ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ШТАМПОВОЙ ОСНАСТКИ. Электронный учебник ТП КШО и ШО. Д. В. Терентьев основы технологии производства кузнечноштамповочного оборудования и штамповой оснастки электронный учебник
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
Заготовки для изготовления валов. В массовом и крупносерийном производстве заготовки валов штампуются в закрытых штампах. В серийном и мелкосерийном производстве часто используют прокат. Заготовки ступенчатых ва- лов можно изготовит на ротационно-ковочных машинах и на станах поперечно-винтовой прокатки. Для гладких валов применяют калиброванный прокат. Перед обработкой пруток правится, разрезается, торцуется и зацентро- вывается. 71 Виды обработки тел вращения (валов) и используемое оборудование. При обработке вала применяют различные виды точения: обдирочное точение, грубое точение, черновое точение (точность не более 11-го квалитета, шерохо- ватость R а = 12,5 мкм), чистовое точение (точность не более 9-го квалитета, шерохова- тость R а = 0,4 мкм), чистовое точение точное и тонкое (точность не более 6-го ква- литета, шероховатость R а = 0,2 мкм). Обработка валов производится на станках токарной группы, расточных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных, доводочных станках. Может производиться на станках оснащенных гидрокопи- ровальными устройствами, ЧПУ, на одно- и многошпиндельных ав- томатах и полуавтоматах и др. На перечисленных станках можно проводить: обтачивание цилиндрических, конических и фасонных поверх- ностей; растачивание цилиндрических, конических и фасонных поверх- ностей; протачивание, нарезание внешней резьбы; сверление, зенкерование, развертывание; разрезание, накатывание и др. Базирование валов при обработке. Валы закрепляют в 3-х и 4-х кулачковых патронах. Валы зна- чительной длины центрируют пинолью задней бабки. Нежесткие валы обеспечиваются дополнительной установкой в люнет. Тяже- лые валы устанавливают в 4-х кулачковый патрон или на план- шайбу карусельного станка. Обработка ведется на станках тяже- лой группы. Базирование валов при обработке непосредственно связано с технологией изготовления валов. Типовой технологический процесс изготовления вала можно представить в виде таблицы 6.1. Исходные данные – заготовка – горячекатаный прокат, длина 500…1000 мм. Маршрут обработки нежестких валов усложнен, так как до- полнительно на первых операциях протачиваются и шлифуются беговые дорожки для люнета. Кроме того вводится дополнитель- ная операция – правка. 72 За базы чаще всего используют центровые гнезда. Для об- работки полых валов центричность наружных поверхностей отно- сительно внутренних обеспечивается специальными фасонными Таблица 6.1 ТТП обработки двухстороннего шлицевого вала. № опера- ции Наименование операции Технологические базы Оборудование 1 Отрезание заго- товки от прутка Образующая по- верхность и торец прутка Дисковая пила 2 Фрезерование торцов и центров- ка Образующая по- верхность и торец Фрезерно- центровальный станок 3 Черновое точение с одной установки Центровые от- верстия и торец Токарный станок 4 Черновое точение со второй установ- ки – « – – « – 5 Чистовое точение с первой установки – « – – « – 6 Чистовое точение со второй установ- ки – « – – « – 7 Фрезерование шлицев с одной стороны Центровые от- верстия Шлицефрезерный (зубофрезерный) станок 8 Фрезерование шлицев со второй стороны – « – – « – 9 Сверление попе- речных отверстий под шплинты Образующая по- верхность и торец ступени Сверлильный ста- нок 10 Нарезание резьбы Центровые от- верстия Токарный станок или специальный резьбонарезной (резьбонакатной) 11 ТО – – 12 Правка – Пресс 13 Шлифование ше- Центровые от- Круглошлифоваль- 73 ек верстия ный станок 14 Шлифование шлицев Центровые от- верстия Шлицешлифоваль- ный станок 15 Контроль – Приспособления центрами (грибками). Параллельность шлицев валов достигается установкой в центрах. Чистовая обработка в призмах применятся при условии точной обработки базирующих шеек. Черновое и чистовое точение. Черновое точение ступенчатого вала можно проводить по нескольким схемам обработки, как показано на рисунке 6.1. Рис. 6.1. Схемы обработки ступенчатого вала. Первая схема – обрабатывается каждая ступень поочеред- но. Вторая схема – обработка ведется послойно, начиная с по- следней ступени. Третья схема комбинированная – сначала снимается слой металла, обеспечивающий окончательную обработку детали. При черновой обработке порядок обработки ступеней зави- сит от величины припуска, размера и длины ступеней, точности их изготовления (допуск δ на диаметр и длину), метода базирования, жесткости заготовки, методов измерения размеров. Наиболее рационален тот метод, где при выполнении технических условий обеспечивается меньшее время обработки. Многорезцовое обта- чивание, если допускает мощность станка и жесткость заготовки, всегда предпочтительнее однорезцовой. Точение на гидрокопировальных полуавтоматах имеет ряд преимуществ по сравнению с многорезцовым обтачиванием, по- скольку жесткость заготовки небольшая. При резании работает S n 74 один резец, точность заготовки обеспечивается наладкой станка. Время на наладку в 2-3 раза меньше. Основное достоинство в том, что один резец отжимает заготовку меньше чем несколько. Следо- вательно, точность выше. Силовое шлифование. С развитием машиностроения силовое шлифование нашло широкое применение для обработки шеек жестких ступенчатых ва- лов производимой на круглошлифовальных станках вместо много- резцового точения. Схема силового шлифования показана на ри- сунке 6.2. Рис. 6.2. Схема силового шлифования. Припуск на сторону от 2,5 до 3,0 мм. Для обработки ступен- чатых валов незначительной (небольшой) длины применяют мно- гокомпонентный, ступенчатый инструмент и обработку производят с поперечной подачей круга. Если вал жесткий, образующая детали получается вогнутой и ее поверхность принимает седловидную форму. Если жесткость станка ( j ) выше по сравнению с заготовкой, то образующая вала принимает выпуклую форму. Дополнительные виды обработки валов. Исходя из типового технологического процесса изготовления вала, можно выделить главные виды обработки и дополнитель- ные. К дополнительным видам относятся: фрезерование, шлице- фрезерование, сверление, нарезание резьбы и термическая обра- ботка. Фрезерование шпоночного паза. S n круга n заготовки 75 Фрезерование шпоночного паза производится на вертикаль- нофрезерном или универсальнофрезерном станке концевой шпо- ночной фрезой или на горизонтальнофрезерном станке дисковой шпоночной фрезой, в зависимости от конфигурации паза. Вал устанавливается шейками в центрах или на призмах. В крупносерийном или массовом производстве эта операция производится в многоместных приспособлениях. Обработка шлицевых поверхностей. Шлицевые поверхности обрабатываются на шлицефрезер- ных станках 5350, 5618А червячной фрезой за один проход, или при диаметре свыше 80 мм – за два прохода. После термической обработки шлицевые поверхности шли- фуются на шлицешлифовальных станках. В качестве инструмента используются в зависимости от способа закрепления шлицевой пары либо профильный круг, либо чашечный круг с отдельной об- работкой боковой поверхности. В массовом производстве для из- готовления длинных шлицевых поверхностей (валы коробок пере- дач автомобилей и тракторов, концы полуосей) используются шлиценакатные станки, взамен фрезерования. Количество роли- ков в шлиценакатной головке должно соответствовать количеству шлицев. Преимущества: а) Коэффициент использования материала равен 1. б) «Волокна» заготовки изгибаются, а не подрезаются. в) Обработка ведется в холодном состоянии, поэтому наклеп незначительный. г) Машинное время сокращается в 10 и более раз. д) Комплекта роликов хватает для обработки 10 000 штук де- талей (данные тракторостроения). Недостаток – нельзя обрабатывать накаткой ступенчатые нежесткие валы. Сверление отверстий. Отверстия сверлят на одношпиндельных или многошпин- дельных станках в зависимости от местонахождения и конструкции отверстий. Нарезание резьбы на шейках. Нарезание резьбы на закаливаемых шейках вала осуществ- ляется до термической обработки , а на шейках без термической обработки – после окончательного шлифования, так как в этом 76 случае уменьшается опасность повреждения резьбы при транс- портировании. Термическая обработка валов. При термической обработке иногда возникает необходи- мость не проводить термическую обработку отдельных поверхно- стей. Например, резьбы защищают нанесением какого-либо по- крытия. Термическая обработка заключается в поверхностной за- калке ТВЧ. Поверхности подвергают термическому воздействию, насыщают углеродом, азотом и т.д. в соответствии с техническими условиями на изготовление вала. Шлифование валов. Гладкие валы шлифуются на безцентровошлифовальных станках с поперечной или сквозной подачей, в случае если длина вала существенно больше ширины круга. Для повышения производительности труда на шлифоваль- ных операциях используют активный контроль, то есть в процессе обработки идет постоянный контроль диаметра обрабатываемой поверхности и при достижении заданного значения происходит от- вод инструмента и отключение станка. Факторы, влияющие на точность формы шлифуемых шеек валов. Точность формы шлифуемых шеек зависит от состояния центровых гнезд. Неточность центровых гнезд вызывает некруг- лость шлифованных шеек, поэтому если необходима высокая точ- ность формы, то перед шлифованием производят правку центро- вых гнезд фасонным или коническим шлифовальным кругом на внутришлифовальном станке. Иногда после чернового точения, перед чистовым точением или перед шлифованием существую- щие центровые отверстия срезают и изготавливают их вновь. При этом необходимо длину заготовки выбирать с учетом операции по- вторного изготовления центровых гнезд. Для выхода шлифовального круга в необходимых местах предусматриваются специальные канавки. Обработка гладких валов. Гладкие валы изготавливают по следующей технологии: 1. В качестве заготовки берется калиброванный прокат, изготов- ленный по 8…10 квалитету точности. Правку прутков производят на специальных станках. 77 2. Производится отрезка заготовки по длине и снятие фаски на от- резанном торце. Операция проводится на отрезных автоматах или полуавтоматах при серийном или массовом производстве, на от- резных станках при мелкосерийном или единичном производстве. 3. Производится шлифование на безцентровошлифовальных станках. 4. Производится фрезерование на универсальнофрезерных или специальных фрезерных станках. 5. Производятся дополнительные виды обработки - сверление от- верстий, снятие фасок, нарезание резьбы и др. в зависимости от конструкции. 6. Производится термическая или химико-термическая обработка. 7. Производится окончательное шлифование, контроль и консер- вация. Валы с центральными отверстиями. Центральные отверстия служат для размещения органов управления, снижения веса, подачи смазочного материала и т.д. Получают центральные отверстия путем сверления спиральными, пушечными или инжекторными сверлами. Если позволяет кон- струкция, габариты и способ получения заготовки, то предпочти- тельно использовать полую заготовку. Сверление отверстий производится после протачивания ше- ек под патрон и люнет. Окончательную обработку производят при базировании по отверстию, для чего используют «грибковые» цен- тры и центровые пробки. Изготовление тяжелых валов. Тяжелыми валами называются валы диаметром более 200 мм и массой более 1000 кг. Они имеют чаще всего центральные отверстия. Например, отверстие равное ½ диаметра вала снижает на 25 % вес вала, а момент сопротивления снижается всего на 6 %. Требования к обработке тяжелых валов высоки. Например, для турбин: овальность и конусность шеек валов диаметров 1000 мм и более – не менее 0,05 мм; несоосность шеек и центрирующих элементов – не более 0,02…0,03 мм; неперпендикулярность фланцев относительно оси – не бо- лее 0,03 мм на минимальный радиус; шероховатость – по техническим требованиям. 78 Заготовки для таких валов получают свободной ковкой на прессах и молотах. В качестве заготовки служит слиток. Получен- ную заготовку отжигают и подвергают нормализации. Заготовку для особо тяжелых валов, ответственных валов получают методом электрошлакового переплава. Например, рабочий вал атомохода «Арктика» имеет вес 90 000 кг, а вес заготовки – 160 000 кг. Технология изготовления имеет следующие особенности: I. Проводится осмотр и разметка заготовки с целью опреде- ления ее пригодности, разметка центровых гнезд. II. Центровые гнезда выполняются специальными приспо- соблениями, которые устанавливаются на вал. III. Вал устанавливают на станке тяжелой группы. IV. На первой установке вал зажимают в кулачковые план- шайбы и поджимают центром задней бабки. Протачивают пояски под люнет на щадящем режиме. В зависимости от типа люнета применяют соответствующий инструмент для получения опреде- ленной шероховатости. V. Обдирку и последующую обработку осуществляют, закре- пив вал в планшайбе и люнете. Центровые гнезда практически не используют в обработке, поскольку происходит интенсивный износ центровых отверстий. VI. При каждой новой установке заготовку проверяют индика- тором на биение, используя для этого специально изготовленные на заготовке полоски. VII. Технический контроль осуществляется на станке после обработки. Правильность геометрии определяется индикаторами часового тип, правильность диаметральных размеров – скобами, концентричность шеек и центрирующих поясков – специальными приспособлениями. Виды чистовой отделочной обработки наружных по- верхностей вращения. Шлифование является окончательной обработкой, если по техническим условиям нет необходимости более высокой шерохо- ватости поверхности. В других случаях применяют другие методы обработки наружных цилиндрических поверхностей. Точное (алмазное) точение. Точное алмазное точение применяют в тех случаях, когда по техническим условиям требуется обработать поверхность с мини- мальным дефектным слоем при обработке стальной заготовки, а также при обработке цветных металлов и сплавов. 79 Возможно шлифование цветных металлов и сплавов (медь, латунь, алюминий, баббит, бронза). Обработка проводится на ско- ростях 3…18 м / с , интервал подач 0,03…0,1 мм / об , глубина резания 0,05…0,1 мм. Точность – до 6 квалитета. Шероховатость - R а = 0,1 мкм. Производительность при точении выше. Применяются быст- роходные токарные станки со скоростью до 8000 об / мин . Себестои- мость обработки в 1,5…2 раза больше, чем твердосплавными рез- цами и в 4…5 раз больше чем резцами из быстрорежущей стали. Шлифование алмазной лентой. Процесс обработки заключается в том, что замкнутое ткане- вое кольцо с нанесенным на поверхность алмазным порошком и связующими веществами охватывают вокруг обрабатываемой ци- линдрической поверхности, прижимают и дают движение подачи. Притирка. Притирка служит для окончательной обработки шлифован- ных поверхностей. В качестве инструмента используют свинцовые, медные, чугунные притиры, которые обычно шаржируются абра- зивным порошком (фракция 3…20 мкм) или специальными паста- ми. В качестве исходного материала для порошка используют ко- рунд, окись хрома или железа. Пасты состоят из абразивных по- рошков и химически активных веществ (парафин, воск, в смеси с керосином). Пасты ГОИ состоят из окиси хрома и в качестве связки – алеиновой или стеариновой кислоты. Пасты ускоряют процесс обработки, поскольку входящие в них кислоты разупрочняют по- верхность детали при воздействии. В единичном производстве притирку производят на обычном универсальном токарном станке разрезной втулкой выточенной по размеру притираемой детали, которую зажимают болтовым хому- том. Припуск составляет 5…20 мкм. Суперфиниширование – это доводка поверхности детали специальными абразивными брусками. Обработка осуществляется тремя движениями: I. вращением заготовки; II. колебанием брусков вдоль оси вращения с частотой 200…1000 мин -1 ; III. колебанием по окружности с амплитудой 2…6 мм. Давление брусков на деталь составляет 0,05…2,5 кг / см 2 Вы- сота получаемых гребешков поверхности – не более 0.15 мкм. Скорость резания 0.1…0.4 м / с 80 Большое значение имеет охлаждение зоны обработки. При суперфинишировании дефектный слой получается минимальным, поскольку применяется способ неповторяемого следа. Полирование – это процесс обработки мягким кругом с нане- сенным на него абразивным порошком и связующими веществами. В качестве основы используют фетр, войлок, резину. Обрабаты- вающая смесь состоит из графитового наполнителя, корунда и ба- келитовой связки. Применяются ленты из текстильного жгута для увеличения скорости обработки до 40 м / с Точность формы при полировании не обеспечивается. Накатывание – нанесение рифления на поверхность дета- ли. Накатные ролики изготавливаются из углеродистой закаленной стали. Накатка бывает мелкой, средней и крупной. Процесс осу- ществляется с помощью продольной и поперечной подачи. В каче- стве смазочного материала используются машинные масла. Выглаживание относится к процессам упрочняющей техноло- гии. При выглаживании происходит обкатывание обрабатываемой поверхности роликом путем трения скольжения или качения. Про- исходит процесс обработки давлением. При этом изменяется гео- метрия поверхности, шероховатость и физико-механические свой- ства. Технологически выглаживание подразделяют на три вида: I. калибровка – для повышения точности размеров поверх- ности и шероховатости; II. формирование только шероховатости; III. отделка – изменение физико-механических свойств. По получаемой точности размеров калибровка соответствует шлифованию, но значительно производительнее. Хорошие результаты дает алмазное выглаживание (низкий коэффициент трения, высокая стойкость и твердость). Могут вы- глаживаться поверхности имеющие твердость до HRC 60. Кроме алмазного инструмента применяют стальные закален- ные или твердосплавные ролики. Обработка дробью заключается в многочисленных ударах обрабатываемой поверхности стальной или чугунной дробью вы- брасываемой из специального устройства. Поверхность при этом приобретает наклеп. Обработанные дробью детали становятся прочнее и устойчивее к знакопеременным нагрузкам, увеличивает- ся сопротивление трущихся поверхностей износу. |