73841

Процессы обработки деталей «круглые стержни»

Лекция

Производство и промышленные технологии

В зависимости от типа производства операцию производят: в единичном производстве подрезку торцов и центрование выполняют на универсальных токарных станках последовательно за два установа; в серийном производстве подрезку торцов выполняют раздельно от центрования на продольнофрезерных или горизонтальнофрезерных станках а центрование на одностороннем или двустороннем центровальном станке. В зависимости от типа производства операцию выполняют: в единичном производстве на токарновинторезных станках; в мелкосерийном на...

Русский

2014-12-21

58.5 KB

0 чел.

М Лекция №14  Страница 8

Лекция №14

Тема 2. Процессы обработки деталей «круглые стержни»

Общие сведения. К этому классу относятся валы и оси (гладкие, ступенчатые и пустотелые), валы с фасонными частями (кулачками, шлицами, зубчатыми венцами, фланцами), штоки, круглые тяги, обработанные трубы и т.п.

1. Технологические задачи

Точность размеров. Точными поверхностями валов являются, как правило, его опорные шейки, поверхности под детали, передающие крутящий момент. Обычно они выполняются по 6...7-му квалитетам.

Точность формы. Наиболее точно регламентируется форма в про-дольном и поперечном сечениях у опорных шеек под подшипники качения. Отклонения от круглости и профиля в продольном сечении не должны превышать 0,25...0,5 допуска на диаметр в зависимости от типа и класса точности подшипника.

Точность взаимного расположения поверхностей. Для большинства валов главным является обеспечение соосности рабочих поверхностей, а также перпендикулярности рабочих торцов базовым поверхностям. Как правило, эти величины выбираются по V...VII степеням точности.

Качество поверхностного слоя. Шероховатость базовых поверхностей обычно составляет Ra=3,2...0,4 мкм, рабочих торцов Ra=3,2...1,6 мкм, остальных несоответственных поверхностей Ra = 12,5...6,3 мкм. Валы могут быть сырыми и термообработанными. Твердость поверхностных слоев, способ термообработки могут быть весьма разнообразными в зависимости от конструктивного назначения валов. Если значение твердости не превышает НВ 200...230, то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твердость их рабочих поверхностей. Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твердость HRCЭ 48...55. Поверхности валов из низкоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7... 1.5 мм с последующей закал-кой и отпуском. Таким способом можно достичь твердости HRCЭ55...60..

Наличие остаточных напряжений в поверхностных слоях и их знак регламентируются редко и в основном для очень ответственных валов.

2. Материалы и заготовки валов

Валы в основном изготовляют из конструкционных и легированных сталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений, а также повышенной износостойкости. Этим требованиям, в определенной степени, отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Г, 40ХН и др. Достаточно редко валы отливают из чугуна.

Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, ее материалов, размера и конфигурации, а также от характера производства. Заготовки получают отрезкой от горячекатаных или холоднотянутых нормальных прутков и непосредственно подвергают механической обработке.

На машиностроительные заводы прокат поступает с заметными отклонениями от прямолинейности оси. Для устранения кривизны прутки перед резкой подвергают правке. Для этой цели служат правильно-калибровочные станки. Нарезанные заготовки перед началом обработки, а иногда и в процессе дальнейшей обработки также приходится подвергать правке. Такую правку обычно проводят на прессах.

Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также при изготовлении валов с небольшим количеством ступеней и незначительными перепадами их диаметров.

В производстве с более значительным масштабом выпуска, а также при изготовлении валов более сложной конфигурации с большим количеством ступеней, значительно различающихся по диаметру, заготовки целесообразно получать методом пластической деформации. Эти методы (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка) позволяют получать заготовки по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали, что значительно повышает производительность механической обработки и снижает металлоемкость изделия.

Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учетом технико-экономической целесообразности. С увеличением масштабов выпуска особое значение приобретают эффективность использования металлов и сокращение трудоемкости механической обработки. Поэтому в крупносерийном и массовом производстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металлов от 0,7 и выше (отношение массы детали к норме расхода металла), доходящего в отдельных случаях до 0,95.

Полые валы несообразно изготавливать из труб.

3. Основные схемы базирования

Основными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно, особенно при условии сохранения единства баз. Поэтому при большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на постоянных базах с установкой его в центрах.

Для исключения погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве технологической базы использовать торец заготовки. С этой целью заготовку устанавливают на плавающий передний центр.

Использование центров в качестве установочных элементов предусматривает применение того или иного поводкового устройства, пере-дающего крутящий момент заготовке. Такими устройствами являются поводковые патроны, хомутики и т. п.

4. Типовые маршруты изготовления валов

Рассмотрим основные операции механической обработки для из-готовления вала с типовыми конструктивными элементами и требованиями к ним .

005 Заготовительная.

Для заготовок из проката: рубка прутка на прессе или обрезка прутка на фрезерно-отрезном или другом станке. Для заготовок, получаемых методом пластического деформирования,— штамповать или ковать заготовку.

010 Правильная (применяется для проката).

Правка заготовки на прессе. В массовом производстве может про-изводиться до отрезки заготовки. В этом случае правится весь пруток на правильно-калибровочном станке.

015 Термическая.

Улучшение, нормализация.

020 Подготовка технологических баз.

Обработка торцов и сверление центровых отверстий. В зависимости от типа производства операцию производят:

— в единичном производстве (подрезку торцов и центрование выполняют на универсальных токарных станках последовательно за два установа);

—   в серийном производстве (подрезку торцов выполняют раздельно от центрования на продольно-фрезерных или горизонтально-фрезерных станках, а центрование — на одностороннем или двустороннем центровальном станке).  Могут применяться фрезерно-центровальные полуавтоматы последовательного действия с установкой заготовки по наружному диаметру в призмы и базированием в осевом направлении по упору ;

—   в  массовом  производстве   (применяют фрезерно-центровальные станки барабанного типа, которые одновременно фрезеруют и центруют две заготовки без съема их со станка). Форму и размеры центровых отверстий назначают в соответствии с их технологическими функциями по стандарту.

Для нежестких валов (отношение длины к диаметру более 12) обработка шеек под люнеты.

025 Токарная (черновая).

Выполняется за два установа на одной операции или каждый установ выносится как отдельная операция. Производится точение наружных поверхностей (с припуском под чистовое точение и шлифование) и канавок. Это обеспечивает получение точности 1Т12, шероховатости Ra 6,3. В зависимости от типа производства операцию выполняют:

—   в единичном производстве на токарно-винторезных станках;

— в мелкосерийном — на универсальных токарных станках с гидросуппортами и станках с ЧПУ;

—   в серийном — на копировальных токарных станках, горизонтальных многорезцовых, вертикальных одношпиндельных полуавтоматах и станках с ЧПУ;

— в крупносерийном и массовом — на многошпиндельных многорезцовых полуавтоматах; мелкие валы могут обрабатываться на то-карных автоматах.

030 Токарная (чистовая).

Аналогичная приведенной выше. Производится чистовое точение шеек (с припуском под шлифование). Обеспечивается точность 1Т11...10, шероховатость RаЗ,2.

035 Фрезерная.

Фрезерование шпоночных канавок, шлицев, зубьев, всевозможных лысок.

Шпоночные пазы в зависимости от конструкции обрабатываются либо дисковой фрезой (если паз сквозной) на горизонтально-фрезерных станках, либо пальцевой фрезой (если паз глухой) на вертикально-фрезерных станках. В серийном и массовом производствах для получения глухих шпоночных пазов применяют шпоночно-фрезерные полуавтоматы, работающие «маятниковым» методом.

Шлицевые поверхности на валах чаще всего получают методом обкатывания червячной фрезой на шлицефрезерных или зубофрезерных станках. При диаметре шейки вала более 80 мм шлицы фрезеруют за два рабочих хода.

040 Сверлильная.

Сверление всевозможных отверстий.

045 Резьбонарезная.

На закаливаемых шейках резьбу изготавливают до термообработки. Если вал не подвергается закалке, то резьбу нарезают после окончательного шлифования шеек (для предохранения резьбы от повреждений). Мелкие резьбы у термообрабатываемых валов получают сразу на резьбошлифовальных станках. Внутренние резьбы нарезают машинными метчиками на сверлильных, револьверных и резьбонарезных станках в зависимости от типа производств. Наружные резьбы нарезают в:

—   единичном и мелкосерийном производствах на токарно-вин-торезных станках плашками, резьбовыми резцами или гребенками;

—   мелкосерийном и серийном производствах резьбы не выше 7-й степени точности нарезают плашками, а резьбы 6-й степени точности —

резьбонарезными   головками   на револьверных и болторезных станках;

—   крупносерийном и массовом производствах — гребенчатой фрезой на резьбо-фрезерных станках или накатыванием.

050 Термическая.

Закалка объемная или местная, согласно чертежу детали.

055 Исправление центров (центрошлифовальная).

Перед шлифованием шеек вала центровые отверстия, которые являются технологической базой, подвергают исправлению путем шлифования конусным кругом на центрошлифовальном станке за два установа

060 Шлифовальная.

Шейки вала шлифуют на круглошлифовальных или бесцентро-шлифовальных станках. Шлицы шлифуются в зависимости от центрирования по:

—   наружной поверхности — наружное шлифование на круглош-лифовальных станках и шлифование боковых поверхностей на шли-цешлифовальном полуавтомате одновременно двумя кругами и делением;

—   поверхности внутреннего диаметра — шлифование боковых поверхностей шлицев и шлифование внутренних поверхностей по диаметру либо профильным кругом одновременно, либо в две операции.

065 Моечная.

Промывка деталей на моечной машине.

070 Контрольная.

  1.  несение антикоррозионного покрытия.

5. Обработка шпинделей

Наиболее сложными и точными ступенчатыми деталями класса «круглые стержни» являются шпиндели металлорежущих станков, в особенности пустотелые с точными внутренними поверхностями.

Последовательность обработки шпинделей и применяемое оборудование следующее:

  1.  Подрезают торцы заготовок и делают центровые отверстия.
  2.  Наружные поверхности обрабатывают начерно на токарных универсальном, многорезцовом, гидрокопировальном станках или станках с ЧПУ. Припуск на последующую обработку составляет 2-2,5 мм на сторону.
  3.  Осевое отверстие обрабатывают начерно на станках для глубокого сверления.

Если разница в диаметрах ступеней небольшая и нет буртиков большого диаметра, можно изготавливать шпиндель из толстостенной трубы. При этом значительно уменьшается трудоемкость обработки и повышается коэффициент использования металла.

  1.  После черновой обработки на обработанных поверхностях образуется упрочненный слой (наклеп), вызывающий большие внутренние напряжения в металле. Поэтому производят отжиг деталей.
  2.  После ТО заготовка может несколько деформироваться. Места, требующие правки, определяют с помощью индикаторов при вращении заготовки в приспособлении. Правку делают на гидропрессе.
  3.  Чистовую обработку осевого отверстия выполняют на токарном станке с люнетом для снятия окалины и для получения центровых фасок, которые будут служить базой при дальнейшей обработке.
  4.  Обтачивают начисто наружные поверхности на токарных, многорезцовых токарных или гидрокопировальных станках, при установке заготовки на центровых фасках. Припуск на последующую обработку составляет 0,3-0,4 мм на сторону.
  5.  Обрабатывают начисто посадочные цилиндрические или конические отверстия на токарных станках с люнетом при наличии таких отверстий на концах шпинделя.
  6.  Чтобы получить твердый износоустойчивый поверхностей слой на поверхностях  скольжения деталей из малоуглеродистых сталей их  цементируют.

Для деталей из закаливаемых сталей (45, 40Х) шейки шпинделя нагревают ТВЧ и закаливают при охлаждении жидкостью.

  1.  После цементации до закалки снимают с мест, не подлежащих закалке, припуск 3-4 мм на токарном станке.
  2.  Пока зацементированные поверхности не закалены, необходимо сделать шпоночные канавки на шпоночно-фрезерных или вертикально-фрезерных станках.
  3.  Во фланце шпинделя обрабатывают отверстия, устанавливая его на призму на шейке. Накладной кондуктор устанавливают по фланцу.
  4.  Закалку шеек и конусной части предпочтительно делать при нагреве ТВЧ. Нагревают их при медленном вращении шпинделя.
  5.  После закалки возможны повторные деформации шпинделя.  Перед отделочными операциями необходима еще одна проверка заготовки на центрах, правка и тщательная зачистка центровых фасок.
  6.  Нарезают резьбы на концах шпинделя на точных токарных станках; окончательный проход выполняют дисковым резьбовым резцом. На окончательную обработку резьбы переднего конца шпинделя оставляют припуск 0,1-0,2 мм на сторону.
  7.  Отделывают опорные шейки на универсальных или круглошлифовальных станках с последующей притиркой или суперфинишированием специальными головками.
  8.  Резьба на переднем конце шпинделя должна быть строго соосна с его осью. Поэтому окончательно снимают припуск, доводя средний диаметр резьбы до чертежного размера.
  9.  Отделочную обработку внутреннего конуса выполняют на внутришлифовальном станке, устанавливая шпиндель в специальном приспособлении по отделанным шейкам.

Шпиндели после обработки необходимо транспортировать и хранить на складе готовых изделий в специальной таре в вертикальном положении.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68889. Види проектування 90.5 KB
  Лінія горизонту і точка сходу є особливістю зображення і реально не існують в тривимірному просторі. Проте наше завдання отримати картину тривимірного зображення, тобто двомірну тверду копію (на екрані, на папері). Очевидно, що картина залежатиме від положення ока.
68890. Управління палітрою 65.5 KB
  Стандартний драйвер egavga.bgi використовує RGBI - систему роботи з кольором (Red,green,blue,intensity). На базі трьох кольорів шляхом їх змішування і установки низької або високої яскравості свічення формується апаратно зумовлена палітра.
68891. Виведення тексту 46.5 KB
  Виведення тексту на екран в графічному режимі має ряд відмінностей від подібних дій в текстовому режимі. Відмінність полягає в тому, що всі дії проводяться тільки із строковими константами і змінними, числова ж інформація повинна заздалегідь перетворюватися в строкову (процедура Str).
68893. Дочерние окна. Общие сведения 68 KB
  Все сообщения приложению фактически обрабатывались оконной процедурой этого самого единственного окна. Предположим что на окно положили какой-либо объект обладающий совокупностью функций и особенностей отображения внутри вашего окна. Они получили название Дочерние окна управления.
68894. Ресурсы. Способы хранения данных программы 78 KB
  Общие сведения о файле ресурсов В большинство программ для Windows включаются пользовательские значки которые Windows выводит на экран в левом верхнем углу строки заголовка окна приложения. Кроме этого Windows выводит на экран значок программы в списках программ меню...
68895. Ресурсы (меню) 82 KB
  Вы просто определяете структуру меню в вашем описании ресурсов и присваиваете каждому пункту меню уникальный идентификатор. Вы определяете имя меню в структуре класса окна. Когда пользователь выбирает пункт меню.
68896. Ресурсы (быстрые клавиши) 48 KB
  Чаще всего быстрые клавиши используются в программах для дублирования действий обычных опций меню. Однако быстрые клавиши могут выполнять и такие функции которых нет в меню. Например в некоторых программах для Windows имеется меню Edit которое включает в себя опцию Delete...
68897. Многозадачность и многопоточность 61 KB
  Многозадачность (multitasking) – это способность операционной системы выполнять несколько программ одновременно. В основе реализации этого принципа на персональных ЭВМ лежит использование операционной системой аппаратного таймера для выделения отрезков времени (time sliced) для каждого из одновременно выполняемых процессов.