Качественная оценка технологичности детали конструкции. Конструктивные разновидности и характеристики гильз. Рис. 1.1 Гильза шпинделя металлорежущего станка Гильза предназначена для установки в нее шпинделя, как правило, для обеспечения его осевого перемещения в сверлильных, расточных, фрезерных и некоторых других типах станков.
Кроме того, гильзы используются и для монтажа в них не перемещающихся шпиндельных узлов в ряде моделей токарных автоматов и полуавтоматов, а также шлифовальных станков. Конструкции гильз весьма однообразны рис. 1. Некоторые различия, влияющие на технологию их производства, определяются наличием и способом осевого перемещения гильзы со шпинделем зубчато-реечной или червячно-реечной передачей, кулачковым механизмом, гидроприводом.
В зависимости от способа перемещения, гильза имеет на наружной поверхности реечную поверхность или специальный паз. Неперемещаемые гильзы имеют, как правило, гладкую наружную поверхность. Конфигурация внутренних поверхностей всех гильз примерно одинакова. Большинство гильз металлорежущих станков имеют средние для машиностроения размеры. Длина гильз обычно составляет 400 800 мм, наружный диаметр - 60 150 мм, масса - 10 150 кг. 1.2 Технические требования, предъявляемые к гильзам. К гильзам шпинделей металлорежущих станков предъявляют ряд технических требований, которые можно разделить на четыре группы точность размеров, точность формы поверхностей, точность I расположения поверхностей, качество поверхностей.
Точность размеров. Наиболее высокие требования предъявляют к точности диаметральных размеров наружных поверхностей и посадочных поверхностей для установки наружных колец подшипников шпинделя. Наружная поверхность обрабатывается обычно по фактическому замеру отверстия в корпусе шпиндельной коробки с допуском 8 12 мкм. Посадочные поверхности под подшипники обрабатывают по 7-му квалитету, а у гильз прецизионных станков по - 6-му квалитету.
Точность остальных диаметральных размеров, обычно, устанавливают по 9 - 12-му квалитету. Внутренние резьбовые поверхности выполняют по 6-й или 7-й степеням точности. Точность линейных размеров гильз в большинстве случаев не превышает 12-го квалитета. Для реечно-зубчатой поверхности установлена степень точности 6В, 7В ГОСТ 10242-81. Внутренняя резьба обрабатывается с полем допуска 6g ГОСТ 16093-81. Точность формы поверхностей.
Точность формы регламентируют для наружных поверхностей и посадочных поверхностей под подшипники. Допуски формы ответственных поверхностей гильз не должны превышать для станков нормальной точности - 50 допуска соответствующего диаметрального размера, для гильз станков повышенной точности - 25 допуска и для гильз станков классов точности В и выше - 5 10 допуска.
Наиболее важными с точки зрения обеспечения прямолинейности перемещения гильзы со шпинделем являются требования к точности формы наружной поверхности. Допустимые от прямолинейности образующей составляют не более 1 1,5 мкм на длине 500 мм, отклонения от круглости для гильз диаметром до ПО мм -1 1,5 мкм, для гильз диаметром свыше ПО мм-1,5 3,0 мкм. Отклонения от круглости посадочных поверхностей под подшипники для гильз прецизионных станков не должны превышать 1 3 мкм. Точность расположения поверхностей.
Точность расположения регламентируют для посадочных поверхностей под подшипники и наружной поверхности гильзы. Наиболее важным с точки зрения обеспечения точности вращения шпинделя является отклонение от соосности посадочных поверхностей под подшипники относительно их общей оси. Для прецизионных станков допустимое отклонение от соосности составляет 2 5 мкм, для станков нормальной и повышенной точности -до 10 мкм. Требования к точности расположения остальных точных поверхностей относятся к общей оси посадочных поверхностей под подшипники.
Радиальное биение наружной поверхности не должно превышать 2 5 мкм для прецизионных станков и 12 мкм для станков нормальной и повышенной точности. Торцовое биение опорных торцов под подшипники также не превышает 2 5 мкм для прецизионных станков и 12 мкм для станков нормальной и повышенной точности. Качество поверхностей. Наиболее высокие требования к шероховатости предъявляются к наружной поверхности гильзы и посадочным поверхностям под подшипники.
Для прецизионных станков шероховатость не должна превышать Ra О,1 0,2, для станков нормальной и повышенной точности - Ra 0,4 0,8. Требования к шероховатости наружной поверхности неперемещаемых гильз существенно ниже. Остальные поверхности гильз, в том числе поверхности зубьев рейки, обрабатываются с шероховатостью Ra 1,6 3,2. 1.1.3 Свойства стали, используемой при производстве гильз. Таблица 1.1 Химический состав Химический элементКремний Si0.17-0.37Медь Cu, не более0.25Мышьяк As, не более0.08Марганец Mn0.50-0.80Никель Ni, не более0.25Фосфор P, не более0.035Хром Cr, не более0.25Сера S, не более0.04 Механические свойства Таблица 1.2 Механические свойства при повышенных температурах t испытания, Cs0,2, МПаsB, МПаd5, d, y, KCU, Джм2Нормализация Таблица 1.3 Технологические свойства Марка сталиСвойстваТемпература ковкиСвариваемостьОбрабатываемость резаниемСклонность к отпускной способностиФлокеночувствительностьСталь 45Начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе. Трудносвариваемая. Способы сварки РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка. В горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и sB 640 МПа Ku тв.спл. 1, Ku б.ст. 1.Не склонна. Малочувствительна. Назначение вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, гильзы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностнй термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.
Проанализировав свойства стали мыожно сделать вывод, что эта сталь нам потходит для изготовления гильзы. 1.1.4 Основные этапы производства гильзы.
В технологических процессах изготовления гильз можно выделить несколько основных этапов.
Черновая обработка. На этапе черновой обработки наружные и внутренние поверхности заготовки обрабатывают с припуском 3 5 мм на сторону под последующую обработку. Неответственные поверхности центрального отверстия могут быть обработаны окончательно.
При этом удаляется большое количество материала заготовки до 40 . Припуски при черновой обработке, как правило, неравномерны, что приводит к возникновению существенных динамических явлений в технологическом оборудовании. Кроме того, при черновой обработке выделяется большое количество пыли из-за удаления корки с заготовки. В связи с этим рекомендуется черновую обработку гильз производить на специальных участках, отделенных от участков чистовой и отделочной обработки.
Для снятия внутренних напряжений в заготовке после черновой обработки следует проводить стабилизирующую термическую обработку для гильз из низкоуглеродистых сталей - высокий отпуск, из среднеуглеродистых сталей -улучшение. Получистовая обработка. На этапе получистовой обработки неответственные наружные и внутренние поверхности обрабатывают окончательно. Наружная поверхность и внутренние посадочные поверхности под подшипники обрабатывают с припуском под последующее шлифование. Также с припуском под последующую обработку обрабатывают зубья рейки.
Величина припусков составляет 0,5 1,2 мм кроме припусков на последующую обработку поверхностей, не подлежащих цементации. Для обеспечения возможности удаления науглероженного слоя величина припуска составляет 4 5 мм. Основная термическая обработка. На этом этапе производят термическую обработку, обеспечивающую заданную твердость поверхностей. Гильзы, изготавливаемые из среднеуглеродистых сталей, подвергают поверхностной закалке с нагревом токами высокой частоты ТВЧ. Чистовая обработка.
На данном этапе окончательно обрабатывают все рабочие поверхности кроме наружной поверхности, внутренних посадочных поверхностей под подшипники и зубьев рейки гильз прецизионных станков, которые обрабатывают с припуском 0,05 0,1 мм под отделочную обработку. В процессе чистовой обработки между операциями может быть проведен стабилизирующий отпуск для снятия внутренних напряжений. Гильзы прецизионных станков после чистовой обработки подлежат стабилизирующей термообработке.
Отделочная обработка. Отделочную обработку наружной поверхности, внутренних посадочных поверхностей под подшипники и зубьев рейки применяют в производстве гильз прецизионных станков для обеспечения заданных технических требований, особенно точности формы и шероховатости поверхностей. Оборудование для отделочной обработки устанавливают на индивидуальных виброизолированных фундаментах в специальных термоконстантных помещениях. Конструкция гильзы высоко технологична.
Основные поверхности представляют собой сочетание простых геометрических форм цилиндрических, удобных для обработки. Конструкция детали обеспечивает свободный доступ инструмента ко всем поверхностям. 1.2