Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Міренський І.Г. Основи технології машинобудування - файл ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ (ГЛАВА 3-4).doc


Загрузка...
Міренський І.Г. Основи технології машинобудування
скачать (1037.1 kb.)

Доступные файлы (2):

ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ (ГЛАВА 1-2).doc2346kb.12.02.2010 16:56скачать
ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ (ГЛАВА 3-4).doc682kb.20.01.2010 18:20скачать

ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ (ГЛАВА 3-4).doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Тема 4.1. Технологія виготовлення деталей типу круглих стержнів
4.4.1. Класифікація валів і методи виробництва заготовок

Основними конструктивними різновидами деталей розглядуваного типу є вали: гладкі, ступеневі й фланцеві. Найбільше розповсюджені ступеневі вали, які виконують із стовщеною частиною посередині чи з одного кінця.

Фланцеві вали зустрічаються переважно у важкому машинобудуванні (гідротурбобудуванні) і виготовляються звичайно порожнистими. Особливу групу складають колінчасті й кулачкові вали. Залежно від потрібної точності обробки посадочних розмірів розрізнюють чотири види валів: особливо точні, підвищеної, нормальної та зниженої точності.

Шийки валів можуть мати шпоночні пази, шліци або різьбу. При переході від одного ступеня до іншого передбачаються канавки чи галтелі. Враховуючи, що обробка галтелі дуже складна, в усіх випадках, коли це допустимо, треба передбачати канавки. З технологічних міркувань торці вала доцільно забезпечувати фасками. Кожний вал може бути жорстким або нежорстким залежно від відношення його довжини l до величини діаметра d. Прийнято вважати вали жорсткими, для яких l≤15d, і нежорсткими – l>15d.

Величина овальності й конусності шийок вала повинна знаходитися в межах допусків на їх діаметри. Биття посадочних шийок відносно бази не повинне перевищувати 10...30мкм, а осьове биття упертих торців або уступів бути більше 0,01мм на найбільшому радіусі. Відхилення від паралельності шпоночних канавок або шліців відносно осі вала не повинно перевищувати 0,1мкм/мм (0,1мкм на 1мм довжини), допуски на довжину ступенів – 50...20мкм, а допустима скривленість осі вала – 0,03...0,05мм/м.

Вихідним матеріалом для валів у загальному машинобудуванні служить сталь марок 40 і 45, а для відповідальних використовують легувальні конструкційні сталі (хромонікелеві, хромисті, хромонікелемолібденові). Застосовують також перлітні ковкі чавуни, а також чавуни, які модифіковані магнієм, для виготовлення спеціальних деталей (прокатні валки, шпинделі великих металорізальних верстатів). Вказані матеріали зносостійкі й володіють властивостями демпфірувати коливання.

В умовах масового і великосерійного виробництва заготовки для валів штампують у закритих штампах на молотах або пресах з наступним обрізуванням облоя. Заготовки ступеневих валів виконують на ротаційно-кувальних машинах і поперечно-гвинтовим прокатуванням, а з однобічним утовщенням – на горизонтально-кувальних машинах і методом електровисадження.

Крім того, для вказаних валів з невеликим перепадом діаметрів ступенів використовують гарячекатаний прокат. Відносно виробництва гладких валів, то заготовкою служить калібруючий прокат діаметром до 100мм. Критерієм вибору методу отримання заготовки є порівняння собівартості процесів отримання заготовки та механічної обробки порівнюваних варіантів.

В умовах одиночного чи дрібносерійного виробництва заготовки для валів виконують вільним куванням. Вихідним матеріалом для кованих заготовок є круглий прокат, що стосується великих валів, то заготовки для них отримують вільним куванням із зливків або електрошлаковим зварюванням з попередньо підготовлених елементів.

Враховуючи, що в ряді випадків кривизна прокату і поковок досягає 5мкм/мм, виникає необхідність правки заготовки з метою зменшення припусків на механічну обробку. Застосування цієї операції сприяє зменшенню кривизни заготовки на 0,5...1,0мкм/мм.

4.1.2. Технологія обробки ступеневих валів

Технологічний процес обробки та використовуване обладнання залежать від конфігурації, розмірів і жорсткості валів, а також обсягу випуску. Нижче розглянемо технологію обробки ступеневих і гладких валів.

При однобічному розміщенні ступенів і довжини валів до 120мм обробку здійснюють на пруткових револьверних верстатах, виконуючи при цьому усі чорнові та чистові переходи до відрізки деталі. Обточування кінця вала під різьбу здійснюється за допомогою люнетної тримачки, що зменшує вібрацію та віджим прутка під час обробки. На рис.4.1 наведено налагоджування револьверного верстата для обробки вала із каліброваного прутка.




Рис. 4.1 – Технологічна схема валів на токарно-револьверному верстаті:

ІІ – підрізання торця; ІІІ – обточування кінця вала під різьбу; ІV – знаття фаски; V – нарізання різьби; VІ – відкріплення, подача до упора та закріплення прутка; VІІ – відрізка



Заготовки з прутка для ступеневих валів довжиною більше 120мм обробляють в центрах за наступним маршрутом: почергове або одночасне фрезерування торців заготовки; зацентрування її з двох боків; попереднє обточування заготовки (звичайно з двох установ); чистове обточування; попереднє шліфування шийок; фрезерування шпоночних пазів або шліців; свердління отворів; нарізання різьб; термічна обробка; остаточне шліфування шийок.

У свою чергу, технологія обробки нежорстких валів ускладнюється через введення додаткових операцій проточування та шліфування шийки під люнет, а також проміжної правки у випадку, коли вона допускається технічними умовами. При кожному

технологічному переході механічної обробки заготовки похибка її закономірно

зменшується. На підставі відміченого положення кількість переходів для обробки елементарної поверхні визначається точністю отримання заготовки та вимогами, що ставляться до готової деталі.

Биття посадочних шийок відносно базуючих усувають обробкою з одного установа заготовки. При виконанні більшості операцій за бази приймають центрові гнізда заготовки. Для порожнистих валів повинна бути забезпечена концентричність зовнішніх поверхонь відносно посадочних ділянок центрального отвору. Базування порожничих валів виконують на центрові пробки або конічні фаски отвору. Для забезпечення паралельності шпоночних пазів або шліців відносно осі валів обробка повинна здійснюватися з установленням на центрах і в призмах або центруючих втулках при умові точної обробки базуючих шийок відносно осі центрових гнізд.

Для масового й великосерійного виробництва операції фрезерування та зацентрування торців виконують за двома варіантами:

    • для валів більших розмірів застосовують фрезерувально-центрові напівавтомати, що обробляють заготовки діаметром до 125мм і довжиною до 500мм, і фрезерувально-центрові напівавтомати барабанного типу, призначені для заготовок діаметром до 60мм і довжиною до 825мм;

    • для валів діаметром до 50мм і довжиною до 525мм фрезерування торців здійснюють на двобічних торцево-фрезерувальних автоматах, а центрування – на двобічному центрувальному автоматі.

У серійному і дрібносерійному виробництві зазначені операції виконують на фрезерувально-центрувальних верстатах моделі ФЦ–1 і ФЦ–2. Необхідно відмітити, що здійснюється також роздільне фрезерування торців на горизонтально - або поздовжньо-фрезерувальних верстатах, а центрування – на дво - або однобічному технологічному обладнанні.

З метою забезпечення точності й шорсткості, що передбачені технічним стандартом, торці валів піддають однопроходній обробці. Як приклад, розглянемо типову для серійного виробництва схему обробки торців на горизонтально-фрезерувальному верстаті з перекладанням заготовок (рис.4.2).



Рис.4.2 – Схема фрезерування торців двох заготовок на горизонтально-фрезерувальному верстаті:

1 – установочні призми; 2 – затискаюча планка; 3 – оброблювані заготовки; 4 – упори; 5 – фреза
Після кожного ходу стола верстата із другої позиції знімається підрізана з двох боків заготовка, а інша перекладається у звільнену позицію. При цьому в першу позицію установлюється нова заготовка для здійснення підрізки першого торця. Установлення для фрезерування торців виконують в призмах з фіксацією заготовки в поздовжньому напрямку базовим уступом, якій розміщується по можливості посередині заготовки. У цьому випадку забезпечуються рівні припуски на обробку кожного торця та глибини центрових гнізд при виконанні фрезерування торців і зацентрування в одну операцію. При роздільному зацентруванні на двобічному верстаті за базу приймають також уступ або один з оброблених торців. Центрові гнізда виконують без або із запобіжним конусом для захисту від випадкових пошкоджень.

Чорнове й чистове обточування в масовому й великосерійному виробництві виконують на токарних багатошпиндельних вертикальних напівавтоматах, одношпиндельних багаторізцових напівавтоматах, а також токарних гідрокопіювальних. У серійному та дрібносерійному виробництві для виконання аналогічних операцій механічної обробки застосовують токарні гідрокопіювальні напівавтомати, токарні верстати, обладнані гідрокопіювальними супортами, а також звичайного типу. Застосування гідрокопіювального супорта в порівнянні з звичайними токарними верстатами дозволяє скоротити допоміжний час в 3...4 рази, а штучний – у 2,5...3,0 рази. Малий підготовчо-заключний час дозволяє їх використовувати при обробці партії в три - чотири заготовки.

При побудові технологічного процесу механічної обробки доводиться робити вибір між обробкою на горизонтальному одношпиндельному багаторізцовому та гідрокопіювальному напівавтоматах. У порівнянні з обточуванням на звичайних токарних верстатах багаторізцове при будь-якому варіанті має переваги щодо витрат основного часу. Найбільш ефективною є побудова операцій зазначеного виду обробки за методом розподілу її довжини. При цьому кожна шийка вала обробляється за один прохід і основний час визначається по різцю, що обробляє найбільш довгу ділянку вала.

Під час обробки на багаторізцевому напівавтоматі довжину ділянок, на яких працюють прохідні різці, слід по можливості встановлювати однаковою. Обробку довгих ступенів можна виконувати кількома різцями одночасно. Для багаторізцевого обточування найбільш доцільна така конструкція заготовки, коли її ступені розміщуються по зростаючому або спадаючому ступені від одного кінця до іншого (рис.4.3).

Разом з цим за продуктивністю багаторізцове обточування не завжди має переваги перед застосуванням гідрокопіювальних напівавтоматів. Це пояснюється великими витратами підготовчо-заключного часу та часу технічного обслуговування на багаторізцових верстатах, а також підвищеною швидкістю різання на гідрокопіювальних.

Кількість різців лімітується жорсткістю заготівок, потужністю верстата та складністю конструкцій різцетримачів. Це обмежує застосування багаторізцевих напівавтоматів у масовому й серійному виробництві.

Серед переваг обточування на гідрокопіювальних напівавтоматах необхідно відмітити наступні. Час на налагоджування та підналогоджування внаслідок зменшення кількості різців і простоти установлення копіра менший в 2...3 рази і складає для налагоджування середньої складності 30...35 хв. При чистовій обробці на гідрокопіювальних верстатах забезпечується більш висока точність. Крім того, висока чутливість слідкуючої системи забезпечує відповідність розмірів оброблюваної заготовки та копіра; вплив відтиснень в пружній системі незначний через малу кількість різців; виключаються неточності взаємного положення різців і нерівномірність їх зносу. Особливо доцільно застосовувати гідрокопіювальне обточування для валів нежорсткої конструкції та чистового точіння валів з довгими шийками, які через високі вимоги до шорсткості поверхонь не можна обробляти при багаторізцевих настроюваннях методом розподілу довжини.

При індивідуальному виробництві виготовлення вала здійснюється на звичайних токарних верстатах. Зацентрування великих валів виконують за розміткою, а обробку – з кріпленням у патроні та установленням іншого кінця вала в люнеті. При цьому шийку під люнет обробляють, установлюючи вал в патроні з піджимом заднім центром.
4.1.3. Характеристика способів зовнішнього шліфування вала

Шліфування шийок валів виконують в дві операції – попередню і чистову. Вали шліфують на круглошліфувальних верстатах методом поздовжньої подачі (на прохід) або поперечним врізанням з установленням заготовки в центрах. Крім того, шліфування ступеневих валів здійснюється також на безцентрово-шліфувальних верстатах.

Обробка валів за другим методом відрізняється високою продуктивністю, особливо при використанні набору кругів під час шліфування декілька шийок вала одночасно. Врізне шліфування широким профільним кругом застосовують для одночасної обробки кількох близько розміщених поверхонь, при цьому загальна ширина круга не перевищує 250мм.

Найбільш раціональний цикл зазначеної операції з точки зору продуктивності, точності й шорсткості оброблюваної поверхні передбачає такі етапи: 1 – швидке підведення шліфувального круга; 2 – уповільне підведення круга до точки зустрічі; 3 – врізання; 4 – усталене зняття металу; 5 – реверсування; 6 – чистове шліфування; 7 – відведення шліфувального круга.

Включення етапу реверсування в цикл шліфування дозволяє скоротити час обробки за рахунок швидкого переходу від значних деформацій технологічної системи при встановленому процесі до невеликих пружних деформацій при чистовому шліфуванні. При виконанні шліфування кількома кругами на точність обробки впливає їх неоднорідність, коливання величини припусків і пружні віджаття елементів системи.

Одночасне шліфування шийки й торця виконують на торцешліфувальних верстатах з нахилом круга. При обробці в жорстких центрах, коли допустима зміна осьового положення заготовок залежно від глибини їх зацентрування, застосовують верстати з перпендикулярним переміщенням бабки. На верстатах з кутовим переміщенням шліфувальної бабки можна більш точно витримувати лінійний розмір від базового торця, при цьому передній центр повинен бути плаваючим. Крім того, вказані елементи можна обробляти на звичайному круглошліфувальному верстаті.

Для підвищення продуктивності праці на даних операціях передбачають контроль розмірів у процесі обробки, що виключає необхідність зупинки верстата для вимірювання. У даний час розроблено багато конструкцій пристроїв для контролю на ходу, які передбачають автоматичне відключення подачі при досягненні заданого розміру. Оскільки точність форми шийок залежить від стану центрових гнізд, то перед чистовим шліфуванням вводять додаткову операцію їх виправлення за допомогою конусного абразивного круга.

При шліфуванні передбачені канавки на поверхні деталі для виходу шліфувального круга. Для полегшення обробки ділянки вала однакового розміру, але з різними посадками необхідно розмежовувати канавками. Якщо з умов міцності вони недопустимі, то на розмір, що визначає відстань посадки, призначають широкий допуск у межах 3...5мм.

Безцентрове шліфування здійснюється із наскрізною (на прохід) або поперечною подачею (врізанням). Жорсткість технологічної системи при відміченому виді обробки вища в порівнянні з круговим шліфуванням (2...3 рази). Це сприяє підвищенню режиму різання в 1,5...2,0 раза, полегшується завдання обробки нежорстких валів. Разом з тим при шліфуванні на центрах можна отримати більш круглі шийки та високу співвісність ступенів вала.

Обробку однієї шийки вала здійснюють шліфуванням з поздовжньою та поперечною подачею, причому перший вид механічної обробки найбільш продуктивний. Безцентрове шліфування з поздовжньою подачею застосовується у випадку, коли оброблювана більша за діаметром шийка значно довша від інших (рис.4.4, а). При l1>>l2, де l1 – довжина меншої за діаметром, шийки вживають зазначений вид обробки до упору (рис.4.4, б).У випадку шліфування довгих заготовок передбачається осьовий упор, а їх правильне положення та стійкість забезпечуються люнетом (рис.4.4, в).

При одночасному шліфуванні шийок з поперечною подачею ведучий круг робиться ступеневим, якщо довжина шийок приблизно однакова (рис.4.4, г), і прямим, коли більша за діаметром шийка значно довша меншої (рис.4.4, д). У багатокругових наладках обидва шліфувальних круги монтують на одному шпинделі (рис4.4, е).


Рис.4.4 – Схеми налагоджування при безцентровому шліфуванні ступеневих валів
Направляючі призми або планки під час настроювання верстата повинні бути установлені паралельно утворюючій різальній поверхні шліфувального круга. Відхилення їх у горизонтальній площині в бік шліфувального круга призводить до виникнення в результаті обробки похибки форми: бочко – або сідлоутворення.

Шліфування шліців виконують у випадку, коли центрування вала з втулкою здійснюється по їх дну і бічним сторонам. У результаті такої обробки забезпечується їх симетричність, необхідний радіус дна та паралельність осі вала. Шліфування виконують на шліцешліфувальному верстаті профільним або набором кругів. Вал установлюють на жорстких центрах, а для вивірювання його кутового положення застосовують шаблон.
4.1.4. Особливості технологічних завдань під час виготовлення важких валів

До важких умовно відносять вали діаметром більше 200мм і вагою 1т. Конструктивні різновиди й технічні умови їх виготовлення адекватні звичайним валам. Важкі валі в більшості випадків мають центральні отвори, основним призначенням яких є:

  1. зменшення ваги (при діаметрі центрального отвору, що дорівнює половині діаметра зовнішньої поверхні, вага зменшується приблизно на 25%);

  2. забезпечення можливості взяття проб для дослідження якості матеріалу, яка має суттєве значення для даного типу валів;

  3. розміщення у середині вала штоків або інших елементів керуючих або регулюючих пристроїв машини.

Технологічні завдання, що виникають при виготовленні валів, мають свої особливості. Вони пов’язані з виконанням деяких вимог у зв’язку із значними діаметрами фланців, центруючих буртів і великою довжиною деталей.

Заготовки для важких валів отримують вільним куванням на пресах і молотах, а їх вихідним матеріалом є зливок. З метою зняття внутрішніх напружень після кування заготовки піддають відпалюванню та нормалізації. Останнім часом заготовки порожніх валів фланцевого типу отримують електрошлаковим зварюванням із попередньо підготовлених елементів. При цьому досягається велика економія матеріалу та значно знижується трудомісткість послідовної механічної обробки.

Процесу механічної обробки важких валів притаманні такі особливості. Спочатку проводять розмітку заготовки для оцінки її придатності обробці, отримання рисок для свердлування центрального гнізда, а також вивірювання заготовки при установлюванні на верстаті. Зацентрування виконується на стаціонарному або переносному горизонтально-свердлувальному верстаті з установленням заготовки в призмі.

Токарну обробку виконують за кілька установів. Обдирка й послідовна обробка проводиться з кріпленням вала кулачками планшайби чи патрона та встановленням в люнети. Обробку на центрах не практикують через знос центрових гнізд, викликаного великою вагою та значною тривалістю токарної операції.

При кожному новому установленні здійснюють вивірку заготовки на биття за допомогою індикатора. Для цієї мети часто обробляють спеціальні контрольні пояски, а усунення биття досягають переміщенням кулачків патрона.

У порожнистих валах глибоке свердлування виконують після попередньої токарної обробки зовнішніх поверхонь. Це викликано тим, що для вивірювання при установленні заготовки на верстаті перед виконанням вказаної операції повинні бути підготовлені бази. При розрахунку припусків на послідовну обробку зовнішніх поверхонь з базуванням за отвором необхідно враховувати відведення осі вала при глибокому свердлуванні. Необхідно також відмітити, що при встановленні в чотирикулачковому патроні з піджимом заднім центром вивірювання на биття виконують з боку патрона.

Остаточна обробка шийок діаметром до 300...350мм здійснюється на шліфувальних верстатах. Крім того, на них обробляють поверхні валів, які гартовані на високу твердість. Щодо більших валів, то їх обробка виконується широким пружинистим різцем або ущільнюючим роликом.

В умовах автоматизованого виробництва вали обробляють на спеціальних і переналагоджуваних автоматичних лініях, які компонуються з універсальних і спеціальних верстатів, а також з’єднаних між собою транспортерами, завантаженими пристроями, засобами активного контролю та блокування.

Як приклад розглянемо лінію, яка призначена для повної механічної обробки ротора, запресування вала в останній, остаточне обточування ротора в зборі та балансування зібраного вузла. На ній обробляють вісім типорозмірів валів довжиною 344 – 523мм, вона складається із двох ділянок. На першій ділянці виконується фрезерування торців вала, його зацентрування та обточування на двох багаторізцевих верстатах, попереднє безцентрове шліфування, накатування, рифлення, остаточна обробка на безцентрово-шліфувальному верстаті та фрезерування шпоночного паза. На другій ділянці виконують запресування вала в ротор на гідравлічному пресі, обточування ротора та балансування його разом з валом.

Існують лінії для обробки первинних валиків автомобілів різної вантажопідйомності, вагонних осей, поршневих пальців та інших деталей.

Лінія з обробки поршневих пальців базується на застосуванні безцентрово-шліфувальних верстатів. У цьому випадку вирішення питання транспортування деталей і передачі їх в зону обробки не викликає труднощів. Для цієї мети на попередніх операціях шліфування застосовують роликові транспортери з переміщенням деталей від сили поздовжньої подачі, а на остаточних – ланцюгові. При установці в центрах подача заготовок залежить від траси транспортування, яка може бути розміщена неоднаково до лінії центрів верстата. Залежно від неї вибирають вид і конструкцію маніпулятора.
4.1.5. Технологія виробництва гладких валів і виробів з центральними отворами

Гладкі вали із каліброваної сталі виготовляють за наступним технологічним планом:

  1. Відрізка заготовки по довжині й зняття фасок на багато- чи одношпиндельних відрізних автоматах або на токарних відрізних верстатах залежно від заданої програми.

  2. Попереднє шліфування заготовок на безцентрово-шліфувальному верстаті із наскрізною подачею.

  3. Фрезерування закритих шпоночних пазів на шпоночно-фрезерувальних верстатах, відкритих – горизонтально-фрезерувальних і обробки пазів під сегментні шпонки на спеціальних або фрезерувальних верстатах із застосуванням спеціальних пристроїв.

  4. Свердління поперечних отворів, якщо вони передбачені конструкцією, на багато- або одношпиндельних свердлувальних верстатах залежно від кількості отворів.

  5. Термічна або хіміко-термічна обробка (передбачена технічними умовами).

  6. Чистове шліфування після термічної обробки на безцентрово-шліфувальних верстатах.

При обробці довгих гладких валів із гарячекатаної сталі попередньо обточують на безцентрово-обточувальних верстатах або шліфують чи обкочують роликами на правильно-полірувальних верстатах з полірувальною головкою. Зазначені верстати без головки служать для правки чорних прутків перед обточуванням. Крім того, виконання даної операції для вказаних прутків і обточувальних валів може здійснюватися також на спеціальних правлячих пресах.

Штампувальні поковки для валів з центральними отворами виконують суцільними, тому отвори в них отримують глибоким свердлуванням після попереднього обточування на центрах зовнішніх поверхонь обертання. Для отворів довжиною l≤5d застосовують спіральні свердла, а при l>5d використовують свердла для глибокого свердлування одно- або двобічного різання залежно від діаметра отвору. Для отвору великого типорозміру (більш 80мм) застосовують головки для кільцевого свердлування. Чистова обробка центрального отвору здійснюється за допомогою зенкерів і розгорток або розточувальних різцевих головок залежно від діючих вимог і діаметра отвору. Послідовна обробка зовнішніх поверхонь виконується з базуванням за отвором.

щодо обробки ступеневих отворів, то вона має певні труднощі.У цьому разі застосовують (при l≤5d) розточувальні виправки або борштанги (при l>5d) з набором різців для паралельної обробки. Остаточно оброблені отвори служать базовими для шліфування зовнішніх поверхонь.
4.1.6. Технологічний контроль

Технологічний контроль передбачає перевірку діаметра й довжини ступенів, розмірів шліців і різьб на шийках валів і здійснюється граничними дужками, шаблонам, шліцьовими кільцями і різьбовими дужками.

Для перевірки биття шийок вала останній укладають на призму базуючими шийками, а щуп індикатора установлюють на вимірювальну шийку. Різниця найбільшого й найменшого показань приладу при повороті вручну вала визначає величину биття вимірювальної шийки. Крім того, для перевірки діаметральних розмірів і биття шийок валів відносно базових застосовують також багатомірні індикаторні контрольні пристрої. У цьому разі індикатори настроюють за еталоном і закріплюють в певному положенні. Показання кожного індикатора характеризують відхилення розмірів, а їх різниця – величину биття кожної шийки.

Паралельність шліців осі вала визначають шляхом вимірювання індикатором в двох крайніх положеннях при установленні вала на призмах або центрах. Зазначеною установкою можна користуватися для перевірки биття гребнів і западин шліців, виконуючи вимірювання за діаметрально протилежними показниками.

Контроль важких валів здійснюють переважно на верстатах. Зокрема, правильність геометричної форми шийок перевіряють за допомогою індикатора на токарному верстаті; діаметральні розміри шийок контролюють дужками з мікрометричними наконечниками; перевірку концентричності суміжних шийок виконують спеціальним поворотним індикаторним пристроєм, а площинність фланців – точно пришаброваною лінійкою.

Прямолінійність твірної конуса перевіряють лекальною лінійкою на просвіт і щупом.

Запитання для самостійного контролю

  1. Наведіть класифікацію валів з конструктивних міркувань та точності

  2. Які застосовують методи отримання заготовки валів для різних типів виробництва?

  3. У чому полягає технологічний процес обробки ступеневих валів?

  4. Назвіть технологічне обладнання для виконання механічної обробки вала

  5. Які переваги притаманні обточуванню на гідрокопіювальних напівавтоматах?

  6. Дайте характеристику методів зовнішнього шліфування елементів вала

  7. У чому сутність застосування безцентрового шліфування?

  8. Назвіть особливості процесу механічної обробки важких валів

  9. Яка специфіка обробки важких валів в умовах автоматизованого виробництва?

  10. Який технологічний маршрут виготовлення гладких валів?

  11. Наведіть технологію обробки отворів вала

  12. У чому полягає здійснення технологічного контролю деталей типу круглих стержнів?



Тема 4.2. Обробка корпусних деталей
4.2.1. Призначення корпусних деталей і технологічні завдання, що виникають у процесі їх виготовлення

Корпусні деталі призначені для монтажу в них механізмів машин. Прикладом цього виду деталей можна відзначити корпуси редукторів різного типа, коробки швидкостей, блоки циліндрів двигунів компресорів та ін. Для корпусних деталей характерна наявність систем точно оброблених отворів, координованих між собою й відносно площин.

Серед усієї різноманітності корпусних деталей можна умовно виділити два їх різновиди: призматичного й фланцевого типу. Для деталей першого типу характерна наявність розвинених зовнішніх площин і основних отворів на кількох осях. У деталей фланцевого типу площини звичайно є торцевими поверхнями основних отворів і мають виточки чи западини, що визначають їх обробку точінням. Вказані деталі за умовами складання часто виконують рознімними в діаметральній площині основних отворів (наприклад, корпуси редукторів) або з від’ємною кришкою, де монтується друга опора вала (наприклад, картери роздатних коробок).

При обробці корпусних деталей повинні бути забезпечені в установлених межах: паралельність та перпендикулярність осей основних отворів відносно одного щодо іншого та плоских поверхонь; співвісність отворів для опор валів; задані міжосьові відстані; правильність геометричної форми отворів; перпендикулярність торцевих поверхонь до осей отворів; прямолінійність плоских поверхонь.

Технічні умови на виготовлення корпусної деталі встановлюють її точність та поля допусків форми й розміщення поверхонь. Так, неспіввісність отворів допускають в межах половини допуску на діаметр меншого отвору, а їх конусність і овальність не більше 0,5...0,7 поля допуску на відповідний діаметр.

Для циліндричних зубчастих передач з міжосьовою відстанню 50...800мм при різних видах спряжень рекомендується допуск від ±25 до ±280мкм. Міжосьовий кут конічних передач витримують в межах ±18... ±210мкм на довжині твірної подільного конуса 50...800мм. Відхилення черв’ячних передач з міжцентровою відстанню 40...630мм складають ±30... ±210мкм. Непаралельність осей отворів допускається в межах 0,02...0,05мм на довжині 100мм. Відхилення площини прилягання від прямолінійності допускають 0,05...0,20мм,а неплощинність тертьових поверхонь – 0,05мм на всій довжині. Неперпендикулярність торцевих поверхонь до осей отворів допускається в межах 0,01...0,1мм на 100мм радіуса. У рознімних корпусах незбігання осей отворів з площиною розйому допускається в межах ±0,2мм, а при діаметрі розточування більше 300мм - до ±0,3мм.
4.2.2. Матеріали й види заготовок

Заготовки корпусних деталей відливають із сірого або модифікованого чавуну, вуглецевих сталей, алюмінієвих сплавів або виконують зварюваними із сталі. Найбільш точними є методи лиття по виплавлюваних моделях і в оболонкові форми, але зазначені виробництва більш дорогі порівняно з іншими. Вказані методи застосовують для отримання складних зливок з жорсткими вимогами до точності й шорсткості необроблюваних поверхонь. Так, за виплавлюваною моделлю отримують робочі порожнини складної конфігурації в корпусах відцентрових насосів. Зливки з алюмінієвих сплавів найбільш часто отримують литтям в кокіль з пісчаними стержнями.

При виконанні складних алюмінієвих корпусних деталей (наприклад, блоків циліндрів) литтям під тиском досягається висока точність розмірів, усі отвори отримують в зливки та піддають тільки відділочної обробці. Інколи виявляється доцільним замість однієї складної алюмінієвої відливки виконувати за допомогою лиття під тиском окремі секції, а потом їх збирати методом паяння.

Зварювальні корпуси застосовують замість литтєвих у випадку, коли суттєве значення має зменшення ваги за рахунок можливості отримання товщини стінок на 30...40% тоншими.

Заготовки після дробо- та піскометного очищення підлягають випробуванню на щільність або герметичність. Деталі, що працюють під тиском, після обробки основних поверхонь підлягають повторній гідспробі.

Для успішного протікання технологічного процесу важливе дотримання у заготовках корпусів допусків на розміри, припусків на обробку, а також відсутність дефектів на поверхнях, особливо базових на основі добре поставленого контролю заготовок.
4.2.3. Вибір і обробка базових поверхонь

Сполучення установочної, вимірювальної та складальної баз при постійності вибраної бази в значній мірі полегшують вирішення складних технологічних завдань, що виникають при обробці корпусів.

При виготовленні зазначених деталей широке розповсюдження отримав метод базування за площиною та двома отворами (рис.4.5). У деталях призматичного типу використовується площина і два отвори невеликого діаметра, оброблені розгортанням, а фланцевого – торець фланця, один отвір великого типорозміру (основний отвір або виточка в торці), другий малого діаметра (у фланці).



Рис.4.5 – Базові поверхні корпусних деталей:

а – поверхні 1 і 2; б – поверхні 1, 2 і 3 або 1, 2 і 4
Корпуси із слабко розвиненими або незручно розміщеними поверхнями обробляють у пристроях – супутниках з використанням інших чорних чи штучно створених поверхонь. При неавтоматизованому виробництві застосовують інші варіанти базування. Так, у верстатобудуванні корпусні деталі часто базуються по напрямних площинах; у важкому машинобудуванні – на шість точок, розміщених в трьох координатних площинах. Основним недоліком цих схем базування є необхідність в зміні баз і переустановлень заготовки для обробки зайнятих при встановленні та закритими затискними елементами пристроїв поверхонь.

Базування по площині та двох отворах забезпечує велику точність обробки порівняно з іншими методами. На першій операції заготовку установлюють по необроблюваних поверхням. У результаті досягається правильне положення базової площини відносно необроблюваних поверхонь і розподіл припусків на деякі поверхні, що обробляються в наступних операціях.

При наявності в деталей кількох основних отворів, що мають досить великі розміри вже на стадії отримання заготовки, найбільш зручно базувати їх по двох отворах з паралельними осями та перпендикулярною площиною (рис.4.6). Ця схема базування забезпечує доступність поверхонь для механічної обробки, простоту конструкції пристроїв та надійність закріплення. Так, установлення по вертикальній площині (рис.4.6, а) зручно для порівняно невеликих корпусів, а більш великі й важкі деталі установлюють на горизонтальну площину (рис.4.6, б). Якщо в заготовки є одна вісь розміщення основних отворів, то для базування деталей значних розмірів необхідно її використовувати. На схемі (рис.4.6, в) базування заготовки здійснюється по осі радіусних виїмок, що становлять частину поверхні отвора. В один з перпендикулярних отворів вводиться самоцентруюча оправка з двома точками зіткнення, що діє аналогічно зрізному пальцю. У цьому випадку оправка базує заготовку в поздовжньому напрямку, а опори, що підводяться у виїмках, запобігають зміщенню в поперечному напрямку та поворот відносно вертикальної осі.

Заготовки корпусних деталей з одним основним отвором установлюють на самоцентруючих оправках, кінці яких опираються на призми. Для усунення повороту заготовки на зовнішній або внутрішній поверхні робиться упор (рис.4.6, г).

Корпусні деталі, зокрема окремі частини розйомних корпусів, у яких основні отвори не зручні для базування або відсутні, встановлюють по внутрішній порожнині (рис.4.7,а і б) або зовнішній поверхні (рис.4.7, в). Установлювальні елементи в подібних випадках можуть бути самоцентруючими (рис.4.7, г).



Рис. 4.7 – Схема базування корпусних деталей на першій операції по необроблюваних плоских поверхнях
При зовнішній обробці корпусів базування по внутрішній поверхні забезпечує отримання заданої товщини стінок. Застосування самоцентруючих пристроїв виключає появу різностінності.
4.2.4. Технологічний процес обробки корпусних деталей

Технологічний процес виготовлення корпусних деталей включає такі етапи: обробку базової площини при встановленні на чорних базах, а потім базових отворів; обробку системи взаємозв’язаних площин і основних отворів; обробку кріпильних отворів; заключну обробку площин і основних отворів з урахуванням технічних вимог.

Зазначені етапи обробки характеризують тільки напрямок технологічних завдань, які необхідно вирішити. Кожний етап може включати кілька операцій залежно від виду оброблюваних поверхонь, їх розміщення та точності обробки. До переліку операцій, де вирішуються основні технологічні завдання (наприклад, обробляються бази), можуть бути включені такі переходи, виконання яких найбільш зручне в них. Подібні відхилення ускладнюють технологічний процес, але не порушують загальної схеми обробки.

Технологічні процеси виробництва розйомних корпусів додатково включають обробку площин розйому біля основи й кришки; обробку кріпильних отворів у площинах розйому; проміжне складання корпуса.

У дрібносерійному та одиночному виробництві при обробці розглядуваного типу деталей на універсальному обладнанні без пристроїв механічної обробки виконують операцію розмітки заготовки. У процесі її виконання визначається положення осей основних отворів деталі, її площин та інших поверхонь, що враховують доцільний розподіл припусків на обробку. Установлення площин для обробки здійснюють з вивіркою по розміточних рисках. Подальшу обробку виконують при установленні на площинах з вивіркою по них або рисках.
4.2.5. Обробка площин корпусних деталей

У поточно-масовому виробництві обробку площин корпусів виконують на барабано- і карусельно-фрезерувальних, а також плоско-протяжних верстатах. Для цієї мети в автоматичних лініях застосовують спеціальні поздовжньо-фрезерувальні верстати. У серійному виробництві площини обробляють на поздовжньо-фрезерувальних і поздовжньо-стругальних верстатах.

Заключну обробку, якщо вона необхідна, виконують шліфуванням. При цьому спочатку обробляють базові площини. Одночасно з ними при відповідній побудові операцій можуть бути оброблені інші площини. Схеми побудови операцій обробки повинні передбачати використання усієї площі та повної довжини ходу столу, а також усіх супортів або фрезерувальних головок верстата. Цим може бути досягнута ефективна концентрація переходів з багаторазовим перекриттям у часі.

Площини в автоматичних лініях обробляють методом торцевого фрезерування на агрегатних поздовжньо-фрезерувальних автоматах з одного або двох боків одночасно. Однобічну обробку виконують на вертикально-або горизонтально-шпиндельних верстатах, а для двобічної застосовують останній вид обладнання (рис.4.8). Фрезерувальні головки 4 переміщуються ліворуч до упора 1, здійснюючи чорнову й чистову обробку заготовки, яка зафіксована в робочому положенні установлювальними пальцями 3. Транспортером 2 в робочу позицію подається наступна заготовка, а фрезерувальні головки переміщуються праворуч і займають вихідне положення.



Рис.4.8 – Схема обробки в автоматичних лініях двох паралельних площин

Протягування площин корпусних деталей в масовому виробництві виконують на великогабаритних горизонтально-протягувальних верстатах із застосуванням наборів протягувальних плит. Зазначеним видом обробки досягається висока продуктивність, але застосований інструмент дорогий і важко забезпечується площинність. Цей метод застосовують при великому випуску (τ<2хв./шт.) деталей невеликої ширини та жорсткої конструкції.

У серійному виробництві площини заготовок корпусів обробляють з використанням багатомісцевих схем побудови операцій, в тому числі за методом „перекладання деталей”. Сутність його полягає в тому, що кожна деталь переустановлюється послідовно в кілька положень з таким розрахунком, щоб зробити доступними для обробки поверхні, розміщені з різних боків.

Корпусні деталі, що мають площини значної довжини при невеликій ширині, в тому числі розміщені під кутом, обробляють на верстатах з горизонтально-фрезерувальними головками, які споряджені набором фрез для одночасної обробки кількох поверхонь. У дрібносерійному виробництві такі поверхні обробляють струганням. Крім того, останній вид застосовується для широких поверхонь, коли потрібні торцеві фрези надмірно великого діаметра.

Поверхні прилягання типу рамок при значній ширині вікна доцільно фрезерувати на верстаті з програмним керуванням, обходячи хвостовою фрезою по контуру. В цьому випадку програмується рух столу при обробці паралельного напрямку подачі боків і рух шпиндельної коробки при обробці боків, перпендикулярних до руху подачі.

При більш високих вимогах до точності й шорсткості поверхні вводиться заключна операція – шліфування або тонке фрезерування площини. У дрібносерійному виробництві поверхні шабрять, що суттєво зменшує її неплощинність. При проектуванні технологічних операцій обробки площин важливо враховувати та по можливості попереджувати появу похибок внаслідок деформації заготовок під впливом сил затискача та різання.

Підвищенню продуктивності праці на обробці плоских поверхонь сприяє додержання під час конструювання корпусних деталей вимог технологічності. Деформація зменшується при наявності ребер жорсткості. Усі оброблювані ділянки на одному боці заготовки слід робити відкритими та розміщувати в одній площині, а на різних боках – у взаємно паралельних і перпендикулярних площинах. Створювана таким чином форма паралелепіпеда відповідає вимогам надійного установлення із додержанням правила постійності бази й робить можливою наскрізну обробку заготовки з двох- трьох боків одночасно кількома фрезерувальними головками або супортами кількох заготовок, які установлені на столі верстата.
4.2.6. Технологічне обладнання для обробки базових і основних отворів

Обробка базових отворів здійснюється після механічної обробки базової площини на радіально-свердлувальних верстатах із зміною інструменту або на верстаті з двошпиндельною свердлильною головкою за допомогою свердла – розгортки. Базові отвори у невеликих заготовок обробляють на трьох позиційних верстатах або автоматичних лініях свердлінням і розсортуванням послідовно в двох позиціях.

При серійному виробництві у заготовках деталей фланцевого типу площину фланця, центруючу виточку та центральний отвір проточують на токарно-револьверних або карусельно-токарних верстатах. Відносно отвору фланця, то його обробляють на радіально-свердлувальних або багатошпиндельних свердлувальних верстатах.

У заготовках невеликого розміру при масовому виробництві для обробки базового торця, виступа та отвору, а також інших поверхонь, доступних для виконання технологічної операції при одному установленні заготовки, застосовують вертикальні багатошпиндельні напівавтомати.

Залежно від заданого обсягу випуску обробку основних отворів виконують на універсальних горизонтально-розточувальних або агрегатних багатошпиндельних верстатах, які в ряді випадків об’єднують в автоматичні верстатні лінії. Для зазначеної операції використовують наступні інструменти – розгортки, розточувальні блоки й голівки, встановлювані в потрібному комплекті на розточувальних верстатах, а також різці, які розміщені однобічно з точним мікрометричним регулюванням на розмір. При цьому співвісність отворів забезпечується жорсткістю розточувальних скалок і напрямком їх по втулках.
4.2.7. Особливості розточування отворів по кондуктору і без нього

Точність міжосьових відстаней, паралельність і перпендикулярність осей, а також інші вимоги до розміщення отворів забезпечуються двома методами: обробкою їх з напрямком різального інструменту в кондукторі (метод автоматичного отримання розмірів) і без напрямку останнього з використанням універсальних способів координації положення (метод індивідуального отримання розмірів).

При обробці за першим методом отримання розмірів, тобто з напрямком інструменту, завдання координації вирішується за допомогою розточувального кондуктора (рис.4.9), який орієнтується на столі верстата шпонками 1. При цьому осі кондукторних втулок 2 розміщують паралельно осі шпинделя 3. Корпусну деталь установлюють базовою площиною на опорні пластини пристрою і двома отворами на установлюючі пальці 5.



Рис.4.9 – Схема установлення корпусної деталі в кондукторі
Задане положення першого отвору в горизонтальній площині (від бічної поверхні або осі другого отвору) витримується за допомогою розмірів а і в, а відстань А і С забезпечується відповідним розміщенням кондукторних втулок. Розточувальна скалка для обробки отворів на даній осі спрямовується двома втулками. При такому настроюванні системи досягається повна визначеність положення в ній деталі і створюється можливість отримання заданих координат оброблюваних отворів без якої-небудь вивірки.

Обробка отворів без кондуктора потребує попередньої розмітки, яка виконується після підготовки базових площин. За допомогою розмітки створюють вивірочні бази у вигляді кругових рисок, що проходять по середній площині зливки та перпендикулярних до неї рисок, які уявляють осьові лінії основних отворів. Базою для розмітки служать внутрішні порожнини заготовки та оброблені площини.

Розточування отворів по кондуктору здійснюють за допомогою консольної оправки або розточувальної скалки із закріпленим в ній інструментом (рис.4.10).

Оправка застосовується для коротких отворів, які розміщені поблизу шпинделя. Вона жорстко з’єднується із шпинделем за допомогою конуса та спрямовується однією кондукторною втулкою, що може знаходитися перед отвором або за ним (рис.4.10, а і б). В останньому випадку направляюча частка оправки повинна ввійти раніше, ніж інструмент почне різання.

Для обробки отворів великої довжини або в двох віддалених стінках використовують розточувальні скалки, спрямовані двома втулками. Борштанга з’єднується із шпинделем верстата шарнірно. Це викликає необхідність точного під’єднання осей шпинделя та кондукторних втулок, а також спрощує настроювання верстата (рис.4.10, в і г).

При масовому та великосерійному виробництві основні отвори корпусів обробляють одночасно з двох або трьох боків заготовки на багатошпиндельних верстатах при паралельних і паралельно-послідовних схемах побудови операцій. Потрібне положення отворів забезпечується відповідно розміщеними в агрегатних голівках шпинделями, кожний з яких з’єднується з розточувальною скалкою, що спрямовується кондукторними втулками пристрою. У серійному виробництві обробку отворів здійснюють по кондуктору на горизонтально-розточувальних верстатах. Зазначена операція виконується одним шпинделем, послідовно з’єднаним з розточувальними скалками, кожна з яких споряджена потрібним інструментом для обробки отворів на своїй осі. Міжосьові відстані та паралельність осей забезпечуються переміщенням столу і напрямком розточувальної скалки по кондуктору. В свою чергу, перпендикулярність осей отворів досягається внаслідок повороту столу верстата та напрямком втулок кондуктора.

З метою підвищення продуктивності праці на розточувальних верстатах застосовують багатошпиндельні розточувальні головки, які призначені для одночасної обробки кількох отворів з паралельними осями. Зазначена головка отримує обертання від шпинделя верстата, а її шпинделі, розміщені відповідно до розточувальних отворів, передають обертовий момент розточувальним скалкам.

У масовому виробництві доцільно чорнову й чистову обробку виконувати на двох агрегатних верстатах автоматичної або поточної лінії чи виконувати її в два переходи на двох робочих позиціях верстата. Умови завантаження верстатів при великосерійному виробництві обумовлюють іноді виконання обох операцій на одному багатошпиндельному верстаті з незначним його переналагоджуванням.

Основні отвори корпусів невеликих габаритних розмірів можуть бути оброблені на вертикально-свердлувальних верстатах із застосуванням кондукторів і багатошпиндельних головок, а також радіально-свердлувальних верстатах за допомогою поворотних кондукторів. При одиночному і дрібносерійному виробництві виконання розточувальних операцій без кондуктора ускладнюється через необхідність координування інструменту при установленні його в положення осі кожного отвора. Так, координація інструменту в процесі обробки отвора за допомогою консольної оправки на верстаті з рухомим столом включає такі прийоми: вивірку розмічених осей корпуса на паралельність осі шпинделя; з’єднання осей шпинделя і першого розточуваного отвору; переміщення після обробки отворів, центри яких розміщені на першій осі, на задану міжосьову відстань; поворот столу для обробки отворів з центрами на перпендикулярній осі.

При розточуванні отворів за допомогою скалки завдання ускладнюється необхідністю сполучення її осі з осями шпинделя та люнетного стояка по вертикалі. Установлення шпинделя в задане положення першої та всіх наступних осей отворів можливе по координатному шаблону, який має типорозмір отворів, більший від розточуваних з координатами, що точно відповідають заданому розміщенню осей отворів у деталі. При цьому шаблон установлюють на столі верстата перед деталлю або закріплюють на ній. За допомогою індикаторного центрошукача, який установлюється у шпинделі, сполучають осі останнього з отвором в шаблоні. Потім замість центрошукача установлюють в шпинделі оправку з інструментом і розточують отвір на першій осі. У положення другої вісі установлюється шпиндель по другому отвору в шаблоні аналогічно. Точність поєднання осі отвору в шаблоні та шпинделя складає ~0,05мм. Зазначена точність переміщення на задану міжосьову відстань спостерігається на горизонтально-розточувальних верстатах, обладнаних для роботи з програмним керуванням.

Найбільш складною є обробка великогабаритних розйомних корпусних деталей на верстатах з нерухомим столом (розточувальні колонки). При цьому для розйомних корпусів потрібні наступні додаткові прийоми вивірки: на горизонтальне розміщення площини розйому корпуса; розміщення осі шпинделя в зазначеній вище площині; з’єднання осей скалки і шпинделя; перенесення скалки в положення паралельної осі.

Розміщення осі шпинделя в площині розйому корпуса перевіряється вимірюванням відстані від площини розйому до утворюючої оправки, яка установлена в корпус шпинделя. Співосність скалки і шпинделя досягається в результаті перевірки співосності отворів шпинделя і втулки задньої стінки оптичним приладом, а при малих відстанях можлива вивірка співосності шпинделя з втулкою центрошукача, закріпленого в шпиндельній оправці. Перевірку виконують окремо в двох площинах: вертикальній – за однаковими показаннями рівня; горизонтальній – вимірюванням відстані скалки на її кінцях від сторонньої бази, яка установлена паралельно осі шпинделя. При цьому досягається з’єднання осей з точністю 0,02мм на 1м довжини, а при 6м похибка не перевищує 0,06мм. Паралельність осей вивіряють з точністю 15 кутових секунд. Відхилення від перпендикулярності осей розточувальних отворів складає 0,05...0,1мм на 100мм довжини.

Торцеві поверхні кільцевої форми можуть оброблятися у процесі виконання розточувальної операції, якщо це не зроблено раніше. Торці діаметром 80...100мм обробляють широкою підрізною пластиною при осьовій подачі, а великих розмірів проточують різцем з подачею в напрямку радіуса. Для цього, а також обробки виточок і канавок застосовують супорт з радіальною подачею, який установлюється на планшайбі верстата або скалки.

На агрегатних верстатах і автоматичних лініях одночасно з обробкою отворів можливе підрізання торців, розточування канавок і виїмок, зняття фасок. Ці переходи виконують при радіальній подачі різців у момент витримування розточувальної скалки на упорі по досягненні нею певної глибини.

Розточувальні операції в серійному виробництві можуть бути автоматизовані за рахунок застосування верстатів з програмним керуванням. Завдання програмного керування горизонтально-розточувальними верстатами порівняно просте, бо включає управління кінцевим положення осі інструменту при переміщеннях його в напрямку осей координат без функціональної залежності між ними.

При проектуванні вказаної технології обробки потрібно вирішити ряд специфічних питань, серед яких слід відзначити наступні: підготовку креслення із зазначенням розмірів у напрямку осей координат від їх початку з урахуванням його взаємозв’язку з базами верстата; складання карти установлюваних переміщень рухомих органів технологічного обладнання в черзі послідовності їх виконання; кодування координат установлюваних переміщень.

Корпусну деталь установлюють на столі верстата по базах, положення яких від початку координат відоме. Це сприяє визначенню вихідного положення фотодатчиків переміщень столу поперек і шпинделя уверх. Точність переміщень залежить від аналогічних показників вихідного положення рухомого органу, при якому подається сигнал, а також його реалізації.

Похибка вихідного положення складає 5...10мкм, а при реалізації сигналу залежить від технологічних факторів, зокрема, перебігів по інерції. У зв’язку з цим установлювані переміщення, з метою економії часу, спочатку відбуваються з великою швидкістю, а при переході до часток міліметрів знижують до 3 мм/хв. При такій швидкості стіл верстата має дуже малий запас кінетичної енергії і перебіг складає ~10мкм.

Перехід до обробки іншої заготовки на верстаті полягає в заміні програмоносія. При цьому верстат повністю зберігає свою універсальність. Це робить дану систему цілком придатною та високоефективною в умовах серійного і навіть одиночного виробництва.

Точність обробки отворів по розмірах і формі, а також координат і напрямок їх осей при розточуванні заготовок корпусів залежать від прийнятої технологічної схеми: без кондуктора або по ньому; консольною оправкою або скалкою з опорою в задньому стояку; з подачею столу або шпинделя. Крім того, від схеми обробки залежить ступінь впливу на точність певних параметрів заготівки, геометричних неточностей верстата та податливості його вузлів при робочому ходу, а також похибки вивірки й установлюваних переміщень.

Експериментальні дослідження показали, що жорсткість шпиндельної коробки розточувального верстата залежить від кута дії сили Ру (по осі ординат), яка змінюється при вертикальному переміщенні коробки через знос направляючого стояка. Відносно поперечної жорсткості самого шпинделя, то вона із збільшенням вильоту останнього до повної величини (~100...150мм) знижується незначно, а потім різко.

Внаслідок нерівномірного зносу направляючих жорсткість столу горизонтально-розточувального верстата змінюється залежно від положення його по довжині станини, місця прикладання сили по висоті та напрямку її дії у вертикальній площині. Жорсткість заднього стояка теж залежить від висоти розміщення розточувального отвору. Дану характеристику можна підвищити в кілька разів шляхом закріплення столу після повороту.

У процесі обробки отворів на всі вузли верстата та оброблювану заготовку діють реакції від сил різання, що викликають їх віджаття. При цьому на точність обробки впливає не тільки абсолютна величина жорсткості системи, але і її нерівномірність на довжині робочого ходу, яка, у свою чергу, залежить від прийнятої схеми обробки.

Обробка отворів без кондуктора можлива при незмінному вильоті шпинделя з подачею робочого столу із закріпленою на ньому заготовкою або при нерухомому столі в результаті висування шпинделя. При цьому інструмент може бути закріплений в консольній оправці або скалці, що має другу опору в заднього стояка верстата.

При роботі без кондуктора з подачею столу податливість систем „заготовка – стіл” (Wзаг) і „роз­точувальна скалка – шпиндельний ву­зол” (Wінс) в поздовжньому напрям­ку не змінюється за довжиною розточу­вання та форма отвору осьового на­прямку не отримує викривлень (рис.4.11).

Податливість зазначених систем в поперечному напрямку змінюється в міру пересування столу в напрямку подачі і при одному оберті. По побудованих епюрах податливості для відповідних режимних умов обробки може бути визначена похибка форми розточуваного отвору (рис.4.12).

Величина податливості Wінс менша при роботі скалкою і великою – консольною оправкою.


Рис. 4.12 – Види поєднаної та окремих для розглядуваних систем епюр податливості
При обробці отворів без кондуктора з подачею шпинделя податливість Wзаг і Wінс змінюється в поперечному напрямку. Крім того, в міру висування шпинделя спостерігається зміни податливості системи Wінс в поздовжньому напрямку. У цьому разі, похибка форми отвору на усієї його довжині буде залежить від меж коливання сумарної податливості Wзаг і Wінс, знайденої для кінцевих поперечних перерізів розточуваного отвору (рис.4.13). Застосування скалки замість консольної оправки можна знизити податливість Wінс і зменшити похибку форми отвору.

При розточуванні по кондуктору (рис. 4.14) шпиндельний вузол не впливає на точність обробки. Податливість Wзаг, величина якої у порівнянні з Wінс в нормальних умовах невелика і її характер зміни в поперечному і осьовому напрямках залежить від конструкції кондуктора, конфігурації оброблюваної заготівки та способу встановлення в пристрої. При достатній жорсткості кондуктора податливість інструменту Wінс можна вважати в поперечному напрямку не змінною. У той же час в поздовжньому напрямку вона змінюється в міру віддалення різця від кондукторної втулки, що приводить до плавної зміни форми утворюючого отвору.

П
ри обробці в кондукторі співосних отворів розточувальною скалкою з кількома різцями на неї діє система рухомих зосереджених сил. Умови навантаження ускладнюються в результаті неодночасного вступу в роботу та виходу різців із неї і, як наслідок, форма утворюючої отвору отримує стрибкоподібні зміни (рис.4.15).



Рис.4.15 – Схема розточування співосних отворів (а) і похибки форми отворів (б)

Для досягнення співосності отворів у двох стінках їх обробляють з одного боку наскрізним проходом, а чорнове розточування може виконуватися в кожній стінці окремо. При обробці на агрегатних верстатах доцільно поділяти чорнову й чистову обробки на дві операції, виконувані на двох верстатах автоматичної лінії, або два переходи – двох робочих позиціях агрегатного верстата поточної лінії.

Обробка найбільш важких корпусів на верстатах з нерухомим столом спряжена з великими витратами часу, особливо допоміжного, яке в несприятливих випадках складає 60 – 80% від штучного часу. Розточувальні операції на зазначених верстатах не поділяються на попередні й чистові, а виконуються при одному установленні. Тільки після виконання усіх переходів і по досягненні заданих розмірів і якості поверхонь отворів на одній осі переходять до обробки отворів, центри яких розміщені на наступній.

З метою економії часу бажано застосування короткої розточувальної оправки замість довгої скалки, що потребує тривалої вивірки при установленні в підшипниках заднього стояка. При цьому консольна оправка може бути застосована при l≤(5...6)d, а для корпусів зниженої точності – l=(8...10)d, де d – типорозмір отвору. Іноді точні корпуси попередньо розточують за допомогою консольних оправок, а чистовий перехід в обох стінках – скалки.

Для скорочення трудомісткості обробки заслуговує на увагу застосування паралельного розточування великогабаритних корпусів за допомогою кількох скалок, що приводяться в рух від переносних розточувальних голівок. Їх установлюють на плиті верстата з різних боків заготовки на потрібній міжосьовій відстані, а також монтують люнетні стояки для напрямку скалок. Таким чином створюється збірний стенд типу кондуктора для багатошпиндельного розточування отворів.

Підвищенню продуктивності праці в процесі обробки основних отворів корпусів сприяє додержання вимог технологічності.

Основні отвори повинні бути наскрізними і по можливості без перетину з іншими отворами та вікнами. Глухі отвори важко обробляти, особливо при значній глибині, а при наявності вікон порушується точність форми отвору в місцях однобічного різання. Співвідношення довжини й діаметра отвору повинні забезпечувати можливість застосування жорсткої розточувальної скалки.

Для серійного виробництва не бажана, а для масового – не припустима обробка з установленням інструменту в скалку через вікна в корпусі при виконанні операції. Тому не слід робити обробку яких-небудь внутрішніх торців, виточок або фасок за зазначеною технологічною схемою.

Канавки в отворах для фіксуючих кілець і закладних кришок (в корпусах з розйомом в діаметральній площині основних отворів) спрощують конструкцію та полегшують складання. При цьому обробка дещо ускладнюється, але вона можлива при застосуванні скалок з пристроєм для радіальної подачі різця.

При обробці співвісно розміщених отворів велике значення має їх розташування (рис.4.16). Для здійснення механічної обробки з одного боку найбільш зручне розташування отворів по спадаючих розмірах (рис.4.16, а). Отвори одного діаметра (рис.4.16, б) легко й безперешкодно обробляються од­ним інструментом послідовно в усіх стінках. Для одночасної обробки таких отворів розточувальну скалку з двома різцями потрібно ввести попередньо всередину корпуса. З цієї метою за допомогою спеціального пристрою корпус припіднімається, а після введення скалки він опускається і закріплюється.

Обробка групи отворів з найбільшим розміщеним в середній стінки (рис.4.16, в), можлива при установленні інструменту в скалку після її введення в корпус. Можливе висування інструменту за допомогою клинового, важільного або іншого пристрою всередині скалки, а також розточування
отворів в усіх стінках послідовно скалкою з програмним керуванням. Треба відзначити, що використання агрегатних верстатів для обробки отворів з таким розміщенням не припустиме.
4.2.8. Вплив похибок на точність обробки отворів

Геометричні похибки горизонтально-розточувальних верстатів при певних умовах помітно впливають на точність обробки отворів у корпусних деталях. Вплив їх найбільш відчутний під час обробки, що відбувається в умовах незначного навантаження технологічної системи, тобто при чистовій обробці та обробці заготовок із м’яких матеріалів.

При чорновій обробці зростає вплив силових факторів, а геометричних неточностей в результаті цього знижується. Необхідно відзначити взаємозв’язок похибок, що залежить від геометричних неточностей верстата і відхилень в технологічній системі, так бо податливість верстата змінюється з характеристиками його геометричної точності.

Застосовуючи кондуктор, похибки розмірів, форм і просторового положення отворів залежать від його точності, розточувальної скалки та зазору посадки останньої в кондукторній втулці. Відносно похибки отворів корпусів при розточуванні без кондуктора, то вона залежить від її схеми. При обробці консольною оправкою вплив похибки верстата на точність розміщення осей отвору більший у порівнянні з розточуванням скалкою, бо положення її осі залежить від вивірки.

Непрямолінійність і непаралельність осей розточуваних отворів під час обробки консольною оправкою з подачею на довжину робочого ходу столу значно менша, ніж з подачею шпинделем верстата. Разом з цим при обробці з подачею столу на верстаті із значним і нерівномірним зносом направляючих станини вісь отвора виходить непрямолінійною.

Суттєвий вплив на точність розташування осей отворів відносно базової площини при установленні заготовки безпосередньо на столі чинить неплощинність робочої поверхні столу, яка у працюючих верстатах досягає значної величини. Так, норми стандарту на геометричну точність нових горизонтально-розточувальних верстатів передбачають отримання похибок форми оброблюваних отворів, що не перевищують в поздовжньому напрямку 0,02...0,04мм, поперечному – 0,025...0,04мм; неперпендикулярність осі отвору до торцевої площини – до 0,03мм на 300мм, а неплощинність (угнутість) оброблених торців – до 0,02мм на 300мм довжини.

Похибка налагоджування верстата залежить від точності установлення різальних інструментів і пристроїв. Установлення розточувальних різців роблять від зовнішньої поверхні розточувальної скалки. Для цього вона завжди повинна зберігати точність і високу якість поверхні. Різці для попереднього розточування установлюють по жорстких калібрах, а чистового – мікрометричним або індикаторним приладом.

Установлення заготовок в кондукторах відбувається на похибки розмірів, що зв’язують установлювальні й вимірювальні бази. Похибки вивірки заготовок при установленні для обробки без кондуктора впливають на точність відстань осей отворів від вивірочних баз, їх паралельність, співосність отворів і міжосьові відстані.

Величини похибок залежать від методу вивірки та точності застосовуваних приладів, які можуть відрізнятися в 5...10 разів. Вони повинні відповідати витриманій точності розмірів. Для корпусів нежорсткої конструкції доцільно регламентувати силу закріплення. Відносно впливу температурних деформацій на точність обробки корпусних деталей, то їх намагаються виключити.
4.2.9. Обробка кріпильних отворів корпусних деталей

Обробка кріпильних та інших мілких отворів у технології виробництва корпусних деталей займає помітне місце. Кріпильні отвори розміщують групами з вимогами координації усередині її (крок, коло розташування) і відносно осей симетрії заготовок, базових площин або інших отворів.

Задане розташування отворів забезпечується звичайно по кондуктору і тільки в дрібносерійному виробництві обробка виконується за розміткою. Треба відзначити, що обробка по ній більш трудомістка, а точність розташування отворів нижча, ніж по кондуктору (точність положення отворів по кроку не вище ±0,25мм).

Обробка зазначених отворів в кілька переходів здійснюється наступними методами:

  1. При послідовному переміщенні заготовки в кілька позицій, що оснащені відповідним інструментом (наприклад, І позиція – свердлами; ІІ позиція – зенківками; ІІІ позиція – мітчиками). При цьому переведення заготівки в нову позицію здійснюється поворотом столу чи поступальним пересуванням. У кожній позиції всі отвори обробляють одночасно.

  2. При нерухомому положенні заготовки в одній позиції шляхом послідовного виконання переходів із заміною інструментів у шпинделі радіально-свердлувального верстата або кондукторних втулок для напрямку інструментів. Для технологічної операції із заміною інструментів характерна значна трудомісткість обробки та великий допоміжний час в штучному (50...60% і більше).

  3. При використанні комбінованого чи збірного інструменту (свердло-зенкер, свердло-розгортка, а також свердло із зенківкою). Операція різьбонарізання виділяється та виконується на свердлувальних верстатах за допомогою різьбонарізного патрона без кондуктора.

Основним напрямком підвищення продуктивності праці при обробці кріпильних отворів є збільшення кількості одночасно працюючих інструментів. На спеціальних агрегатних верстатах число шпинделів досягає кількох десятків, а в автоматичних лініях сумарно - кілька сотен.

У серійному виробництві обробку кріпильних отворів виконують на агрегатних або універсальних свердлувальних верстатах, які обладнані багатошпиндельними голівками для свердлування. Застосування револьверних голівок на шпинделі радіально-свердлувального верстата усуває необхідність ручної заміни інструменту при послідовній обробці отворів. Зазначений вид обробки групи отворів у стінках корпусних деталей на радіально-свердлувальному верстаті доцільно здійснювати в поворотному кондукторі.

При невеликому обсязі випуску виробів, а також для свердлування незначних груп отворів у серійно виготовлюваних корпусах застосовують накладні й збірні кондуктори на базі універсально-збірних пристроїв. Установлення накладного кондуктора, що визначає розміщення усієї групи оброблюваних отворів, виконують одним з трьох методів:

  • від оброблених поверхонь корпуса – основних отворів або бічних поверхонь;

  • за сполученням рисок, що визначають положення осей на кондукторі та деталі, при цьому риска на деталі наноситься від заданої бази, іноді із застосуванням допоміжного шаблона;

  • за сполученням контурів кондуктора та деталі на око.

При серійному виробництві розйомних корпусів їх отвори в площинах розйому обробляють в поворотному кондукторі, призначеному для свердлування спряжених отворів у корпусі та кришці позмінно через одні кондукторні втулки. При цьому досягається добре сполучення отворів у процесі складання обох частин корпуса і забезпечується безперервність постачання потоку комплектом деталей.

Технологічні вимоги до конструкції корпусних деталей, які зв’язані з обробкою кріпильних отворів, полягають в наступному. Кріпильні отвори в корпусах повинні мати по можливості однакові розміри. Це особливо важливо для скорочення допоміжного часу при обробці отворів із заміною інструменту.

Отвори з одного боку повинні мати паралельні осі. Для їх обробки під іншими кутами потрібні нові установи заготовки або додаткові кути фіксації в поворотних пристроях. На автоматичних лініях це пов’язано з установленням агрегатних голівок під кутом.

4.2.10. Особливості технічного контролю отворів

Технічній контроль передбачає перевірку прямолінійності та взаємного положення плоских поверхонь, що утворюють складальні бази корпуса; правильність геометричних форм основних отворів; їх співосності; паралельності осей основних отворів складальним базам; взаємної паралельності осей основних отворів і відстані між ними; взаємної перпендикулярності осей отворів (при наявності отворів з перпендикулярними осями); перпендикулярності торцевих поверхонь до осей отворів.

Прямолінійність площин перевіряють лінійками, а перевірку площин, що утворюють складальну базу корпуса, здійснюють спеціальними плитами на фарбу або щупом.

Співосність отворів звичайно контролюють за допомогою спеціальних оправок. Так, відхилення від співосності середнього отвору (рис.4.17) визначається індикатором 1, зв’язаним із щупом 2 штоком і системою важілів, при повороті за допомогою рукоятки 4 контрольної оправки 3. Для контролю великогабаритних корпусів застосовують оптичні методи.



Паралельність осей отворів складальним базам і витримуваного розміру від осі до бази контролюють вимірюванням відстань між ними у кінцях корпуса безпосередньо або за допомогою контрольної оправки. Взаємна паралельність осей основних отворів і відстань Н між ними перевіряють контрольними скалками та індикаторним приладом (рис.4.18).

Контроль перпендикулярності отворів здійснюють за схемою, сутність якої полягає у наступному. Еталонний диск установлюють хвостовиком в один
із отворів, а в інший – вимірювальну лінійку. За величиною щілини між ними роблять висновок про відхилення від перпендикулярності. Для цієї мети може бути застосовано пристрій з двома індикаторами на лінійці.

Контроль виробництва з великим обсягом випуску продукції передбачає застосування багатомірних пристроїв для одночасної перевірки діаметрів усіх оброблених отворів за допомогою пневматичних або пневмоелектричних приладів. У лініях поряд з автоматичним контролем розмірів використовують специфічні контрольні прилади та пристрої. Зокрема, для усунення небезпеки поломок через руйнування свердла у процесі виконання операції різьбонарізання, а також контролю роботи автоматичних ліній за заданим циклом застосовують пристрої з фіксуючими штирями. Функція останніх зводиться до наступного. Вони вводяться в отвір і при наявності його достатньої глибини лінія продовжує працювати. У разі відсутності отвору або недостатньої глибини через вихід з ладу технологічного обладнання наступний цикл не вмикається і лінія зупиняється.
Запитання для самостійного контролю

  1. Дайте характеристику двох основних різновидів і вимог на виготовлення корпусних деталей

  2. Які використовують матеріали та технології виробництва заготовок корпусів?

  3. Дайте характеристику існуючих методів базування поверхонь

  4. Які етапи передбачає технологічний процес обробки корпусних деталей?

  5. Перелічіть для різних типів виробництва технологічні методи, що застосовуються при обробці площин корпусів

  6. У чому полягає відмінність обробки площин великих габаритних розмірів?

  7. Яке використовують технологічне обладнання для обробки отворів різного призначення?

  8. Перелічіть методи отримання розмірів отворів корпуса, назвіть їх відмінність

  9. Наведіть технологічні схеми розточування отворів корпусних деталей для різних типів виробництва

  10. У чому полягає обробка великогабаритних розйомних корпусів?

  11. Як впливає схема обробки на точність параметрів заготовки та податливість основних вузлів верстата?

  12. Чим відрізняється технологія обробки найбільш важких корпусів?

  13. Наведіть вимоги технологічності, що сприяють підвищенню продуктивності праці в процесі обробки основних отворів корпусів

  14. Як позначається вплив похибок на точність обробки отворів?

  15. Перелічіть методи обробки кріпильних отворів корпусних деталей

  16. Назвіть шляхи підвищення продуктивності технології обробки кріпильних отворів з урахуванням типу виробництва

  17. У чому полягають особливості технологічного контролю отворів?



1   2   3



Скачать файл (1037.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru