Технологические процессы обработки шпинделей станков

Наиболее сложным является изготовление шпинделей со сквозным отверстием, например, шпиндель токарного станка. На рис. 29 показан общий вид такого шпинделя.

Рис. 29. Общий вид шпинделя токарного станка

Основными базами шпинделя являются его опорные шейки, но так как использовать их в качестве технологической базы в последующем не представляется возможным, то, пользуясь ими, вначале осуществляют подрезку (фрезерование) торцов и центрование (выполнение центровых отверстий). Поверхности центров служат в дальнейшем технологическими базами.

Технологическая схема обработки шпинделя токарного станка приведена в табл. 2.

Таблица 2

Технологический маршрут обработки шпинделя
токарного станка

Номер операции	Краткое содержание операции	Выбор баз	Назначение операции
	Фрезерование (подрезка) торцов и центрование на фрезерно-центровальном или токарном станке	Наружные поверхности необработанных шеек	Обеспечение точного расположения центров, выбранных в качестве технологической базы
	Черновое точение наружных поверхностей шеек до фланца с предварительной его подрез-кой на токарно-гидрокопирова-льном станке или на токарном станке с ЧПУ	Поверхности центров	Обеспечение концентричности наружной поверхности шеек со стороны хвостовой части шпинделя
	Чистовое точение наружных поверхностей шеек до фланца под шлифование и прорезка канавок на токарно-гидрокопировальном станке или токарном станке с ЧПУ	Поверхности центров	Обеспечение концентричности наружной поверхности шеек со стороны хвостовой части шпинделя

Продолжение табл.2

	Чистовое точение наружной поверхности на токарно-гидрокопиро­вальном станке или токарном станке с ЧПУ	Поверхности центров	Обеспечение концентричности наружной поверхности шеек со стороны головной части шпинделя
	Сверление осевого отверстия с одной стороны на длину более половины длины шпинделя и с другой стороны на проход на вертикально-сверлильном или на токарном станке, либо сверление с одной стороны на проход ружейным или артиллерийским сверлом на станке для глубокого сверления	Наружные поверхности обработанных шеек	Обеспечение концентричности наружных и внутренних поверхностей
	Зенкерование конусного отверстия со стороны головной части шпинделя (коническим зенкером) на вертикально-сверлильном или на токарном станке	Наружные поверхности обработанных шеек	Обеспечение концентричности наружных и внутренних поверхностей
	Растачивание переднего и заднего конических отверстий и подрезка торцов на токарном станке	Наружные поверхности обработанных шеек	Подготовка технологической базы для отделочной обработки поверхностей
	Сверление отверстий и нарезание резьбы во фланце на вертикально-сверлильном или на радиально-сверлильном станке	Поверхность конуса отверстия	—

Продолжение табл. 2

	Термическая обработка: закалка поверхностей шеек, внутреннего и наружного конусов и торца фланца на установке ТВЧ. Твердость HRC 48–52. Низкотемпературный отпуск	—	—
	Предварительное шлифование наружных поверхностей шеек с припуском на круглошлифовальном станке	Поверхность конуса отверстия	Обеспечение концентричности шеек с осью шпинделя
	Предварительное шлифование наружного конуса на пробках в центрах круглошлифовального станка	Поверхности зацентрованных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение концентричности шеек с осью шпинделя
	Нарезание резьбы под гайки и подрезка торцов навернутых на шпиндель упорных гаек на токарно-винторезном станке	Поверхности зацентрованных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение правильности расположения резьбы и канавок относительно опорных шеек
	Фрезерование шлицев на шлицефрезерном станке	Поверхности зацентрованных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение правильности расположения шлицев относительно опорных шеек
	Фрезерование шпоночной канавки на шпоночно-фрезерном станке	Поверхности зацентрованных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение правильности расположения шпоночного паза относительно опорных шеек

Окончание табл. 2

	Сверление двух отверстий под стопор на вертикально-сверлильном станке	Поверхности зацентрован-ных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение правильности расположения стопоров относительно опорных шеек
	Отделочное шлифование наружных поверхностей шеек на круглошлифовальном станке	Поверхности зацентрованных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение концентричности шеек относительно оси шпинделя
	Чистовое шлифование наружного конуса на круглошлифовальном станке	Поверхности зацентрованных отверстий пробок, вставленных в конусные отверстия	Обеспечение концентричности поверхности конуса относительно оси шпинделя
	Отделочное шлифование поверхности конуса под патрон и торца фланца на круглошлифовальном станке	Наружные поверхности шеек	Обеспечение концентричности поверхности конуса относительно оси шпинделя
	Отделочное шлифование поверхности внутреннего конуса на внутришлифовальном станке	Наружные поверхности шеек	Обеспечение концентричности поверхности конуса относительно оси шпинделя
	Контроль шпинделя	—	—

Черновую обработку осевого отверстия шпинделя обычно выполняют на специальных станках типа РТ-54 для глубокого сверления.

Технологическими базами являются поверхности двух шеек шпинделя, одну из которых зажимают в патроне станка, а другую устанавливают в люнет.

Осевые отверстия в зависимости от диаметра обрабатывают специальными сверлами (ружейными, пушечными, перовыми, кольцевыми) и резцовыми головками.

Отверстия больших диаметров обрабатывают многорезцовыми расточными головками.

После выполнения черновых операций заготовку шпинделя направляют на термическую обработку (нормализацию и улучшение), способствующую перераспределению внутренних напряжений (после удаления слоя металла) и улучшению обрабатываемости заготовки. Термообработка завершается операцией правки на правильных станках.

После правки производят чистовую обработку осевого отверстия на станках для глубокого сверления, так же, как при черновой обработке. Эта операция является очень ответственной, так как она должна обеспечить концентричность и соосность наружных поверхностей с поверхностями осевого отверстия, являющегося технологической базой при последующей обработке наружных поверхностей.

Чистовую обработку наружных поверхностей выполняют так же, как и черновую, на токарно-копировальных станках типа МР-24.

Припуск, оставляемый для чистовой обработки, составляет 0,25–0,4 мм на сторону.

После чистовой обработки наружных и внутренних поверхностей обрабатывают шлицы на горизонтальном шлицефрезерном полуавтомате типа 5350Б червячной шлицевой фрезой.

Шпоночные канавки обрабатывают торцовыми, дисковыми или концевыми фрезами на универсальных фрезерных станках или на специальных шпоночно-фрезерных полуавтоматах типа 692А.

Точность углового расположения шпоночных канавок обеспечивают делительной головкой, если шпиндель устанавливают в центрах, или делительным диском, надеваемым на шейку шпинделя и закрепляемым стопорным болтом.

Далее обрабатывают отверстия во фланце, а также нарезают резьбу.

В качестве технологических баз при сверлении и нарезании резьбы используют основные базы шпинделя.

То, что отклонение от соосности отверстий находится в пределах допуска, достигается накладными приспособлениями, центрируемыми по конусу фланца.

В зависимости от марки стали полностью обработанную (начерно и начисто) заготовку шпинделя подвергают термической обработке.

Наиболее распространенным способом такой обработки является поверхностная закалка с применением нагрева токами высокой частоты (ТВЧ). При этом способе тепло образуется в поверхностном слое обрабатываемой заготовки, и температура основной массы металла вследствие кратковременности нагрева (0,5–20 с) не изменяется, что предохраняет заготовку от деформации и предотвращает образование окалины. Глубину закаленного слоя можно автоматически регулировать в пределах 1–5 мм. Твердость закаленного слоя HRC 48–52 постепенно снижается от наружной поверхности заготовки к её оси.

К числу ответственных операций относится отделка наружных поверхностей шпинделя. Эту операцию выполняют на шлифовальных станках типа 3161Т и обычно подразделяют на предварительную и окончательную.

Между этими операциями шпиндели подвергают естественному старению путем вылеживания в течение 2–12 часов, а шпиндели высокоточных станков иногда подвергают искусственному старению.

Шпиндели шлифуют на круглошлифовальных станках с применением мелкозернистых кругов.

Для обеспечения соосности и концентричности наружных и внутренних поверхностей используют поверхности осевого отверстия шпинделя.

Кроме шлифования, поверхности шеек шпинделя, которые работают в опорах скольжения, подвергают суперфинишированию.

После отделки шеек шпинделя приступают к отделочной обработке осевого отверстия на внутришлифовальном станке, используя в качестве технологической базы поверхности передней опорной шейки, устанавливаемой в люнете, и шейки противоположного конца шпинделя, зажимаемой в самоцентрирующемся трехкулачковом патроне.

Завершающей операцией обработки шпинделя является балансировка.

Дата добавления: 2015-07-08