ИЗГОТОВЛЕНИЕ И РЕМОНТ ВАЛОВ, ШПИНДЕЛЕЙ И ВИНТОВ

МАТЕРИАЛ, ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ВИДЫ ЗАГОТОВОК

Валы. В станкостроении применяют валы, различные по кон­струкции и размерам, в том числе:

цельные,

пустотелые,

глад­кие,

ступенчатые.

Материалы для валов назначают в за­висимости от предъявляемых к ним требований и условий эксплуатации. Обычно для валов применяют:

конструкционные углеродистые стали марок 35, 40, 45 ,

однако встречаются валы из легированных сталей марок 40Х, 45Х, 40Г, 50Г, 35ХГС

(для изготовления шлицевых фасонных валов).

Тяжело-груженные валы изготовляют из сталей марок 12ХНЗ, 40ХН, 40Х и др.

При изготовлении валов и осей необходимо соблюдать следу­ющие основные технические условия:

1. соосность и прямолинейность всех участков вала и оси должны быть в пределах

установ­ленных допусков;

2. радиальное биение посадочных шеек и валов допускается в пределах 0,02—0,03 мм,

а для валов прецизион­ных эти допуски более жесткие;

3) эллипсность и конусность обработанных шеек должна быть в пределах ²/₃ допуска на диаметр;

4) поверхность посадочных шеек для зубчатых колес и других деталей должна быть обработана с чистотой 6, а для подшипников качения — с чистотой 7 (ГОСТ 2789—59); 5) центровые отверстия должны быть сохранены в готовых де­талях, за исключением случаев, оговоренных в чертежах;

6) трещины, плены, раковины и тому подобные дефекты в ма­териалах для валов и осей не допускаются;

7) исправление дефектов материала заваркой не допускается;

8) валы и оси редукторов, коробок скоростей должны проходить 100%-ный контроль по всем размерам и по твердости;

9) обработанные поверхности валов и осей перед сдачей на склад должны быть покрыты антикоррозийной смазкой.

Выбор заготовок для валов зависит от серийности производства, конфигурации и размеров валов. Гладкие валы, как прави­ло, изготовляют из проката. Ступенчатые валы в условиях мелко­серийного производства диаметром до 120 мм также изготов­ляют из проката, а диаметром более 120 мм — из поковок.

Заготовки для валов, а также и для других подобных дета­лей при их производстве из пруткового материала проходят следующие операции.

Рис. 69. Схема правильно-калибровочного станка

Правка прутков. Эта операция необходима вследствие того, что прутки искривлены. Для правки применяют правильно-кали­бровочные станки (рис. 69). Во вращающемся барабане 7 станка расположены три пары роликов 1, 2, 3, 4, 5, 6, имеющих форму гиперболоидов вращения. Выпрямляемый пруток пропускают между этими роликами, оси которых наклонены к оси барабана. При вращении барабана ролики вращаются, обкатываясь вокруг выпрямляемого прутка, и придают ему поступательное движение (перемещение). Правка прутков позволяет значительно увели­чить производительность и уменьшить припуск на последующих токарных операциях.

Разрезание прутков в ремонтной практике производят в основном на дисковых пи­лах, отрезных и токарно-револьверных станках и механических ножовках

Центрование заготовок, т. е. образование в них центровых углублений, производят в тех случаях, когда заготовка подлежит установке в центрах при ее дальнейшем обтачивании, шлифова­нии и т. д. Центрование заготовок валов, особенно валов высокой точности, является одной из важнейших операций. Центровые отверстия используют как установочные базы при изготовлении и ремонте валов. Размеры центровых отверстий выбирают в зависимости от размера заготовок валов. Предусмотрены два вида центровых углублений (рис. 70, а и б): обычное и с предохранительной фаской. Второй вид применяют в случаях, когда необходимо предохранить рабочую коническую часть центрового углубления от случайных повреждений. Центро­вание производят с учетом следующих требований: необходимо, чтобы оба центровых отверстия имели общую ось; конусность центрового отверстия должна совпадать с конусностью центров токарного станка; заготовки перед центрованием следует пра­вить; для получения равномерного припуска при центрировании необходимо следить за тем, чтобы центровые отверстия совпа­дали с центрами торцов вала. Образование центровых углубле­ний можно производить следующими способами: 1) сверлением с последующим зенкованием конусов; 2) сверлением комбиниро­ванными центровочными сверлами (рис. 70, в и г), изготовлен­ными из стали Р9 и Р18.

Рис. 70. Типы центровых отверстий и инструмент для центрирования:

а — центровое отверстие без фаски, б — центровое отверстие с фаской, в — комплект из сверла и зенковок, г — комбинированные сверла

Обтачивание валов обычно выполняют на многорезцовых токарных станках, гидрокопировальных полуавтоматах и на других станках. В индивидуальном и мелкосерийном производ­стве эта обработка обычно осуществляется на токарных стан­ках.

Требуемая точность обработки достигается высокой квалификацией исполнителей. Разли­чают два вида обтачивания наружных поверхностей валов: а) черновое точение, при котором достигается точность обработ­ки до 5-го класса и чистота обработки Ra20 и б) чи­стовое обтачивание, при котором достигается точность обработки до 3—4-го класса и чистота обработки до Ra2,5. При отно­шении максимального диаметра заготовки к ее длине более 12 обтачивание рекомендуется вести с помощью люнета. При нали­чии центрального отверстия его следует обрабатывать между черновой и чистовой обточками, после чего заготовка подвер­гается улучшению. В серийном производстве находят примене­ние для обтачивания валов токарные многорезцовые центровые полуавтоматы.

Шлифование валов. Чистовая обработка наружных поверхно­стей валов должна обеспечить получение размеров в пределах от 3 до 1-го класса точности и их чистоту в пределах 7— 10 клас­са. Наиболее распространенный метод чистовой обработки дета­лей типа валов — шлифование. В большинстве случаев валы подвергаются двум шлифовальным операциям: предварительной и окончательной. При наличии шлицев или зубьев на валах эти поверхности рекомендуется обрабатывать после предваритель­ного шлифования. Шлифуют валы на центровых и бесцентровых шлифовальных станках. На круглошлифовальных станках деталь закрепляют в центрах передней и задней бабок. Поэтому к точ­ности центров на станке и центровых отверстий на валу предъ­являют строгие требования. Режущим инструментом на шлифо­вальных станках является шлифовальный круг.

Для осуществления круглого наружного шлифования с про­дольными проходами необходимы следующие движения: враще­ние шлифовального круга, вращение детали вокруг своей оси, продольная подача и поперечная подача или подача врезания. Эта подача осуществляется периодически в конце каждого двой­ного хода детали. Шлифование с продольными проходами ре­комендуется применять при обработке поверхностей большой длины.

При шлифовании по методу поперечной подачи перемещение круга осуществляется только в радиальном направлении. При предварительном шлифовании по этому методу подача s = 0,0250,2 мм на один оборот шлифуемого вала; при чистовом шлифовании s = 0,00l0,012 мм на один оборот вала. Большим достоинством метода является высокая производительность и простота управления станком при условии применения жестких и мощных станков.

Выпускаются станки для работы по методу поперечной по­дачи, отличающиеся от обычных круглошлифовальных станков большой мощностью привода и возможностью установки кругов шириной В = 200 мм и более. При шлифовании деталей, длина обрабатываемой поверхности которых значительно больше ши­рины круга, часто прибегают к способу шлифования уступами. Шлифование валов уступами производится поочередно обработ­кой по методу поперечной подачи отдельных участков с их перекрытием 5—10 мм. При данном методе, применяемом обыч­но в серийном производстве, для получения гладкой поверх­ности оставляют припуск 0,02—0,05 мм, который затем снимают, шлифуя деталь на окончательный размер продольными про­ходами.

Рис. 71. Схема шлифования:

а — продольными проходами, б— круга, в — кругом ступен­чатой правки, г — поперечной подачей, д — уступами

При шлифовании валов применяют различные поводковые устройства, люнеты, лимбы и прочее. Для шлифования не­жестких валов обычно применяют люнеты открытой конструк­ции, обеспечивающие доступ шлифовального круга к участку вала, поддерживаемому люнетом. Число люнетов выбирается в зависимости от размеров вала.

Твердость шлифовального круга характеризуется силой, которую нужно приложить к зерну, чтобы вырвать его из связки. Чем больше эта сила, тем тверже круг. Общие рекомен­дации по применению абразивных кругов для шлифования валов на центровых и бесцентровых станках следующие: круги зернистостью 40, твердостью С1—С2 — для предварительного шлифования валов по сырой стали и круги зернистостью 25, твердостью СМ2—С1—для чистового шлифования. Для пред­варительного шлифования закаленных валов из машиноподелочной стали применяют круги зернистостью 40, твердостью СМ2—С1, а для чистового шлифования — зернистостью 25, 16, твердостью СМ1—СМ2.

Окружные скорости для шлифовальных кругов с керамиче­ской связкой принимаются в пределах v = 3035 м/сек.

Добавить: Типичные дефекты валов, методы ремонта, образец технологии ремонта

ШПИНДЕЛИ. НАЗНАЧЕНИЕ, МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ,

ВИДЫ ЗАГОТОВОК

Шпиндель со своими опорами является основным рабочим органом станка. Назначение шпинделя — передача вращатель­ного движения изготовляемой детали или режущему инстру­менту. Шпиндели испытывают изгибающие и крутящие мо­менты. Качество обрабатываемых на станке деталей в основном зависит от точности изготовления шпинделя.

По применению шпиндели делятся на два класса точности: шпиндели 1-го класса точности — для станков повышенной точности; шпиндели 2-го класса точности — для станков об­щего назначения.

При назначении материалов шпинделей учи­тываются:

а) типы подшипников — подшипники качения и подшипники скольжения;

б) условия работы: легкие, средние и тяжелые;

в) требования, предъявляемые к шпинделям: общая повышенная прочность, высокая

твердость ответственных мест, высокая износостойкость при минимальной деформации.

Материалы шпинделей. Для шпинделей токарных, револьвер­ных, сверлильных, расточных, фрезерных, шлифовальных и не­которых других станков нормальной и повышенной точности рекомендуется применять:

- конструкционные и легированные стали марок 45, 20Х, 40Х, 12ХНЗ, 65Г

(расточные станки),

- шпиндели станков высокой и особо высокой точности из­готовляют из цементируемых

сталей марок 12ХНЗ, 12ХНГ, 12ХНЗА,

- для шлифовальных станков — из азотируемых сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА.

В зависимости от назначения шпиндели изготовляют с центральным сквозным отверстием (токарные, револьверные, фрезерные и другие станки), с несквозным отверстием (свер­лильные станки) и без отверстия (шлифовальные станки). Точ­ность отдельных элементов шпинделей токарных станков ха­рактеризуется данными, приведенными в табл. 23.

В качестве заготовок для шпинделей станков средних раз­меров применяют поковки, для шпинделей токарных автоматов и полуавтоматов — трубы из легированных сталей, а для шпин­делей малых станков — прутковую сталь.

Таблица 23

Допустимые отклонения отдельных элементов шпинделей токарных станков в процессе контроля

Что проверяется	Допускаемые отклонения в мм шпинделя станков
	нормальной точности	повышенной точности
Радиальное биение шеек	0,006—0,010	0,005—0,006
Радиальное биение оси конического отверстия относительно подшипниковых шеек на длине 300 мм	0,01—0,02	0,008—0,012
Радиальное биение шейки шпинделя, центрирующего патрон или планшайбу относительно подшипниковых шеек	0,005—0,010	0,005—0,006
Торцовое биение опорных буртиков (под патрон, подпятники и т. д.) относительно под­шипниковых шеек	0,01—0,016	0,006—0,008
Наличие перекоса резьбы под установочные гайки	0,02—0,050	0,01—0,03
Радиальное биение оси вращения относитель­но подшипниковых шеек на длине 300 мм	0,008—0,012	0,005—0,008
Шероховатость поверхности	Ra1,25-Ra0,63	Ra0,32-Ra0,16

заменить классы шероховатости и точности

Механическая обработка шпинделей

Типовой технологический маршрут механической обработки шпинделя токарно-винторезного станка в серийном производ­стве приведен в табл. 24.

№ операции	Эскиз	Краткое содержание операции
1		Обработка торцов фрезерованием и центрование на фрезерно-центровальном станке СМР-78 Черновое обтачивание ступеней шпинделя с припуском 2,5 мм на сторону на токарно-копировальном станке мод. МР-24
2
3		Черновое обтачивание переднего конца шпинделя на токарно-копировальном станке мод. МР-24
3к		Контрольная
4		Сверление осевого отверстия диаметром 70 мм на специальном станке для глубокого сверления мод. РТ-54
5		Чистовое обтачивание ступеней шпинделя на токарно-копировальном станке мод. МР-24
6		Чистовое обтачивание переднего конца, снятие фасок и растачивание конусного отверстия под шлифование на токарном станке
7		Подрезка торца, растачивание заднего конуса отверстия на токарном станке
8		Обтачивание ступеней шпинделя под шлифование, протачивание канавок и фасок на токарно-копировальном станке мод. МР-24
8к		Контрольная
9		Термическая. Закаливание шейки и конуса. Установка т.в.ч.
10		Термическая. Отпуск до HRC 50-52
11		Черновое шлифование ступеней шпинделя на круглошлифовальном станке Чистовое шлифование ступеней шпинделя на круглошлифовальном станке
12
13		Черновое шлифование наружных конических поверхностей на круглошлифовальном станке Чистовое шлифование наружных конических поверхностей на круглошлифовальном станке
14
14к		Контрольная
15		Фрезерование шпоночных пазов на шпоночно-фрезерном станке
16	Добавить эскизы	Черновое и чистовое нарезание резьбы на токарном станке Черновое шлифование конусного отверстия шпинделя на внутришлифовальном станке Чистовое шлифование конусного отверстия шпинделя на внутришлифовальном станке
17
18
19		Моечная. Промывание детали
19к		Контрольная