - - --	-----------------------
5	Чистовое обтачивание с одной стороны	--------------------------------	-----------------------------
6	Чистовое обтачивание с другой стороны	------------------------------	-----------------------------
7	Фрезерование шлицев с одной стороны	Центровые отверстия	Шлицефрезерный станок 5350А
8	Фрезерование шлицев с другой стороны	-----------------------------	------------------------------
9	Сверление поперечных отверстий для шплинтов	Образующая поверхность и торец ступени	Сверлильный станок
10	Нарезание резьбы на концах	Центровые отверстия	Резьбофрезерный станок 1А616
11	Термообработка (закалка и отпуск)
12	Правка вала		Пресс для правки с пружинными центрами
13	Шлифование шеек вала	Центровые отверстия	Круглошлифовальный станок 3М151
14	Шлифование шлицев	-----------------------------	Шлицешлифовальный станок 3Б451П
15	Контроль вала		Контрольные приспособления