Обробка зовнішніх поверхонь деталей форми тіл обертання

План

1. Класифікація деталей форми тіл обертання.

2. Класифікація валів та вимоги до них.

3. Вибір заготовок для валів.

4. Побудова технологічних процесів обробки валів.

5. Обладнання і процеси обробки на ньому:

а) точіння;

б) викінчувальна обробка.

 

1.Найбільш розповсюджені в техніці деталі, які мають поверхні, утворені від обертання тіл. Технологія їх виготовлення залежить від спів­відношення розмірів окремих поверхонь і їх взаємного розташування.

Для деталей, які мають форму тіл обертання, встановлено три класи (технологія виготовлення деталей кожного класу є схожою):

‑ клас валів (вали, осі, пальці), тобто ті що мають зовнішні ци­ліндричні поверхні;

‑ клас втулок (втулки, вкладки, гільзи), що мають ще і внут­рішні поверхні;

‑ клас плоских деталей, в яких діаметр D значно більший за довжину l (шківи, маховики, диски, кільця, фланці).

2. Вали бувають:

За конструкцією: гладкі, ступінчасті, з фланцями і буртами, су­цільні, порожнинні, вали-шестерні, комбіновані.

За формою осі: прямовісні, колінчасті, кривошипні, кулачкові, ексцентрикові.

За вагою: ‑ важкі (Ø> 200 мм, G >1 т);

‑ великі (l >1м, Ø до 200 мм);

‑ середні (l < 1 м);

‑ малі (l = 150…200 мм).

За жорсткістю: ‑ жорсткі (l/D 12);

‑ нежорсткі (l/ D > 12).

Спеціальні вимоги до валів:

- ступінчасті вали повинні мати мінімальні перепади D;

- довжини ступенів однакові або кратні;

- розташування циліндричних поверхонь зі зростанням або спаданням D;

- для осьової фіксації приєднуваних деталей не бурти а проточки під стопорні кільця;

- проточки для виходу інструменту (глибина < 0,5 мм і ширина <5 мм);

- радіусні спряження у важконавантажених валів.

Для забезпечення надійності і довговічності роботи валів точ­ність обробки окремих поверхонь повинна бути:

‑ посадочні місця під підшипники кочення 5-6 квалітет , Rа 1,25…0,32;

‑ посадочні місця під підшипники ковзання 9…11 квалітет Rа 2,5…1,25;

‑ овальність і конусність – ½ допуску на розмір;

‑ центрувальні поверхні шліців – 9…12 квалітет, Rа 1…10;

‑ допуск на кривизну осі – 0,03…0,05 мм/м;

‑ биття шийок під підшипником – 0,04…0,05 мм і відносно за­

гальної осі до 0,08 мм;

‑ неспряжувані поверхні по 14 квалітету, Rа 10…20.

3. Матеріали для виготовлення валів це якісні конструкційні сталі 40, 45 та леговані сталі – 40Х, 40Г, 50Г, 18ХГГ і т.п.

Заготовки (залежно від типу виробництва):

‑ одиничне та дрібносерійне виробництво – прокат;

‑ крупносерійне і масове виробництво – поковки, штамповки, литво (відцентрове).

4. Побудова технологічних процесів виготовлення валів здійс­нюється в наступній послідовності.

Перша операція – правка, якщо кривизна заготовки переви­щує 5 мм/м. Кривизну зменшують на порядок.

Перша операція, пов’язана з механічною обробкою – підго­товка технологічної бази. Конструкторськими базами у переважній більшості служать опорні шийки підшипників. Але їх використання як технологічних баз є незручним через неможливість дотримання принципу єдності баз і зниження точності і якості обробки. Тому за технологічні бази приймають центрові отвори, які спеціально виготовляють. Наступна обробка валів здійснюється точінням (точіння шийок, канавок, фасок, нарізання різей), фрезеруванням (виготовлення шпонкових рівчаків, шліцевих пазів), шліфуванням.

5.Отже механічна обробка ступінчастого вала починається з підрізання торців і обробки центрувальних отворів. В одинич­ному виробництві ‑ зацентрування виконують на універсальному токарному верстаті за допомогою різців і центрувальних зенківок, або двох свердел зі спеціальною заточкою.

В серійному виробництві використовують двосторонні фрезерно-центрувальні напівавтомати МР-71 і МР-73 зі встановленням заготовки в призмах і базуванням в осьовому напрямку до упору. Ескіз обробки на фрезерно-центрувальній операції показаний на рис.10.1.

 

Рис.10.1

Операції центрування і підрізання торців можуть виконува­тись окремо: на повздовжньо-фрезерному або горизонтально-фре­зерному верстатах, а центрування – на одно- або двосторонньо-центрувальному верстатах.

В умовах масового виробництва ця операція виконується на верстатах барабанного типу (трьохпозиційні) МР-77, МР-78.

Наступна обробка може складатися з токарних операцій і викінчувальних.

Токарна обробка:

‑ чорнова (точність 12…13 квалітет, шорсткість Rа 5…10);

‑ чистова (10…11 квалітет, Rа 1,25…2,5).

На чорновій операції знімають більшу частину припуску з значними подачами і глибинами різання, тому верстати є потужними.

В масовому виробництві окремо виконують чорнові і чистові операції. Поряд з цим на токарних верстатах можуть виконувати: сверд­ління, зенкерування, розточування отворів розташованих вздовж осі вала, а також нарізання різей і інших гвинтових поверхонь.

Залежно від виду виробництва використовують обладнання:

‑ універсальні токарні верстати 16К20, 16К20 Ф3, 16К25, 1М63 БФ101, 16К30 Ф305, 1А660, 1А670;

‑ токарно-револьверні верстати:1Е316П, 1П326, 1Г325, 1П365;

‑ токарні багаторізцеві напівавтомати: 1721, 1731, 1Н713, 1А730;

‑ токарні гідрокопіювальні напівавтомати: 1712, 1722К, 1732, МР-27, МР-29;

‑ токарні одношпиндельні і багатошпиндельні автомати і напів­автомати.

На вибір схеми проточування впливає:

‑ припуски на окремих частинах вала;

‑ співвідношення у розмірах частин вала;

‑ схема базування;

‑ допуски на окремі поверхні.

Під час обробки валів із значним перепадом D, в першу чергу обробляють більші діаметри, а потім – менші, щоб не зменшувати жорсткості вала.

На токарно-револьверних верстатах здійснюється обробка за­готовок з прутка з закріпленням заготовки в патроні. Ø прутка 10…160 мм, заготовки – Ø80…800 мм. Верстати із горизонталь­ною, нахиленою або вертикальною віссю револьверної головки.

Обробка на багаторізцевих напівавтоматах здійснюється за принципом концентрації завдяки одночасному проточуванні де­кількох поверхонь. Як правило, вони оснащені двома супортами: переднім і заднім. Передній з поздовжнім із поперечним перемі­щенням, задній – з поперечним. Передній – для поздовжнього проточування, задній – для підрізання торців, проточок, канавок.

Багаторізцеві супорти можуть мати до 20 позицій для закріплення різців. Верстати з великою відстанню між центрами можуть мати 2 передніх і 2 задніх супорти.

Обробку проводять: в центрах, на оправках, в патронах.

Способи проточування:

‑ з поздовжньою подачею (рис.10.2):

 

 

Рис.10.2

‑ з врізанням та наступною повздовжньою подачею (рис.10.3):

 

 

 

Рис.10.3

- на копіювальних верстатах за допомогою копіра (рис.10.4):

 

 

Рис.10.4

 

До фінішних операцій належать: тонке алмазне точіння, шлі­фування, притирання, доводка, суперфінішування, полірування, об­робка тиском.

Тонке алмазне точіння використовують для сплавів кольоро­вих металів (бронзи, латуні, алюмінієві сплави),чавунів та деяких спеціальних сталей. Шліфування не підходить через засалювання абразивного круга.

Різальний інструмент – спеціальні різці з алмазними вставками (звідси назва алмазне) та специфічні режими обробки. Сучасний інструмент – різці з твердосплавними пластинками, але режими обробки збереглися.

Менші швидкості різання – для менш в’язких сплавів (чавун, бронза), більші – для в’язких і м’яких( для бронзи = 200…300 м/хв, для алюмінію – 1000 м/хв.) при s = 0,03…0,01 мм/об і t = 0,05…0,15 мм. При цьому частота обертання шпинделя n = 2000…8000 об/хв і може бути досягнута на спеціальних прицезій­них верстатах з підвищеними вимогами до точності та жорсткості.

Можна досягнути 3 класу точності і Ra 0,32…0,16.

Переваги: низька температура в зоні різання і відповідно краща структура поверхневого шару, за рахунок чого збільшення зносостійкості та втомної міцності обробленої поверхні та легша наступна обробка (хонінгування, полірування).

Шліфування, як основний метод чистової обробки, прово­диться з використанням шліфувальних кругів різної конструкції.

Верстати:

- круглошліфувальні – М150, М153;

- універсально-шліфувальні – ЗТ153Е, ЗУ12В;

- безцентрово-шліфувальні – ЗД180, ЗШ182D.

Обдирочне шліфування може виконуватись для заготовок, де нема попередньої обробки (для точних відливок) до IT 11…12, Ra 2,5…1,25.

Точне шліфування (найбільш розповсюджене) дає 3…4 клас точності і Ra 1,25…0,32.

Ділиться на:

- попереднє – 4 клас, Ra 1,25…0,63;

- чистове – 3 клас, Ra 0,63…0,32.

Рідше використовують тонке шліфування, яке дає 2а, 2 клас точності та Ra 0,32…0,08. Для цього використовують м’які дріб­нозернисті круги (вулканітова зв’язка). Режим обробки: = 40м/с, д = 10 об/хв, t = 0,005 мм, додаткове охолодження, додаткові про­ходи (виходжування) до припинення іскріння.

Деталі на шліфувальному верстаті можуть встановлювати: в центрах, цангах, патронах і спеціальних пристроях. Найчастіше – в центрах з використанням повідкового патрона (потреба в переста­новці) або з використанням спеціального повідкового пальця, що входить в торцевий отвір. Швидкість обертання деталі

д = 10…50 м/хв (залежно від діаметру), швидкість різання = 30…50 м/с