Технологія обробки валів

     Навчальні питання:

1. Класифікація валів і методи виробництва заготовок.

2. Технологія обробки ступінчастих валів.

3. Технологія виробництва гладких валів і виробів із центральними отворами.

4. Технологічний контроль.

Технологія обробки ступінчастих валів

Технологічний процес обробки та використовуване обладнання залежать від конфігурації, розмірів і жорсткості валів, а також обсягу випуску. Нижче розглянемо технологію обробки ступеневих і гладких валів. 

При однобічному розміщенні ступенів і довжини валів до 120 мм обробку здійснюють на пруткових револьверних верстатах, виконуючи при цьому всі чорнові та чистові переходи до відрізки деталі. Обточування кінця вала під різьбу здійснюється за допомогою люнетної тримачки, що зменшує вібрацію та віджим прутка під час обробки.

На рис.7.5.2.1 наведено налагоджування револьверного верстата для обробки вала із каліброваного прутка.

Рис.7.5.2.1. Технологічна схема валів на токарно-револьверному верстаті:

ІІ – підрізання торця; ІІІ – обточування кінця вала під різьбу; ІV – зняття фаски; V – нарізання різьби; VІ – відкріплення, подача до упора та закріплення прутка; VІІ – відрізка

Заготовки з прутка для ступеневих валів довжиною більше 120 мм обробляють у центрах за наступним маршрутом: почергове або одночасне фрезерування торців заготовки; зацентрування її з двох боків; попереднє обточування заготовки (з двох установ); чистове обточування; попереднє шліфування шийок; фрезерування шпоночних пазів або шліців; свердління отворів; нарізання різьб; термічна обробка; остаточне шліфування шийок.

У свою чергу, технологія обробки нежорстких валів ускладнюється через введення додаткових операцій проточування та шліфування шийки під люнет, а також проміжної правки у випадку, коли вона допускається технічними умовами. Похибка закономірно зменшується при кожному технологічному переході механічної обробки заготовки. Тому кількість переходів для обробки елементарної поверхні визначається точністю отримання заготовки та вимогами, що ставляться до готової деталі.

Биття посадочних шийок відносно базуючих усувають обробкою їх з одного встановлення заготовки. При виконанні більшості операцій за бази приймають центрові гнізда заготовки. Для порожнистих валів повинна бути забезпечена концентричність зовнішніх поверхонь відносно посадочних ділянок центрального отвору. Базування порожнистих валів виконують на центрові пробки або конічні фаски отвору. Для забезпечення паралельності шпоночних пазів або шліців відносно осі валів обробка повинна здійснюватися з установленням на центрах, у призмах або центруючих втулках при умові точної обробки базуючих шийок відносно осі центрових гнізд.

Масове та великосерійне виробництво операції фрезерування та зацентрування торців виконують двома варіантами.

Для валів більших розмірів застосовують фрезерувально-центрові напівавтомати, що обробляють заготовки діаметром до 125 мм та довжиною до 500 мм; фрезерувально-центрові напівавтомати барабанного типу, призначені для заготовок діаметром до 60 мм і довжиною до 825 мм. Для валів діаметром до 50 мм і довжиною до 525 мм фрезерування торців здійснюють на двобічних торцево-фрезерувальних автоматах, а центрування ‑ на двобічному центрувальному автоматі.

З метою забезпечення точності і шорсткості, що передбачені технічним стандартом, торці валів піддають однопрохідній обробці. Як приклад, розглянемо типову для серійного виробництва схему обробки торців на горизонтально-фрезерувальному верстаті з перекладанням заготовок (рис.7.5.2.2.).

Рис.7.5.2.2. Схема фрезерування торців двох заготовок

на горизонтально-фрезерувальному верстаті:

1 – установочні призми; 2 – затискаюча планка; 3 – оброблювані заготовки; 4 – упори; 5 – фреза

Після кожного ходу стола верстата із другої позиції знімається підрізана з двох боків заготовка, а інша перекладається у звільнену позицію. При цьому в першу позицію встановлюється нова заготовка для здійснення підрізки першого торця. Установлення для фрезерування торців виконують у призмах із фіксацією заготовки у поздовжньому напрямку базовим уступом, що розміщується по можливості посередині заготовки. У цьому випадку забезпечуються рівні припуски на обробку кожного торця та глибини центрових гнізд при виконанні фрезерування торців і зацентрування в одну операцію. При роздільному зацентруванні на двобічному верстаті за базу приймають також уступ або один з оброблених торців. Центрові гнізда виконують без або із запобіжним конусом для захисту від випадкових пошкоджень.

Чорнове і чистове обточування в масовому та великосерійному виробництві виконують на токарних багатошпиндельних вертикальних напівавтоматах, одношпиндельних багаторізцевих, а також токарних гідрокопіювальних напівавтоматах. У серійному та дрібносерійному виробництві для виконання аналогічних операцій механічної обробки застосовують токарні гідрокопіювальні напівавтомати, токарні верстати, обладнані гідрокопіювальними та звичайного типу супортами. Застосування гідрокопіювального супорта у порівнянні зі звичайними токарними верстатами дозволяє скоротити допоміжний час у 3‑4 рази, а штучний – у 2,5‑3 рази. Малий підготовчо-заключний час дозволяє їх використовувати при обробці партії у три ‑ чотири заготовки.

При побудові технологічного процесу механічної обробки доводиться робити вибір між обробкою на горизонтальному одношпиндельному багаторізцевому та гідрокопіювальному напівавтоматах. У порівнянні з обточуванням на звичайних токарних верстатах багаторізцеве у будь-якому випадку має переваги щодо витрат основного часу. Найбільш ефективною є побудова операцій зазначеного виду обробки за методом розподілу її довжини. При цьому кожна шийка вала обробляється за один прохід, і основний час визначається по різцю, що обробляє найдовшу ділянку вала.

Під час обробки на багаторізцевому напівавтоматі довжину ділянок, на яких працюють прохідні різці, слід по можливості встановлювати однаковою. Обробку довгих ступенів можна виконувати кількома різцями одночасно. Для багаторізцевого обточування найбільш доцільна така конструкція заготовки, коли її ступені розміщуються у зростаючому або спадаючому напрямку, від одного кінця до іншого (рис.7.5.2.3).

Водночас по продуктивності багаторізцеве обточування не завжди має переваги перед застосуванням гідрокопіювальних напівавтоматів. Це пояснюється великими витратами підготовчо-заключного часу та часу технічного обслуговування на багаторізцевих верстатах, а також підвищеною швидкістю різання на гідрокопіювальних верстатах.

Кількість різців лімітується жорсткістю заготовок, потужністю верстата та складністю конструкцій різцетримачів. Це обмежує застосування багаторізцевих напівавтоматів у масовому та серійному виробництві.

Серед переваг обточування на гідрокопіювальних напівавтоматах необхідно відмітити наступні. Унаслідок зменшення кількості різців і простоти встановлення копіра час для налагоджування та підналагоджування менший у 2‑3 рази і складає для налагоджування середньої складності 30‑35 хв. При чистовій обробці на гідрокопіювальних верстатах забезпечується більш висока точність. Крім того, висока чутливість слідкуючої системи забезпечує відповідність розмірів оброблюваної заготовки та копіра; вплив відтиснень у пружній системі незначний через малу кількість різців; виключаються неточності взаємного положення різців і нерівномірність їх зносу. Особливо доцільно застосовувати гідрокопіювальне обточування для валів нежорсткої конструкції та чистового точіння валів із довгими шийками, які через високі вимоги до шорсткості поверхонь не можна обробляти при багаторізцевих налаштовуваннях методом розподілу довжини.

Індивідуальне виготовлення вала здійснюється на звичайних токарних верстатах. Зацентрування великих валів виконують за розміткою, а обробку з кріпленням у патроні та установленням іншого кінця вала ‑ в люнеті. При цьому шийку під люнет обробляють, установлюючи вал у патроні з піджимом заднім центром.

Джерело: http://gendocs.ru/v35793/?cc=2&page=2