Ткачёв А.Г., Шубин И.Н. - Технология машиностроения (1043154), страница 12
Текст из файла (страница 12)
39. Эскиз валаНекоторые требования к технологичности валов. К технологичности валов предъявляются некоторыеспецифические требования.1. Перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными. Это позволяет уменьшить объём механической обработки при их изготовлении и сократить отходы металла. По этой причине конструкциявала с канавками и пружинными кольцами более технологична конструкции вала с буртами.2. Длины ступеней валов желательно проектировать равными или кратными длине короткой ступени, если токарная обработка валов будет осуществляться на многорезцовых станках.
Такая конструкция позволяетупростить настройку резцов и сократить их холостые перемещения.3. Шлицевые и резьбовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки на валу необходимо задавать одной ширины, что позволит прорезать иходним резцом.4. Валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий резко снижает технологичность вала. В таких случаях принято удлинять заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.3.3.2.
МАТЕРИАЛЫ И ЗАГОТОВКИ ВАЛОВВалы, в основном, изготовляют из конструкционных и легированных сталей, к которым предъявляютсятребования высокой прочности, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений, а также повышенной износостойкости. Этим требованиям, в определённой степени, отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Г, 40ХН и др. Достаточно редко валы отливают из чугуна.В технических требованиях на изготовление валов, прежде всего, указываются твёрдость материала илинеобходимость соответствующей термической обработки. Если значение твёрдости не превышает НВ 200...230,то заготовки подвергают нормализации, отжигу или термически не обрабатывают. Для увеличения износостойкости валов повышают твёрдость их рабочих поверхностей.
Часто это достигается поверхностной закалкой токами высокой частоты, обеспечивающей твёрдость HRС 48...55. Поверхности валов из малоуглеродистых марок стали подвергают цементации на глубину 0,7...1,5 мм с последующей закалкой и отпуском. Таким способомможно достичь твёрдости НRС 55... 60.Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, её материалов,размера и конфигурации, а также от характера производства. Заготовки получают отрезкой от горячекатаныхили холоднотянутых нормальных прутков и непосредственно подвергают механической обработке.Прокат круглого сечения поступает на машиностроительные заводы в виде многометровых прутков, из которых в заготовительных цехах нарезаются заготовки необходимой длины.В наибольшей мере указанным требованиям отвечают отрезные круглопильные станки, применяемые всерийном и массовом производствах.
В качестве режущего инструмента в них применяются пильные диски,оснащённые сегментами из быстрорежущей стали. Таким диском можно разрезать прокат диаметром до 240 ммили пакет прутков меньшего диаметра. Торцы заготовок после отрезки имеют шероховатость Rа = 25 мкм.В мелкосерийном и единичном производствах применяются более простые, но менее производительныеотрезные ножовочные станки.
Тонкие ножовочные полотна дают узкий пропил, но вследствие малой жёсткостине обеспечивают высокой перпендикулярности торцов заготовок.Резка прутков и труб из высокотвёрдых, закалённых сталей наиболее эффективна на абразивно-отрезныхстанках, оснащённых тонкими, толщиной 3...6 мм абразивными кругами на бакелитовой или вулканитовойсвязках. Благодаря высокой скорости вращения, достигающей 80 м/с, круги быстро разрезают пруток, образуяровный срез с шероховатостью Rа = 3,1...6,3 мкм.
Во избежание пережога торцов зона резания обильно поливается охлаждающей жидкостью.В сравнении с перечисленными другие методы резки применяются реже. К ним относятся: резка на токарно-отрезных станках отрезными резцами, на фрезерных станках прорезными фрезами, резка фрикционнымипилами. Фрикционная пила представляет собой тонкий стальной диск, которому сообщается скорость вращения выше 100 м/с. В месте контакта с заготовкой выделяющаяся вследствие трения теплота расплавляет металлпрутка, что обеспечивает высокую производительность процесса. Однако оплавление торцов заготовок снижаетих качество.
К наиболее производительным методам относятся рубка прутков на прессах и резка ножницами.Существенным недостатком этих методов, ограничивающим их применение, является смятие концов заготовок.На машиностроительные заводы прокат поступает с заметными отклонениями от прямолинейности оси.Для устранения кривизны прутки перед резкой подвергают правке (рис.
40). Для этой цели служат правильнокалибровочные станки. Нарезанные заготовки перед началом обработки, а иногда и в процессе дальнейшей обработки также приходится подвергать правке. Такую правку обычно проводят на прессах.Рис. 40. Схема правильно-рихтовочного устройства станка:1 – пруток; 2 – роликЗаготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также приизготовлении валов с небольшим количеством ступеней и незначительными перепадами их диаметров.В производстве с более значительным масштабом выпуска, а также при изготовлении валов более сложнойконфигурации 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 размерамнаиболее близкие к готовой детали (рис. 41), что значительно повышает производительность механической обработки и снижает металлоёмкость изделия.Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учётом технико-экономической целесообразности.
С увеличением масштабов выпуска особое значение приобретают эффективность использования металлов и сокращение трудоёмкости 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 целесообразно изготавливать из труб.Рис. 41. Заготовки, полученные различными методами:а – штамповкой в штампах;б – штамповкой на горизонтально-ковочной машине;в – поперечно-винтовой прокаткой3.3.3.
ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯОсновными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек и торцы(рис. 42). Для установки заготовок используют патроны: 1) самоцентрирующиеся двух-, трёх- и четырёхкулачковые, 2) магнитные.
Часто за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоихторцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на постоянных базах сустановкой его в центрах. При этом может возникать погрешность базирования, влияющая на точность взаимного расположения шеек, равная величине несовпадения оси центровых отверстий и общей оси опорных шеек.Для исключения погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве технологической базы использовать торец заготовки.
Используются следующие центры:1) вращающиеся центры;2) плавающие центры;3) рифлёные центры;4) сферические центры;5) задний срезанный центр и т.д.Вид крепленийОбозначениеНа резьбовой оправкес наружной резьбойНа шлицевой оправкеНа цанговой оправкеРис. 42. Виды крепления валов и схематичное изображениеВид крепленийНа регулируемой опоре сосферической выпуклой поверхностьюВ пневматическом зажимес рифлёной поверхностьюВ неподвижном гладком центреОбозначениеВ рифлёном центреВ плавающем центреВо вращающемся центреВ обратном вращающемся центре срифлёной поверхностьюВ поводковом патронеС подвижным люнетомС неподвижным люнетомНа цилиндрической оправкеРис. 42.
ОкончаниеФорма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Существует несколько типов центровых отверстий, из которых для валов чаще всего применяются три (см. таблицу):ТаблицаЭскизОбозначениеНазначениеАбез предохранительного конусаИзделия, после обработки необходимость в центровыхотверстиях отпадаетБс предохранительнымконусомИзделия, в которыхцентровые отверстияявляются базой дляповторного или многократного использования, либо сохраняются в готовыхизделияхRс дугообразнымиобразующимиИзделия повышенной точностиРабочими участками являются конуса, которыми вал опирается на центры станка в процессе обработки.Цилиндрические участки диаметром d необходимы для предотвращения контакта вершин станочных центров сзаготовкой. При обработке крупных, тяжёлых валов применяют усиленные станочные центры с углом конуса75 или 90°.
С соответствующими углами конусов выполняют и центровые отверстия валов. Предохранительный конус с углом 120° позволяет избежать случайных забоин на рабочем конусе в процессе межоперационного транспортирования вала. Валы с предохранительными конусами более ремонтопригодны.Использование центров в качестве установочных элементов предусматривает применение того или иногоповодкового устройства, передающего крутящий момент заготовке. Такими устройствами являются поводковые патроны, хомутики и т.д. (рис. 43).Передача крутящего момента подаётся через палец-поводок (2), закрепленный в патроне (1), и хомутик (3),устанавливаемый на заготовке.Рис.
43. Схема поводкового патронаУстановка в цанговые патроны (подающие, зажимные) служит, как правило, для закрепления прутковогоматериала и инструмента с хвостовой частью. Установка в оправках (для полых валов) – жёстких, центрирующих (с постоянным диаметром) и разжимных. Различают также поводковые оправки:• жёсткие – конические, цилиндрические, поводковые.• разжимные – кулачковые, самозажимные, с гофрированными втулками и др.Основные способы установки валов приведены на рис. 44 – 47.Рис. 44. Установка валав патроне L/D < 4Рис. 45. Установка вала в патронеc поджимом задним центром L/D – 4…10Рис. 46. Установка вала в поводковом патроне и центрах L/D – 4…10а)б)Рис.
47. Виды люнетов:а – неподвижный; б – подвижныйПри установке и обработке длинных заготовок валов, осей, стержней в качестве дополнительной опоры,повышающей жёсткость технологической системы, применяют люнеты. Люнеты используют при обработкезаготовок с L/D > 12…15. Различают подвижные и неподвижные люнеты (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
