- Конструкции валов. Технические требования к валам.
- Материалы и методы получения заготовок валов.
- Способы установки валов на токарных станках, приспособления, их условное обозначение.
- Подготовка технологических баз валов. Типы центровых отверстий. Способы их обработки.
- Токарная обработка валов на многорезцовых токарных полуавтоматах.
- Токарная обработка валов на токарных гидрокопировальных полуавтоматах.
- Абразивные материалы. Характеристики шлифовальных кругов. Выбор шлифовальных кругов. Маркировка шлифовальных кругов.
- Твердость шлифовального круга
- Способы шлифования валов на кругло шлифовальных станках.
- Шлифование валов на торце шлифовальных станках.
- Шлифование валов на бесцентрово шлифовальных станках.
- Суперфиниширование валов.
- Обработка валов методами поверхностного пластического деформирования (ППД)Алмазноевыглаживание.
- Обкатываниеповерхностей шариками и роликами.
- Обработка шпоночных пазов на валах (Виды шпоночных пазов, их точность, инструменты, станки, кинематика процесса). Контроль шпоночных пазов.
Шпоры по ТОД(final). Конструкции валов. Технические требования к валам
 Скачать 4.23 Mb.
|
К валам относятся детали типа тел вращения у которых длина больше двух диаметров. L>2D Существуют различные конструкции валов:
 Технические требования к валам  d – поверхность под подшипник D – поверхность под зубчатое колесо Требования d – IT6 (0,6 класс точности) Ra= 0,63…1,25мкм d – IT5 (5,4 класс точности) Ra = 0,32…0,63мкм D – IT7…IT9 Ra = 1,25…2,5мкм T1 = 0,003…0,05мм T2 = 0,02мм T3 = 0,02…0,03мм
Для изготовлении валов используются конструкционные и легированные стали: закаливаемые и цементуемые. Закаливаемые: 35, 40, 40Х, 45, 45Х, 50. Цементуемые: 12ХН3А, 20ХН3А, 18ХГТ, 25ХГТ. Заготовки валов полученные штамповкой подвергают улучшению перед началом механической обработки (28…34HRC). Улучшение= закалка + высокий отпуск. Объемная термообработка для валов проводится сравнительно редко, как правило, для валов проводится закалка отдельных поверхностей с нагревомТВЧ. Для цементуемых сталей проводится проводят цементацию, закалку и низкий отпуск (52…55HRC) Метод получения заготовки для вала зависит от конструкции вала и типа производства ( V выпуска валов). В единичном и мелкосерийном производстве заготовки валов получают отрезкой из круглого проката. В условиях серийного и массового производства заготовки валов получают штамповкой на кривошипных горяча-штамповочных прессах(КГШП) или на горизонтально-ковочных машинах(ГКМ). В первом приближении если коэффициент использования металла повышается хотя бы на 5% то целесообразно перейти от заготовки из проката к штамповке.  Если разность соседних диаметров вала превышает 10мм, то целесообразно заготовку получать штамповкой.
На станках валы могут быть установлены следующими способами:
 Для закрепления больших заготовок используют патроны с обратными кулачками. 
L/d>5  Поводковые устройства предназначены для передачи вращения от шпинделя на вал. В качестве таких устройств используют хомутики и поводковые патроны. L/d > 10  Некоторые модели токарных станков имеют передний плавающий центр. Такой центр может смещаться в осевом направлении под действием силы закрепления или набора тарельчатых пружин в шпинделе. 
Основные конструкторские базы валов подшипниковые поверхности на токарных и шлифовальных операциях не могут быть использованы в качестве технологических баз. Поэтому для выполнения таких операций используют центровые отверстия. Существуют следующие виды центровых отверстий:
 Такая форма отверстий применяется в том случае если после обработки дет в нем нет необходимости. Номинальным диаметром центрового отверстия выбирают d. Он выбирается по ГОСТ в зависимости от диаметра D: 2 или 2,5 
Для тяжелых валов 
 Форму В применяют в том случае если необходимо сохранить центровое отверстие. Конус β=120° предохраняет основной конус от забоин.
 Форма R применяется при обработке особо точных валов. Допускает небольшое относительное смещение переднего и заднего центра.
 Форму F применяют в том случае, если вал необходимо хранит, транспортировать в вертикальном положении. А также при термической обработке вала. Способы обработки центровых отверстий В серийном и массовом производстве центровые отверстия обрабатываются на специальных фрезерно-центровальных станках моделей МР-71, МР-73, МР-75, МР-77, М-78. На этих станках последовательно обрабатываются(фрезеруются) 2 торца вала и 2 центровых отверстий(а) А)  б) При токарной обработке, где действуют большие силы действия обычно происходит разбивка центровых отверстий. Поэтому после термической обработки (если она проводится) в тех процесс вводится операция правки центровых отверстий. Правке подвергается только конусная часть центрового отверстия. Если вал не закаленный то для такой операции используют обычные конусные зенковки. Если вал термически обработан то используют пальцевые конусные шлифовальные круги или твердосплавные зенковки(б)
В крупносерийном и массовом производстве черновую токарную обработку валов выполнят на токарных многорезцовых полуавтоматах 1А720, 1А730. Станок имеет 2 суппорта, передний (продольный) и задний (поперечный). В переднем суппорте устанавливают резцы для продольного точения цилиндрический поверхностей вала. Суппорт имеет только продольную подачу. В поперечном суппорте устанавливают резцы для точения торцовых поверхностей, канавок и фасок. Суппорт имеет только поперечную подачу.  Для универсальных токарных станков   Для многорезцового   В одной инструментальной наладке таких станков может быть установлено до 15 – 20 резцов. Их наладка достигает 3 – 4 часа. Достигаемая точность 11 – 12 квалитет точности. Относительно невысокая точность обработки объясняется тем что на деталь действуют большие суммарные силы резания.
В крупносерийном и массовом производстве чистовую обработку валов выполняют на токарных гидрокопировальных полуавтоматах моделей 1712, 1722, 132А. Станок имеет 2 суппорта. Верхний (копировальный) и нижний (поперечный). В копировальном суппорте установлен 1 резец. Он перемещается в соответствии с профилем копира и предназначен для продольного точения цилиндрических поверхностей. Токарную обработку валов на гидрокопировальных станках можно выполнять за 1, 2, 3 и 4 рабочих хода. Для этого в станке имеется копиродержатель в котором могут быть установлены 4 копира. Копиродержатель автоматически поворачиваемся на 90° после каждого рабочего хода капировального суппорта.  Точность обрабатываемой детали составляет IT10…IT9.
Существует 2 группы абразивного материала:
К естественным относятся: гранит, алмаз, наждак, полевой шпат, пемза и т.д. Для изготовления шлиф кругов используются искусственные абразивные материалы. Электрокорунды – основной составляющей его оксид алюминия (Al2O3) Электрокорунд белый – 95 – 96% Al2O3 Моно корунд – 97 – 98% Al2O3. Шлифовальные круги изготовленные на основе электрокорундов применяются для шлифования закаленных и незакаленных сталей и инструментальных сталей. Карбид кремния (SiC) Применяется карбил кремния зеленый КЗ и карбид кремния черный КЧ. КЗ имеет меньше примесей по сравнению с КЧ. Он применяется для шлифования и заточки твердых сплавов. КЧ – является более хрупким материалом и применяется для шлифования материалов с низким пределом прочности: чугунов, алюминиевых и медных сплавов. Кубический нитрид бора(B3N) Обладает высокой твердостью, применяется для изготовления абразивных порошков. Алмаз синтетический Применяется для тонких доводочных операций. Зернистость шлиф кругов. Стандартом установлены следующие зернистости кругов: 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 125, 160, 200. Зернистость шлиф круга выбирают в зависимости от шероховатости обрабатываемой поверхности. Связка шлиф круга. Наиболее распространены следующие виды связок шлиф кругов:
Для изготовления кругов применяется К5, К6, К7 формы ПП (плоский прямой)
В основном изготавливают отрезные круги
Применяется для изготовления отрезных кругов и кругов для полирования сложных поверхностей. Структура круга Структура круга определяет относительный объем абразивного круга, в общем объеме круга.  Всего 12 структур. Твердость шлифовального круга Стандартом установлено 7 групп твердости кругов.
Мягкие круги при шлифовании быстро изнашиваются, а твердые круги быстро засаливаются. Поэтому мягкие стали шлифуют твердыми кругами, а твердые(закаленные) шлифуют мягкими кругами. В зависимости от точности геометрических размеров и точности расположения поверхности круга, стандартом установлены 3 класса точности круга: АА, А, Б. Стандартом также установлены 4 класса не уравновешенности шлиф кругов. Класс неуравновешенности определяется величиной допустимого дисбаланса круга:1, 2, 3, 4. Перед установкой на станок все шлиф круги проходят балансировку.  Шлиф круг: ПП 600х305х63 14А20СТ1 10 К5 1кл А ГОСТ2424-83 ПП – форма круга. 600 – диаметр D 305 – диаметр d 63 – высота В 14А – абразивный материал 20 – зернистость СТ1 – твердость круга 10 – структура круга К5 – связка 1кл – класс точности балансировки А – класс точности изготовления круга.
Различают следующие виды шлифования:
Шлифование валов выполняют на кругло шлифовальных станках следующим образом:
     Процесс шлифование заканчивается выхаживанием. Это значит что радиальная подача выключается а шлифование продолжается.
   
При силовом шлифовании весь припуск снимают за один рабочий ход. При этом часть круга имеет конусную поверхность. 
Шлифование валов применяют в то случае если необходимо обеспечить минимальный допуск торцового биения относительно прилегающей цилиндрической поверхности.  
Шлифование валов может выполнятся на проход, до упора, или с радиальной подачей. На таких станках вал базируется по неподвижному ножу. Вращение валу передается от ведущего круга. Ось детали обычно находится выше линии центров ведущего и шлифовального круга.   Если деталь имеет разные диаметры (буртики) то в этом случае используют шлифование до упора.  Профильные валы не большой длинны можно шлифовать с радиальной подачей при этом оба круга должны иметь профиль обрабатываемой детали. Ось ведущего круга параллельна оси шлиф круга. 
Притирка является финишной операцией, которая выполняется после шлифования. Инструментом является притир. По форме он повторяет профиль сопряженной детали и изготавливается из чугуна, бронзы, или меди. Рабочая поверхность притира шаржируют абразивными микропорошками из корунда, окиси железа, окиси хрома, и т.д. Шаржирование – это внедрение абразивных зерен в притир. Зернистость порошков от 3 до 8 мкм. Для ускорения процесса в зону контакта притира и детали подают абразивные пасты. Обычно такие пасты содержат химически-активные вещества(ХАВ). Эти вещества создают окисную пленку на поверхности детали, которая легко удаляется абразивными зернами. Шероховатость получается Ra=0,01 – 0,12мкм и точность IT3 – IT5.  При обработке деталь вращается, а притир постепенно сжимается болтом 4 и перемещается вдоль оси детали. На практике очень часто применяют притирку «по месту» - это значит, что притирают 2 сопряженные детали
Суперфиниш (тонкая доводка) применяется для финишной обработки закаленных деталей. Инструментом является специальная головка, в которой закреплены мелкозернистые бруски (с зернистостью 3 – 10мкм). Головка не является жестким инструментом, поэтому она как правило не исправляет погрешности формы детали. При суперфинише обычно создают несколько рабочих движений (не менее 3): вращение детали, возвратно-поступательное движение головки, колебательное движение головки. Суперфиниш основан на принципе «неповторяющегося следа»  Точность IT3 – IT5. Шероховатость Ra= 0,12 – 0,1мкм. Суперфиниш требует обильного применения СОЖ. В качестве которого применяется керосин с добавлением масла (25%масла).
Полирование является отделочным видом обработки, которую применяет с целью уменьшения шероховатости или предания декоративного вида деталям. Полирование не изменяет размеров деталей и специальный припуск для него не предусматривается. Съем металла производится в пределах шероховатости полученной на предыдущей операции. Полирование выполняют специальными полировочными эластичными кругами. Такие круги изготавливаются из войлока, ткани, листков абразивной шкурки или на вулканитовой основе. Полирование может выполнять абразивными лентами. Войлочные и тканевые круги пропитывают специальными абразивными пастами, изготовленные на основе окиси хрома, окиси железа и т.д. Полирование можно выполнять с использованием пасты ГОИ (зеленого цвета).  Результатом полирования является появление блеска на поверхности детали. Шероховатость составляет Ra = 0,012 – 0,1мкм.
Алмазноевыглаживание относится к методам ППД. При этом методе инструмент (алмазный выглаживатель) скользит по поверхности вращающегося вала. В результате этого уменьшается шероховатость поверхности, повышается микро твёрдость, увеличивается износостойкость и усталостная прочность. Инструментом является алмазныйвыглаживатель представляющий собой зерно алмаза в специальной оправке.  Алмаз обладает исключительно высокой твердостью, малым коэффициентом трения по стальным деталям, и хорошим коэффициентом теплопроводностью. Следовательновыглаживанием можно обработать как закаленные, так и незакаленные стали. Алмазныевыглаживатели могут иметь жесткое и упругое закрепление. Инструмент с жестким закреплением можно использовать при отсутствии радиального биения шпинделя станка. 
Обкатывание валов позволяет деформировать поверхностный слой детали. В результате этого повышается микро твёрдость, износостойкость и уменьшается шероховатость поверхности. Обычно достигается шероховатость Ra = 0,32….2мкм и точность обработки IT7 – IT10. Обкатывание шариками и роликами может заменить процессы полирование и шлифование. Обычно такая операция выполняется на токарных станках.  Шарики и ролики установлены свободно в оправках. Свое вращение они получают от вала (как у фрикционной передачи). Одним из важнейших параметров процесса является усилие деформирования Р. Конструкция инструмента позволяет регулировать это усилие. Деформация при этом способе происходит в условиях трения, качения.
  |
