Методы обработки наружных поверхностей вращения

Детали, имеющие форму тел вращения, можно разделить на валы, втулки и диски. Однако наиболее характерным видом деталей тел вращения, состоящих из сочетания наружных поверхностей (цилиндрических, конических, сложной формы), является вал. Валы могут быть изготовлены из проката, поковок, штампованных заготовок и отливок. По форме валы бывают: гладкие, ступенчатые, эксцентриковые, коленчатые. По размерам – мелкие (длиной до 200 мм), средние (длиной от 200 до 1000 мм) и крупные (длиной более 1000 мм). Перед механической обработкой заготовки валов (например, прокат) подвергают правке и резке на мерные заготовки и выполнению центровых отверстий.

1.1. Обработка наружных поверхностей вращения
лезвийным инструментом

Обработку наружных поверхностей вращения лезвийным инструментом (точение) производят на станках токарной группы: токарно-винторезных, гидрокопировальных, токарно-револьверных, многорезцовых, токарно-кару­сельных, лоботокарных, одно- и многошпиндельных токарных полуавтоматах и автоматах.

Заготовки устанавливают в центрах станка или патронах различных типов: 3-кулачковых, самоцентрирующих, цанговых и др.

Черновую обработкуступенчатых валов выполняют по разным вариантам (рис. 2). Схема с наименьшей продолжительностью обработки считается предпочтительной.

Удаляя припуск, исходят из соображений последовательного уменьшения жесткости вала, т.е. ступени меньшего диаметра обрабатывают в последнюю очередь. При чер­новом точении точность обработки достигает 14-го ква­литета, а шероховатость R_z = 40…80 мкм).

Рис. 2. Схемы обтачивания ступенчатого вала: 1–4 – номера переходов; А, Б, В – ступени вала

При черновом наружном точении обработку производят с большой глубиной резания (t = 7 мм на сторону и более), больших продольных подачах (S = 0,5 мм/об и более) и относительно низких скоростях резания: V = 70…110 м/мин при ра­боте инструментом с твердосплавными пластинами типа ВК6. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при черновом точении применяют эмульсию. Кроме чернового точения существует точение получистовое, чистовое и тонкое (алмазное).

Получистовое точение обеспечивает точность обработки 9–12-го квалитета и шероховатость поверхности R_z = 10…20 мкм.

При получистовом точении обработку производят с глубиной резания t, равной 3–6 мм на сторону, продольной подачей S = 0,2–0,5 мм/об и скоростях резания от 100 до 140 м/мин (при обработке резцами, снабженными пластинами из твердого сплава типа Т15К6). В качестве СОЖ применяют эмульсию.

Чистовое точение обеспечивает точность обработки 7–8-го квалитета и шероховатость поверхности R_a = 1,25…2,5 мкм. При чистовом точении устанавливают глубину резания порядка 0,15–1,5 мм на сторону, продольную подачу от 0,05 до 0,15 мм/об и скорость резания порядка 150 м/мин (при работе резцами с пластинами из твердого сплава типа Т30К4, ВК2 или ВК3). В качестве СОЖ применяют эмульсию.

Тонкое (алмазное) точение – это отделочный метод обработки. При наружном точении алмазными (эльборовыми) резцами цветных сплавов достигается точность 5–6-го квалитета и шероховатость поверхности R_a = 0,16…0,32 мкм. Обработку производят на режимах: глубина резания t = 0,05…0,1 мм, продольная подача S = 0,01…0,03 мм/об, скорость резания V = 300…3000 м/мин. Алмазное точение, как правило, производят без применения СОЖ, так как при этом методе обработки смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС) является воздух. Для алмазного точения должны применяться станки особо высокой точности и жесткости.

В качестве инструмента при тонком точении сталей можно использовать широкие резцы, оснащенные пластинами из твердого сплава Т30К4, а для обработки чугунов – резцы с пластинками из твердого сплава ВК2 или ВК3. Передние и задние поверхности режущих пластин должны быть доведены до шероховатости поверхности R_a = 0,02…0,04 мкм.

Тонкое точение резцами с твердосплавными пластинами производят при глубине резания t = 0,05…0,15 мм, продольной подаче S = 0,01…0,05 мм/об и скорости резания V = 200…350 м/мин. При этом достигается точность 6–7-го квалитета и шероховатость поверхности R_a = 0,32…0,63 мкм. В качестве СОЖ обычно применяют эмульсию.

В табл.1 приведены значения экономической точности и шероховатости поверхности при точении и подрезке торцов деталей из разных материалов.

Таблица 1

Значения экономической точности и шероховатости поверхности при наружном точении и подрезке торцов

Вид обработки	Шероховатость поверхности, мкм	Точность (квалитет)
Неметаллические	Сплавы на основе MgиAl	Латунь, бронза	Сталь
Наруж-ное точение	Черновое	—	Rz = 40…80	Rz = 40…80	Rz = 40…80	12–14
Получистовое	—	Rz = 5…10	Rz = 5…10	Rz = 10…20	9–12
Чистовое	Ra = 5…10	Ra = 1,25	Ra = 1,25	Ra = 1,25…2,5	7–8
Тонкое	—	Ra = 0,3	Ra = 0,3	Ra = 1,2…0,3	5–7
Подрезка торцов	Черновая	—	Rz = 40…80	Rz = 40…80	Rz = 40…80	13–14
Получистовая	—	Rz = 10…20	Rz = 10…20	Rz = 10…20	11–12
Чистовая	Ra = 2,5…10	Ra = 1,2…2,5	Ra = 1,2…2,5	Ra = 1,2…2,5	7–9
Тонкая	—	Ra = 0,6	Ra= 0,6	Ra = 0,6	6–7

При обработке длинных маложестких валов применяют неподвижные (рис.1, а) и подвижные люнеты (рис.1, б). Обрабатывая полые валы с контролируемой разностенностью стенки, используют кольцевые (вертлюжные) люнеты.

Люнеты служат дополнительной опорой, испытывающей нагрузки. Подвижный люнет, следуя за резцом, воспринимает силу резания. Обрабатываемая поверхность опирается на кулачки люнета. В тех случаях, когда следует обеспечить соосность обтачиваемой поверхности с ранее обработанной, кулачки люнета устанавливают впереди резца, то есть на ранее обработанную поверхность.

Рис. 3.2. Люнеты: а – с роликовыми опорами;
б – подвижный люнет-виброгаситель

При скоростном резании кулачки создают значительное трение. Чтобы уменьшить трение, применяют люнеты с роликовыми опорами (см. рис. 3.2, а). При скоростном точении часто возникают вибрации, которые увеличивают шероховатость поверхности и снижают точность обработки. Для устранения вибраций используют люнеты с виброгасителем (см. рис.1, б). Тарельчатые пружины, помещенные в корпусе виброгасителя, поглощают вибрации детали.

При высоких скоростях резания стружка имеет сливную форму и сходит из-под резца непрерывной лентой. Такая стружка весьма опасна, так как может явиться причиной травматизма (порезов и (или) ожогов). Для размельчения такой стружки применяют специальные устройства – стружколоматели.

В массовом и крупносерийном производствах обработку валов часто производят на многорезцовых станках, которые имеют два суппорта – передний и задний. Передний суппорт служит для точения. Задний суппорт, совершающий поперечное движение, предназначен для подрезки торцов и прорезания канавок. Резцы настраивают так, чтобы обработка всех участков заканчивалась одновременно. Многорезцовое обтачивание выполняют тремя способами.

Первый способ – деление общего припуска по глубине. При этом способе припуск на одной из ступеней снимается последовательно несколькими резцами, и передний суппорт совершает путь L, равный сумме обрабатываемых ступеней L = l₁ + l₂ + l₃ (рис. 2, а).

Второй способ – деление длины заготовки на несколько участков (рис. 3.3, б). Применяется, когда максимальный припуск может быть удален резцами за один проход. При такой схеме обработки длина хода резца l = L/n, где n – количество ступеней.

Рис. 2. Способы обработки ступенчатого вала на много­резцовом станке: а – способ деления припуска; б – способ деления длины обработки вала; в – способ деления длины максимальной ступени

Третий способ – деление максимальной ступени вала (рис. 2, в). Более длинная ступень l ₁ протачивается несколькими резцами, установленными на одинаковую глубину съема.

Установка резцов производится либо по обработанной заготовке, либо по специальному эталону.

Многорезцовую обработку применяют, как правило, на предварительных операциях. Чистовое точение можно выполнять на гидрокопировальных станках 1708, 1Н713, 1Б732 и др., имеющих два суппорта, расположенных в вертикальной плоскости, что позволяет облегчить сход стружки из зоны резания. Точение по копиру осуществляется одним резцом, расположенным на верхнем суппорте. Подрезка торцов осуществляется резцами, расположенными в нижнем суппорте. Точение на многорезцовых станках осуществляется со скоростью резания 30–50 м/мин, а чистовое точение на гидрокопировальных станках – со скоростью резания 150–200 м/мин. В качестве СОЖ обычно применяют эмульсию.

В серийном и мелкосерийном производствах валы обрабатывают на станках с числовым программным управлением или ручным управлением.

В единичном производстве обработку валов обычно осуществляют на универсальном оборудовании с ручным управлением.

Дата добавления: 2015-07-08