Лавровский С.К..

Промышленные технологии и инновации

Часть 2

Раздел 5. Технология обработки типовых деталей машин

Разработка технологических процессов (ТП) входит основным разделом в технологическую подготовку производства (ТПП) и выполняется на основе принципов ЕСТПП. ГОСТ 14301.83 этой системы устанавливает виды и общие правила разработки ТП, исходную информацию и перечень основных задач на этапах их разработки.

ТП разрабатывается на основе имеющегося типового или группового ТП, которые выбираются по технологическому классификатору в зависимости от конструктивных особенностей детали, типа производства и дополнительных требований по качеству. Ниже приводятся сведения по разработке ТП на основные типовые детали машиностроения.

Тема 8. Технологические процессы обработки типовых деталей машин

8.1. Технология обработки валов

К валам относятся детали типа тел вращения, имеющие длину, значительно превосходящую диаметр. Объединяющим признаком является то, что они образованы наружными и внутренними цилиндрическими, коническими и др. поверхностями и торцевыми поверхностями, имеющими общую ось вращения. При обработке таких деталей, кроме общей задачи получения заданных размеров, стоит технологическая задача обеспечения соосности поверхностей и точного расположения торцов относительно оси детали.

Назначение. Валы используют для передачи крутящего момента или в качестве опор. Они бывают бесступенчатые и ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы-шестерни и комбинированные валы в различных сочетаниях.

Валы в основном изготавливаются из конструкционных и легированных сталей, которые должны иметь высокую прочность, хорошую обрабатываемость, малую чувствительность к концентраторам напряжений, а для повышения износостойкости должны хорошо воспринимать термическую обработку. Этим требованиям отвечают стали 35, 40, 45, 40Х. 50Х. 40Г2 и др. Валы из среднеуглеродистых сталей подвергают термической обработке до твердости НВ 230-260. Шейки валов из низкоуглеродистых сталей для повышения износостойкости подвергают цементации с последующей термической обработкой до твердости HRC 50…60.

Заготовки для валов. В единичном и мелкосерийном производстве заготовки валов с небольшим числом ступеней и незначительной разницей их диаметров получают отрезкой от круглого горячекатаного или холоднотянутого проката. Если разница между диаметрами ступеней велика и масса заготовки превышает 15 кг, целесообразно применять свободную ковку для уменьшения расхода материала. В производстве с достаточно большим масштабом выпуска, а также при изготовлении валов сложной конфигурации со ступенями, значительно различающимися по диаметру, заготовки целесообразно получать методами пластического деформирования (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка). Эти методы обеспечивают получение заготовок, близких по форме и размерам к готовым деталям, что повышает производительность механической обработки и коэффициент использования металла.

Вопросы базирования. Конструкторскими базами большинства валов являются поверхности опорных шеек. Однако их использование в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей затруднительно, особенно при условии сохранения единства баз. Поэтому при выполнении большинства основных операций в качестве вспомогательных технологических баз используют поверхности центровых отверстий. Обеспечение точности линейных (осевых) размеров связано с использованием в качестве технологической базы левого торца вала, при этом применение плавающего переднего центра исключает погрешность установки для осевых размеров.

Технологический процесс. На начальном этапе формируются технологические базы (торцы вала, центровые гнезда). В единичном производстве они формируются последовательно на универсальных токарных станках. В серийном производстве обработку ведут параллельно-последовательно на двусторонних фрезерно-центровальных станках (МР 179, 2931, 2932) с установкой заготовки по наружному диаметру (черновая база) в призмы. В крупномасштабном производстве применяют фрезерно-центровальные станки барабанного типа (МР77, МР?*).

Далее обработка осуществляется при установке вала в центра. Снятие основного припуска разделяется на черновую (с одной и другой стороны) и чистовую (с одной и другой стороны) обработки. Это разделение необходимо для уменьшения влияния на точностные характеристики т.н. «технологической наследственности», связанной с перераспределением внутренних напряжений в материале детали.

На следующем этапе осуществляется весь комплекс дополнительных работ, связанных с использованием лезвийного инструмента (обработка шлицев и шпоночных пазов, канавок, резьб и т.д.).

Далее осуществляется (если необходимо) термическая обработка. Это может быть общая закалка, поверхностная закалка шеек, цементация с последующей закалкой и т.п. После термической обработки требования к точности центровых отверстий (установочных баз) повышаются. Шлифование центровых отверстий на специальных станках (3922Е, 3922Р, МВ-119 и др.) обеспечивает отклонение от круглости 1-3 мкм, от прямолинейности 4-6 мкм, параметр шероховатости поверхности до Ra=0,063 мкм.

Шлифование валов осуществляется на круглошлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках. Оно подразделяется на продольное и врезное (в т.ч. силовое). Шейки с малыми параметрами шероховатости после шлифования подвергают суперфинишированию, обработке абразивной лентой, алмазному выглаживанию, а также обкатыванию роликами (для незакаленных заготовок).