Обработка шлицевых, шпоночных и резьбовых поверхностей валов

Обработка шлицевых поверхностей. По кон­струкции шлицы бывают прямобочными, эвольвентными и других профилей. Шлицевые соединения с прямобочными шлицами выполняют с центрированием по внутреннему d или наружному D диаметрам и ширине шлицев В (рис. 3.12, а). При эвольвентных шлицах центрирование осуще­ствляют по боковому профилю шлица. Качество шлицевого вала определяется: точностью диаметральных размеров ступеней, их соосностью, точностью ширины и шага шли­цев, твердостью и шероховатостью центрирующих и других поверхностей. На эти элементы устанавливают нормы точности.

а) б)

Схема нарезания шлицев на валах фасонными фрезами (а) и резцовая головка шлицестрогального станка (б):

1 - заготовка; 2 - фреза; 8 - резец; 4- направляющая; 5 - корпус головки

Шлицы на валах нарезают фрезерованием, строганием, протягиванием и холодным накатыванием. Обработка шлицев зависит от способа центрирования шлицевого соединения, вида термообработки и серийности производ­ства. В серийном производстве шлицы обычно нарезают на шлицефрезерных или зубофрезерных станках червячными фрезами методом обкатки. Таким способом нарезают шли­цы за один-два рабочих хода в зависимости от требуемой точности. В качестве технологических баз используют центровые отверстия вала. У закаливаемых валов шлицы фрезеруют после предварительного наружного шлифова­ния, у незакаливаемых - после чистового шлифования наружных поверхностей вала.

Нарезание прямобочных шлицев на валах в крупносе­рийном производстве осуществляется фрезерованием фа­сонными дисковыми фрезами с последующим шлифованием поверхностей шлицев. Обработку выполняют на механизи­рованных горизонтально-фрезерных станках. Заготовка закрепляется в центрах делительной головки, установлен­ной на столе станка. Такой метод нарезания шлицев в 3-4 раза производительнее, чем обработка на шлицефре­зерных и зубофрезерных станках.

Прогрессивным способом получения шлицев является также контурное шлицедолбление методом копирования набором фасонных резцов 3, собранных в корпусе 5 голов­ки. Их число и профиль соответствуют числу шлицев и профилю впадины между шлицами вала. За каждый двой­ной ход резцы 3 сходятся к центру заготовки / вала на глубину установленной подачи. Этим методом можно обрабатывать сквозные и несквозные шлицы. В по­следнем случае необходимо в конструкциях вала пред­усмотреть канавку размером 6-8 мм для выхода стружки. При этом шероховатость обработанной поверхности Ra = 2,5... 1,25 мкм.

Шлицепротягивание производят двумя блочными про­тяжками одновременно двух диаметрально противополож­ных впадин на валу с последующим поворотом вала на угол 360°/г, где г - число шлицев. Блок протяжки состоит из набора резцов, имеющих независимое радиальное перемещение. Этот метод позволяет обрабатывать сквозные и несквозные шлицы.

По производительности шлицедолбление и шлицепро­тягивание в 5-8 раз (в зависимости от размеров шлицев) превосходят шлицефрезерование. Перспективен метод хо­лодного накатывания шлицев, при котором их профиль образуется пластическим деформированием роликами, рей­ками и многороликовыми профильными головками без снятия стружки. Уплотнение слоя металла при накатыва­нии повышает прочность шлицевых валов. Иногда холод­ное накатывание позволяет отказаться от термической обработки валов и дальнейшей механической обработки шлицев. Холодной накаткой в основном делают эвольвентные шлицы.

Шлицы эвольвентного профиля с модулем до 2,5 мм получают холодным накатыванием двумя или тремя роли­ками. Их устанавливают по делительной окружности предварительно обработанной заготовки с учетом упругих деформаций технологической системы. Накатные ролики изготовляют из высоколегированных сталей. Одним и тем же роликом определенного модуля можно обработать валы с различным числом шлицев. Накатыванию подвергают заготовки с НВ не более 220. Получаемая точность по шагу 0,01...0,03 мм, накопленная погрешность по шагу 0,05... 0,1 мм, Ra = 0,63... 0,32 мм. В зависимости от длины шлицев произ­водительность при накатывании в 10 раз выше, чем при шлицефрезеровании.

Большинство термообработанных шлицевых поверх­ностей, центрируемых по поверхности внутреннего диа­метра, после нарезания шлицев подвергают дальнейшему шлицешлифованию. Поверхности, образующие профиль шлицев на валах, центрируемых по поверхности внутрен­него диаметра, шлифуют профильным фасонным кругом за один установ. За два установа шлифуют боковые по­верхности шлицев двумя цилиндрическими кругами, а за­тем шлифуют поверхность внутреннего центрирующего диаметра профильным кругом.

По точности и производительности наилучшие резуль­таты дает шлифование шлицев одним профильным кругом. Шлицевые валы с центрированием по наружному диаметру шлифуют на круглошлифовальных станках, а затем фре­зеруют шлицы, что позволяет обходиться одним комплекс­ным калибром — втулкой.

а) б) в)

Виды шпоночных соединений: I - вал: 2 - шпонка

Обработка шпоночных поверхностей. Шпоночные канавки на валах могут быть закрытыми для установки призматических шпонок.

В случае открытой канавки наиболее производитель­ным методом является фрезерование дисковой фрезой. Канавки под сегментные шпонки фрезеруют на вертикаль­ных и горизонтально-фрезерных станках дисковой фрезой.

Схема фрезерования шпоночной канавки для сегментной шпонки:

1- вал; 2 - дисковая фреза

Обработка резьбовых поверхностей.

Наружные резьбы на валах в зависимости от технических условий, масштаба выпуска и имеющегося оборудования нарезают плаш­ками, резьбовыми резцами, гребенками, резьбовыми фре­зами, резьбонарезными и резьбонакатными головками, накатными роликами.

Круглыми плашками нарезают резьбы низкого класса точности (8h... 8g квалитет). Плашками с центрозаточенными режущими кромками до высокой степени точности можно калибровать резьбы среднего и высокого классов точности (6g... 4h квалитет).

Резьбовыми резцами нарезают резьбы на токарно-винторезных станках. Так как резьбовой резец представ­ляет собой проходной резец с углом при вершине 60° (для нарезания метрической резьбы) или 55° (для нареза­ния дюймовой резьбы) и имеет одну главную режущую кромку, то нарезание резьбы осуществляется за несколько рабочих ходов, что является неэкономным. Нарезание резьбы резьбовым резцом осуществляют в единичном и мел­косерийном производстве при отсутствии плашек, метчи­ков и обработке точных резьб.

Фрезерование крепежных резьб на резьбофрезерных станках гребенчатыми фрезами, а также крупных резьб дисковыми фрезами осуществляют в средне- и крупно­серийном производстве. Получаемая точность довольно низкая, поэтому дисковыми фрезами выполняют предва­рительную обработку.

Резьбы небольшого диаметра получают накатыванием роликами, закрепленными в державке. Диаметр заготовки должен соответствовать среднему диаметру нарезаемой резьбы. Накатывание резьбы осуществляется на токарно-винторезных станках и специальных автоматах.

Получение резьбы методом шлифования осуществляют на резьбошлифовальных станках шлифовальным кругом, профиль которого соответствует профилю впадины на­резаемой резьбы.

Отделочная обработка валов. Кроме шлифования, наи­более ответственные поверхности валов подвергают отде­лочной обработке: притирке, суперфинишу, обкатке роли­ками и полированию.

Притирку осуществляют притирами, на поверхность которых наносят шлифпорошок, смешанный со смазочным материалом, или пасту. В качестве шлифовального мате­риала используют, электрокорунд, алмазную пыль и т. д. Во время притирка шлифовальный порошок смачивают керосином. Припуск на притирку 0,005... 0,02 мм.

Суперфиниширование применяют для обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей с получением наименьшей шероховатости. Его производят абразивными брусками, совершающими колебательные возвратно-поступательное движения с большой часто­той по поверхности вращающейся заготовки. Припуск на суперфиниш не оставляют, поскольку процесс заклю­чается в снятии гребешков, оставшихся от предыдущей обработки. При этом размеры изменяются на 1—2 мкм.

При полировании происходит сглаживание поверхно­стных неровностей, а съем металла или вовсе не имеет места, или очень мал. После полирования поверхность достигает зеркального блеска. Полирование осуществляют войлочными кругами с применением электрокорундовых микропорошков зернистостью М20... М14.

Обкатывание цилиндрических поверхностей роли­ками приводит к снижению концентраций напряжений, что повышает долговечность деталей, работающих при знакопеременной нагрузке. В процессе обкатывания улуч­шается также шероховатость обрабатываемой поверхности с Ra - 5 мкм до 0,32 мкм. Погрешность формы заготовок обкатыванием исправляется незначительно.

Дата добавления: 2015-10-13