Технологические основы машиностроения Типы производства (стр. 13 из 20)

Большое значение придается эффективности использования металла, которая характеризуется отношением массы готовой детали G_д расходу металла на исходную заготовку G_з. Это отношение называют коэффициентом использования металла

К_М= G_Д / G_З

Для серийного и массового производств коэффициент К_М составляет 0,75...0,95.

В единичном и мелкосерийном производствах при изготовлении ва-

лов с небольшим перепадом диаметральных размеров используют горячекатаный нормальный прокат, который разрезают на штучные заготовки для последующей механической обработки; при значительном числе ступеней и существенной разнице размеров диаметров применяют весьма эффективный способ ковки на вертикальных радиально-ковочных машинах (ротационная ковка).

В серийном производстве большое распространение получила горячая штамповка заготовок в открытых штампах (облойная штамповка), а в крупносерийном и массовом производствах — в закрытых штампах (безоблойная штамповка). При изготовлении заготовок с односторонним утолщением весьма эффективна штамповка на горизонтально-ковочных машинах. Для повышения точности штамповочных заготовок применяют калибровку (чеканку) поковок.

Для тяжелых валов (массой свыше 1 т) заготовки получают из

слитка свободной ковкой. -

Изготовление ступенчатых валов. При выполнении основных операций изготовления ступенчатых валов за установочные базы принимают поверхности центровых отверстий заготовки. Если заготовку устанавливают на плавающий передний центр, то установочной базой будет торец заготовки, примыкающий к торцу переднего центра. Применение плавающего переднего центра исключает погрешность базирования при выдерживании длин , ступеней от левого торца.

Рассмотрим отдельные операции обработки ступенчатых валов

П о д р е з а н и е торцов и центрование . Первые технологические переходы при изготовлении ступенчатых валов — подготовка технических баз, т. е. подрезка торцов и их зацентровка. В зависимости от масштаба выпуска валов эти переходы можно выполнять с применением различного оборудования.

В серийном производстве обработку ведут на фрезерно-центровальных полуавтоматах с установкой заготовки по наружному диаметру в призмы и базированием в осевом направлении по упору.

Подрезку торцов выполняют раздельно от центрования на продольнофрезерных или горизонтально-фрезерных станках, а центрование — на одностороннем или двустороннем центровальном станке.

В массовом производстве для фрезерования торцов и центрование применяют станки барабанного типа. В единичном производстве подрезку торцов и центрование ведут в основном на универсальных токарных станках. Обтачивание валов, в зависимости от объема выпуска, выполняют на обычных токарных станках с программным управлением или оснащенных станках гидрокопировальным суппортом, на копировальных токарных станках, а также на станках с многорезцовыми головками. На станках с многорезцовыми головками обтачивание повышает производительность по сравнению с обычной токарной обработкой за счет совмещения переходов и автоматической настройки измерений операционных размеров.

Проектируя операцию, решают вопрос о размещении резцов. Схема обтачивания валов, приведенная на рис. 7.2,а, позволяет каждую ступень вала обрабатывать одним резцом; продольный ход суппорта определяется длиной наибольшей ступени, обтачиваемой резцом , а резцы 2 и 3 совершают вспомогательный ход.

При наладке станка по наименьшей ступени ℓ₃(рис. 7.2, б) ход суппорта будет равен длине ступени ℓ₃. В этом случае для обтачивания других ступеней устанавливают по нескольку резцов, причем число резцов зависит от отношения длин ступеней ℓ₁/ℓ₃ и ℓ₂ /ℓ₃Второй вариант более произ-

водителен, но его недостатком является появление уступов при обтачивании ступени несколькими резцами (из-за неточности установки резцов на

размер и разной интенсивности их изнашивания). Установку резцов производят по эталонной детали или вне станка, применяя сменные блоки. Если ступенчатый вал изготовляют из проката, то при точении ступеней с меньшим диаметром возможны недопустимо большие глубины резания. В этом случае применяют метод деления припуска. Одним из вариантов может быть удаление резцами 1, 2 и 3 (рис.7.2, а) частей припуска z₁ z₂ и z₃. При этом варианте продольный суппорт перемещается на всю длину ℓ обтачиваемых ступеней

Рисунок 7.2 – Схема обтачивания валов

Обработка валов на станках с многорезцовой головкой требует относительно длительной их наладки, поэтому данный метод применяют в серийном и массовом производствах.

Для обработки ступенчатых валов широко используют одно-шпиндельные копировальные полуавтоматы. Схема обработки ступенчатого вала (рис. 7.3) на копировальном полуавтомате следующая: продольный суппорт обтачивает вал по копиру 2, а поперечный – образует выточку. Поперечным суппортом можно выполнять и подрезку торцов.

Обработка валов на этих станках имеет ряд преимуществ перед многорезцовым обтачиванием:

время для технологической наладки средней сложности составляет 30-35 мин, что в 2-3 раза меньше времени соответствующей наладки станка с многорезцовой головкой; при чистовом точении обеспечивается точность, соответствующая 9-му

квалитету, вместо 11-го, при многорезцовом обтачивании;

наблюдается малое влияние упругих сжатий системы, так как при про-

дольном точении участвует в работе только один резец; повышается качество обработанной поверхности (отсутствуют уступы,

характерные при обработке на станках с многорезцовой головкой); обработка ведется на более высоких скоростях резания, так как при

многорезцовом точении скорость резания занижается для повышения стойкости резцов до 3 ...4 ч.

На токарных копировальных полуавтоматах выполняют черновую и чистовую обработку валов. Эти станки применяют в серийном производстве, где они повышают производительность по сравнению с использованием обычных токарных станков в 2 раза и более. При обточке валов с числом ступеней более четырех полуавтоматы Работают эффективно при размере партии в 10…15 шт.

В массовом и крупносерийном производствах широко используют многошпиндельные многорезцовые полуавтоматы. При изготовлении мелких валов длиной до 150 ... 200мм — применяют токарные автоматы.

В мелкосерийном производстве весьма эффективно применение токарных станков с гидросуппортами, а также станков с программным управлением.

Шлицевые поверхности на валах получают обкатыванием червячной фрезой на шлицефрезерных или зуборезных станках. При диаметре вала более 80 мм шлицы фрезеруют за два рабочих хода. У закаливаемых валов, центрируемых по наружной поверхности, обработка шлицев включает следующие операции: шлифование наружной поверхности; фрезерование шлицев с припуском на шлифование боковых поверхностей; термическую обработку; наружное шлифование; шлифование боковых поверхностей шлицев, которое выполняется на шлицешлифовальном полуавтомате одновременно двумя кругами с применением делительногомеханизма для поворота заготовки. У таких же не закаливаемых валов обработка шлицев состоит только из двух операций: наружного шлифования цилиндрической поверхности и фрезерования шлицев. Если шлицевое соединение центрируется по поверхности внутреннего диаметра, то последовательность операций до термообработки остается той же. После термической обработки выполняется шлифование боковых поверхностей шлицев и шлифование внутренних поверхностей по диаметру. В этом случае шлицы шлифуют либо профильным кругом одновременно по боковым поверхностям и дну впадины, либо в две операции: шлифование двумя кругами боковых поверхностей, а затем шлифование внутренней поверхности кругом, заправленным по дуге. Шлифование одним профильным кругом дает лучшие результаты по точности и производительности.

Имеются более производительные методы: обработка шлицев на шлицестрогальных и шлицепротяжных станках, а также образование эвольвентных шлицев методом пластического деформирования с помощью накатывания. Накатыванию подвергают валы с твердостью не более НВ 220 при модуле шлицев не свыше 2,5 мм. Накатанные шлицы повышают износостойкость вала.

Шпоночные пазы, в зависимости от их конструкции, обрабатывают либо дисковой фрезой, если паз сквозной, либо торцовой (пальцевой) фрезой, если паз глухой. Вал устанавливают в центрах или по наружной поверхности на призмы приспособления. При установке вала на призмы появляется погрешность базирования, влияющая на точность глубины паза. Шпоночные пазы выполняют на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. В серийном и массовом производствах для получения глухих шпоночных пазов применяют шпоночно-фрезерные полуавтоматы, работающие «маятниковым» методом: двух-зубая пальцевая фреза за один рабочий ход подается на глубину резания b = 0,2...0,3 мм и фрезерует паз на всю длину, затем вновь подается на эту же глубину и фрезерует паз в другом направлении и так до получения полнойглубины паза. В крупносерийном и массовом производствах фрезеровать пазы целесообразно с применением многоместных приспособлений комплектом фрез.

Н а р е з а н и е резьбы . Внутренние резьбы на валах нарезают машинными метчиками на сверлильных, револьверных и резьбонарезных станках в зависимости от типа производства: наружные – резцами, гребенками, плашками. Наружные резьбы также получают фрезерованием, вихревым методом, накатыванием. В мелкосерийном и единичном производствах наружные резьбы изготовляют на токарно-винторезных станках с применением резьбовых резцов или гребенок, обеспечивая 6—8-ю степени точности. Резьбы 4-й степени точности нарезают на прецизионных токарновинторезных станках.