|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Технологические процессы обработки деталей класса «круглые стержни» (валов)Валы являются распространенными деталями машин, служащими для передачи крутящих моментов. Валы разделяются на гладкие и ступенчатые, сплошные и полые, тяжелые валы (массой более Iт), коленчатые. Ступенчатые валы могут быть с утолщением посередине или на концах. В тяжелом машиностроении применятся валы с фланцем. Полые валы – служат для облегчения веса и для размещения в них управляющих механизмов. На отдельных шейках вала могут располагаться шпоночные пазы, шипы, резьбовые элементы – для крепления деталей и передачи крутящих моментов. Некоторые шейки имеют бурты, конуса, поперечные отверстия и другие поверхности. По жесткости валы делятся на две группы: - жесткие валы, для которых отношение длины к среднему диаметру не более 15. - Нежесткие – при отношении
Материалы для изготовления валов: Валы выполняют из сталей 35, 40, 45 с . В некоторых случаях применяют легированные стали 40Х, 18Х КТ (хромоникелевые и др.) с . В последнее время стали применять валы из модифицированных и легированных чугунов, т.к. они хорошо гасят крутильные колебания.
Основные технические требования к изготовлению валов. 1) Требования к прочности. А) Диаметры посадочных шеек вала вычерчивают по 8-10 квалитету точности (иногда по 7 квалитету) с допуском в сотые доли мм. Шейки, которые не находятся в сопряжении – по 11 квалитету; Б) Овальность и конусообразность шеек не превышает 0.2..0.4 допуска на их диаметр; В) Допуск на взаимное расположение поверхностей вала (отклонение от соосности) – 0.01…0.02 мм; Г) Отклонение от прямолинейности (искривленность оси вала) –в пределах 0.03…0.05 мм на 1 м длины. Д) Радиальное биение посадочных шеек – не более 0.01…0.02 мм, осевое биение упорных торцев или уступов – не более 0.01 мм на наибольшем радиусе; Е) Допуск на длину валов широкий – 11-12 кв.точности; Ж) Точные элементы: шпоночные пазы, шлицы выполняют по 9 квалитету точности.
2) Требования к шероховатости обработанных поверхностей А) Шероховатость посадочных шеек Б) Шероховатость торцев и уступов 3) Требования к термообработке Посадочные шейки вала подвергают термообработке, обычно это – цементация. Для стали 45, стали 40 – применяют поверхностную закалку ТВЧ. Для валов из низкоуглеродистой стали в целях повышения твердости применяют газовую цементацию. При т.о. необходимо закаливать только поверхность вала (глубиной 1-1.5 мм) оставляя вязкой сердцевину. Твердость закаленных шеек должна быть НRC 50..60. 4) Требования к качеству материала. Материал валов должен быть проверен по структуре, качеству, хим. составу. Быстроходным валам предъявляются требования статической и динамической балансировки.
Заготовки для валов. В зависимости от формы вала применяют различные заготовки. Если вал гладкий, то необходимо брать калиброванный прокат, что облегчает технологию его изготовления. Если размеры вала не совпадает с сортаментом проката, то следует применять горячекатаный прокат (в единичном и мелкосерийном производстве) или поковки, полученные свободной ковкой или в прокатных станах. В серийном и массовом производстве заготовка должна быть более точной, по форме приближаться к форме готовой детали, с большим коэффициентом использования металла. Применяют штамповки, полученные в закрытых штампах на молотах, прессах и ГКИ. Для получения валов небольших размеров (до 25-40 мм) применяют метод электровысадки.
Валы до Ø25 мм можно получать холодной высадкой. Применяют также заготовки, полученные на ротационно-ковочных машинах; периодический прокат. (методы получения см.соответствующие лекции). В последнее время стали чаще применять литые валы из модифицированного чугуна (колен. валы). Заготовки валов приходят предварительную обработку. 1. Отжиг и нормализация (поковки и штамповки). 2. Очистка поверхностей вала с удалением окалины. 3. Выполнение правки нежестких валов. 4. Контроль валов, проверка их твердости.
Технология механической обработки валов в единичном и мелкосерийном производстве. Существует следующий маршрут обработки ступенчатых и гладких жестких валов в единичном производстве: 1. Поочередная или одновременная подрезка торцев вала. 2. Зацентровка (сверление центровых отверстий в торцах) с двух сторон. 3. Предварительная токарная обработка. 4. Чистовая токарная обработка. 5. Предварительное шлифование шеек. 6. Фрезерование шпоночных пазов и шлицев. 7. Сверление отверстий 8. Нарезание резьб. 9. Термическая обработка. 10. Окончательное шлифование шеек. 11. Операции отделочной обработки шеек (суперфиниширование, притирка). При обработке за базу принимаются центровые отверстия или точные шейки.
Дополнительная операция: если к валу предъявляются повышенные требования к точности, то перед окончательным шлифованием производят правку центровых гнезд (отверстий). Исправление производят притирами, или шлифованием. При обработке нежестких валов маршрут усложняется введением дополнительных операций точения и шлифованием. При обработке нежестких валов маршрут усложняется введением дополнительных операций точения и шлифования шейки под люнет, а также проведением нескольких операций промежуточной правки. Число переходов обработки каждой элементарной поверхности определяется точностью выполнения заготовки и требованиями чертежа детали. Токарная обработка выполняется на универсальных станках. При этом центровые гнезда обрабатываются центровочными сверлами или специальными зенкерами (после сверления). Шлифование шеек – обычно на кругло-шлифовальных станках методом продольной подачи. Окончательное шлифование отличается от предварительного только режимами и зернистостью кругов. Шпоночные пазы фрезеруют пальцевыми фрезами или более производительно – дисковой фрезой. Нарезание шлицев выполняют на шлицефрезерных станках червячной шлицевой фрезой. В настоящее время мелкие шлицы выполняют накаткой. Резьбы на шейках валов обрабатывают на токарных станках резьбами.
Обработка ступенчатых валов в массовом производстве. Маршрут обработки вала не меняется, но изменяется содержание операций. Подрезка торцев вала и зацентровка производится на фрезерно-центровальных станках (автоматах и полуавтоматах МГ-71, 73 Л98IM). При этом заготовка устанавливается в призмы с фиксацией в осевом направлении базовым уступом по упору. Этим достигается одинаковое снятие припуска с обоих торцев.
После фрезерования во второй позиции обрабатываются центровые отверстия центровочными сверлами. Для проведения токарных операций применяют чаще всего многорезцовые токарные полуавтоматы и кроме этого гидрокопировальные полуавтоматы (см. лекцию 4). Многошпиндельные токарные полуавтоматы (1283). За базу у заготовок используют также центровые гнезда. Схемы работы многорезцовых (I) и гидрокопировальных (2):
На многорезцовых станках выполняют почти все токарные операции за исключением нарезания резьбы. Обработка на гидрокопировальных станках позволяет достичь 9 квалитет точности (9 кв.) тогда как на многорезцовых станках получают (10-11 кв.).
Шлифование валов.
Цикл работы кругло-шлифовальных полуавтоматов (по методу врезания)
Обработка резьбы – в массовом производстве производится на резьбофрезерных полуавтоматах групповыми фрезами (см. лекцию 7). Шлицевые поверхности на валах обычно получают обкаткой червячной фрезой на шлицерезных или зуборезных станках.
Шпоночные пазы: дисковая фреза, если паз сквозной Торцевой (пальцевой) фрезой – глухой вал b – подача 0.2 … 0.3 мм
Обработка шпоночных канавок производится с применением многоместного приспособления. Ведут многоинструментную обработку: одновременно несколькими фрезами, установленными на одной оправке (см.лекцию 10, схема 2). Шпоночные канавки в массовом производстве стараются заменить шлицевыми соединениями, которые обрабатывают червячными шлицевыми фрезам, или накатывают шлицы. При сверлении отверстий применяют одно- и многошпиндельные ставки. Для получения точных отверстий обработку ведут по кондуктору.
Контроль валов Контроль валов выполняют в единичном и в массовом производстве. В единичном производстве диаметры проверяют микрометром, длину – штангенциркулем. Биение шеек измеряют при помощи индикаторной головки при установке вала в центрах или в призмах. Биение торцев также проверяется индикатором. В условии массового производства для контроля применяют специальные пневматические устройства (приспособления). Контроль может производиться так же по индикаторам, число которых равно числу контролируемых шеек. При пневматическом контроле о точности шеек вала судят по количеству воздуха, истекаемого через зазор между валом и контрольной отправкой. Овальности и конусность также проверяются с помощью пневматической системы или при установке вала в призму под углом 90о при вращении детали в призме индикатора будут показывать разность полуосей a и b, что и определяет овальность.
. Технологические процессы обработки корпусных деталей. Корпусные детали (КД) – являются основными (базовыми) деталями машин. Они служат для монтажа в них различных механизмов. По форме все КД можно разбить на призматические и фланцевые. КД призматического типа характеризуются наличием плоскостей больших размеров и основных отверстий, оси которых расположены параллельно или под углом. КД фланцевого типа имеют незначительные плоскости, которые являются торцевыми поверхностями основных отверстий, что предопределяет их обработку точением (например, статор радиально-поршневого насоса). Для КД характерно наличие базовых плоских поверхностей, точно обработанных (основных) отверстий, закоординированных между собой и относительно базовых плоскостей, а также систем крепежных и других отверстий. Большая часть КД выполняется цельными. Но могут быть детали и разъемного типа, имеющие две или три плоскости разъема.
Материал для изготовления КД. Чаще всего КД выполняют из серого чугуна. Так корпуса центробежных насосов, редукторов, картеров двигателей изготовляют из серого чугуна марок СЧ15, СЧ18, СЧ20. Блоки цилиндров, головки болтов двигателей – СЧ20 и СЧ25 и алюминиевых сплавов АЛ4, АЛ9. Корпуса высоконапорных насосов компрессоров – из чугуна повышенной прочности СЧ25, СЧ30. Корпуса паровых турбин, работающих при 250..400о С и высоком давлении получают литьём из стали 30Л. Реже применяют модифицированные и ковкие чугуны (в автостроении). КД, работающие в соприкосновении с агрессивной средой (кислотами, щелочами, морской водой) – из корозионно-стойких сталей 20Х13Л, 15Х25ТЛ, а также из литейной латуни Лц30А3. Применяют также нержавеющие и жаропрочные стали и сплавы (для турбостроения, атомной техники), магниевые сплавы МЛ3, МЛ5, МЛ15 (для авиастроения); медные сплавы (для судостроения); пластмассы и стеклопластики (для приборостроения).
Основные технические требования на изготовление КД При изготовлении КД уровень ТТ жестко связан с точностью монтируемых в них механизмов. 1. Диаметры основных отверстий под подшипники соответствуют IT6..IT11. Чаще всего – это 8 квалитет с шероховатостью Ra=2.5…0.16 мкм. 2. Допуск формы отверстий (овальность, конусность) для ответственных корпусов устанавливают в пределах 0.12..0.3 допуска на их диаметр. 3. Отклонение от соосности относительно общей оси отверстий под радиальные и радиально-упорные шариковые подшипники соответствует 6-ой степени точности (ГОСТ24643-81). Обычно оно не превышает половины поля допуска на диаметр меньшего отверстия (меньше 0.01 мм). 4. Допуск на межосевое расстояние отверстий под зубчатые передачи: (0.6..0.7)ТА, где ТА – допуск межосевого расстояния (меньше 0.01 мм). 5. Допуск на параллельность осей основных отверстий: (0.02..0.05) мм на 100 мм длины отверстия. 6. Отклонение от перпендикулярности торцовых поверхностей к осям основных отверстий 0.01..0.1 мм на 100 мм радиуса. Шероховатость эти поверхностей Ra=1.25..6.3 мкм. 7. Отклонения от прямолинейности и плоскостности плоскостей 0.01..0.1 мм на всей длине. Шероховатость Ra=0.63 мкм 8. Отклонения от параллельности или перпендикулярности плоскостей 0.01..0.1 на длине поверхности. 9. Точность выдерживания линейных размеров IT8..IT13 (0.1..0.25 мм)
Заготовки для КД Заготовки КД в подавляющем большинстве случаев получают литьем. Реже сваркой и резкой проката. Основным способом получения отливок является литье в песчаноглинистые формы, в кокиль, под давлением, литье в оболочковые формы, а для малых по размеру и массе деталей – литье по выплавляемым моделям. На отливки из черных и цветных металлов и сплавов ГОСТ 26645-85 устанавливает допуски размеров, формы, расположения поверхностей, а также допуски массы и припуски на обработку. Литье по выплавляемым моделям и в оболочковые формы используют для изготовления сложных корпусов с жесткими требованиями к точности и шероховатости необрабатываемых поверхностей. Сварные заготовки (из Ст3) применяют вместо литых для уменьшения их массы. Их стенки могут быть на 30..40% тоньше литых. Эти корпуса имеют простую форму. Отливки КД подвергают ТО (отжиг) для снятия остаточных напряжений, улучшения структуры и обрабатываемости.
Основные схемы базирования КД при обработке. В качестве технологических баз следует выбрать те поверхности детали, относительно которых задано наибольшее число других поверхностей. КД базируют, выдерживая принципы постоянства и совмещения баз. 1) Базирование по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям. Это наиболее распространенный способ базирования КД, особенно в массовом производстве.
Преимущества данной схемы: 1. Простота конструкции приспособления (плита с двумя штырями-пальцами). 2. Заготовка открыта для обработки со всех сторон. 3. Удобна при установке на приспособлениях-спутниках – в условиях автоматизированного производства.
Недостатки: 1. Трудность обеспечения высокой точности, т.к. заготовка устанавливается на пальцы с гарантированным зазором 0.02 мм. 2. Необходимо выбирать расстояние между установочными пальцами максимально возможным.
2) Базирование КД фланцевого типа.
3)
Недостатки: 1. Боковая и опорная поверхности заготовки закрыты, поэтому доступность режущего инструмента для обработки уменьшается. 2. Трудно выдержать принцип постоянства баз. 4) Базирование деталей станков
5) КД с небольшими по размеру или неудобно расположенными поверхностями, а так же сложной конфигурации, обрабатывают в приспособлениях-спутниках. При этом для базирования используют необработанные или искусственно созданные поверхности. 6) Базирование заготовок типа «тел вращения».
Технология механической обработки КД. Маршрут изготовления КД цельного типа состоит из следующих этапов. 1. Изготовление заготовки, чаще всего отливки. 2. Проведение гидравлических испытаний на гидроплотность Стенок заготовки (при необходимости, в зависимости от Т). 3. Устранение пористости и других неплотностей отливки путем пропитки бакелитовым лаком и другими способами (по мере необходимости). 4. Естественное или искусственное (предпочтительнее) старение заготовки – для снятия или уменьшения остаточных напряжений. Проводится не всегда и зависит от требований точности и жесткости заготовки. 5. Обработка технологических баз – в соответствии с принятой схемой базирования: совокупность плоскостей, плоскости и двух отверстий и т.п. 6. Обработка взаимосвязанных плоскостей. 7. Обработка взаимосвязанных основных отверстий. Обычно это растачивание. 8. Обработка крепежных и других мелких отверстий 9. Отделочная обработка плоскостей и основных отверстий (по по мере необходимости). В случае плоскостей это может быть чистовое фрезерований или шлифование, а для обработки отверстий применяют тонкое растачивание, или хонингование. 10. Отчистка, мойка и сушка детали. 11. Технический контроль размеров, формы и расположения поверхностей. 12. Отделка, грунтовка, окраска внутренних необработанных поверхностей.
Маршрут изготовления разъёмных КД содержит дополнительные этапы:
- Промежуточная сборка корпуса; - Совместная обработка (расточка) системы основных отверстий и их торцовых плоскостей.
Построение отдельных операций обработки. 1) Обработка плоскостей a) Для обработки длинных и узких поверхностей применяют строгание – самый простой способ обработки. При этом снимают большие припуски. b) Если плоскости широкие, но короткие, то применяют торцовое фрезерование. c) Если необходимо обработать сплошную по конфигурации поверхность, то применяют фрезерование набором фрез (на одной оправке) d) Если поверхности небольшие, то применяют шлифование по корке. Шлифование проводят сектором, на котором расположены сегменты. e) Для деталей фланцевого типа (имеющих ось вращения) применяют торцовое точение.
Для таких деталей выгодно применять торцовое точение, т.к. путь резца при обработке незначителен, время обработки мало.
В позиции I устанавливают заготовку; в позиции III снимают. Имеется столь большой длины, на котором располагается многоместное приспособление. Метод «перекладывания» заключается в том, что каждую заготовку переустанавливают последовательно в несколько положений так, чтобы сделать доступными для обработки поверхности, расположенные с разных сторон.
2) Расточные операции при обработке КД. Основные отверстия КД в единичном и мелкосерийном производстве обрабатывают на универсальных горизонтально-расточных станках, станках с ПУ расточно-фрезерной группы и многооперационных станках (обрабатывающих центрах). Точность межосевых расстояний обеспечивают обработкой с направлением и без направления инструмента. Точность обработки с направление инструмента достигают с помощью направляющих втулок кондуктора приспособления. Точность обработки без направления – обеспечивается перемещениями узлов станка по заданным координатам. При обработке отверстий с направлением инструмента по кондуктору достигается полная определенность положения заготовки и возможность получения заданных координат обрабатываемых деталей без выверки. При обработке без направления инструмента заготовка устанавливается на стол станка обработанной поверхность. При этом ее положение относительно шпинделя станка вверяют по рискам разметки. Перед растачиванием каждого следующего отверстия необходимо выполнять точный расчет заданного перемещения стола или шпинделя, или (при перпендикулярных осях отверстий) поворот стола. На станках с ПУ установочные перемещения частей станка на заданные координаты осей выполняют по программе. Обработку с исправлением инструмента выполняют с помощью мерных режущих инструментов (сверло, зенкер, развертка), резцов, установленных на оправах консольного типа, расточных головок и блоков (в серийном производстве). Резцовые??? направляются кондукторной втулкой, расположенной перед растачиваемым отверстием или за ним.
Для обработки отверстий большого диаметра или нескольких смежных отверстий применяют расточные скалки (борштанги) направленные двумя индукторными втулками. Борштанга соединяется со шпинделем станка шарнирно. Это исключает необходимости точного совмещения осей шпинделя и кондукторных втулок. Точность диаметров отверстий обеспечивается применением мерных инструментов или настройкой резцов в расточных станках на различный размер. Черновую и чистовую обработку выполняют при последовательном введении в работу расточных скалок, оснащенных соответствующими режущими инструментами. Окончательную обработку отверстий производят развертками насадного плавающего типа. Обычно применяют две развертки: предварительную и окончательную, т.к. при использовании одной развертки будет ограничена ее стойкость. При развертывании соосных ступенчатых отверстий применяют ступенчатую развертку: на одну скалку устанавливается несколько насадных разверток. Если нужно выполнить очень точную расточку, до нескольких мкм, то применяют координатно-расточные станки. 3) Сверление отверстий для крепежа в КД. В единичном производстве отверстия КД обычно обрабатывают на радиально-сверлишьных станках. Заготовка при обработке на них остается неподвижной. Если нужно сверлить отверстия с разных сторон, то КД ставится в поворотное приспособление. Это исключает перевертывания детали при переходе обработки с одной стороны на другую. В последнее время широко стали применяться обрабатывающие центры – специальные станки для обработки КД. На них выполняют все операции по обработке КД с одного установа детали. Обработка КД в массовом производстве. Здесь КД обрабатывают с установкой их в специальные приспособления, без разметки с использованием автоматического получения размеров. Поэтому возрастают требования к правильному выбору баз. Обычно обработка многоместная и многопозиционная. Маршруты обработки КД здесь строятся такие, как и в единичном производстве. Отличие только в том, что вместо операции разметки выполняют обработку базовых поверхностей. Рассмотрим содержание некоторых операций. 1) Операции обработки наружных плоскостей. а) в большинстве случаев плоскости КД обрабатывают методом торцового фрезерования на агрегатно-фрезерных, продольно-фрезерных и барабанно-фрезерных станках. Детали небольших размеров обрабатывают на вертикально-фрезерных станках.
Схема обработки на продольно-фрезерном станке:
Стол станка 3 имеет обычно большую длину; поэтому на нем может быть установлено несколько КД – 2. Продольно фрезерные станки имеют несколько фрезерных головок 1, что позволяет одновременно вести обработку большего числа плоскостей. Однако процесс обработки в этом случае прерывистый. Более производительна непрерывная обработка на барабнно-фрезерных или карусельно-фрезерных танках (см. лекцию 8).
Обрабатываемая деталь 2 устанавливается и снимается с барабана 1 на ходу, т.к. скорость вращения барабана невелика. При этом происходит перекрытие основного и вспомогательного времени на обработку. б) В последнее время в массовом производстве все шире применяется плоское протягивание плоскостей. Пример – обработка наружных плоскостей блока цилиндров. Это очень эффективный метод; применяется при большой программе выпуска деталей. Протягиванием затруднена обработка тонкостенных деталей. Кроме этих двух методов применяют еще обработку плоскостей методом плоского шлифования по корке (чаще всего применяют силовое шлифование) и торцовым точением, если плоскости являются торцовыми поверхностями. 2) Обработка отверстий в КД. В массовом производстве основные отверстия обрабатывают на многошпиндельных агрегатных станках при параллельных и параллельно-последовательных схемах построения операций, одновременно с нескольких сторон заготовки. Это обеспечивает высокую производительность обработки. Требуемое положение осей отверстий КД обеспечивается соответственно расположенными в агрегатных головках шпинделями. Каждый шпинель соединяется со своей расточной скалкой, направляемой кондукторными втулками расточного приспособления. Сверление и зенкерование выполняют при жестком соединении инструмента со шпинделем, а растачивание и развертывание – при плавающем. На агрегатно-расточных станках возможна обработка координированных отверстий и без направления инструмента. Заданное расстояние между осями КД обеспечивается соответствующим расположением шпинделей станка. Это определяет возрастающую роль шпиндельного узла станка в обеспечении заданной точности координатных осей отверстий.
Маршрут и схемы обработки отверстий такая же, как и в единичном производстве. Отличаются только типы режущих инструментов. Часто используют комбинирование инструмента. Применяются расточные многорезцовые головки. Их преимущества: 1. Увеличивается производительность обработки за счет увеличения подачи. 2. Выше точность обработки, т.к. уменьшаются упругие деформации технологической системы за счет уравновешивания сил резания на отдельных резцах в результате вращения расточных головок в разные стороны. 3. Незначительное время на наладку (установку и съём).
При сверлении отверстий и нарезании в них резьб используют агрегатные многошпиндельные и многосторонние станки. Нарезание резьбы часто выполняется твердосиловыми метчиками. Кроме того резьбу получают выдавливанием специальными накатниками. Стойкость этих накатников – 5…6 тысяч отверстий.
Технический контроль КД. У КД проверяется много размеров. Самыми точными поверхностями являются расточные отверстия. Для контроля применяют контрольные пробки, скалки, различные индикаторные стойки. В последнее время в производство широко внедряется пневматический контроль. С его помощью выявляют точность диаметральных размеров, погрешности формы (овальность, конусность и т.д.) Простым методом проверки соосности расточных отверстий является метод проверки эталонными скалками.
С помощью скалок (1) можно проверить также величину межосевого расстояния, параллельность осей отверстий между собой и относительно базовой плоскости.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.047 сек.) |