Файл: А. Г. Ткачев, И. Н. Шубин типовые технологические процессы изготовления деталей машин.pdf

Этими способами можно упрочнять, калибровать фасонные поверхности (шлицы, отверстия). Точность обработки по- верхностей повышается на 30...60 %, шероховатость обработанных внутренних поверхностей уменьшается. При обработке отверстий обязательным является применение смазочно-охлаждающих жидкостей. Дорнование осуществляются на про- тяжных станках и прессах.
Наряду с изложенными выше способами широко применяют центробежное (инерционное) упрочнение. При этом ис- пользуется центробежная сила шариков (роликов), свободно сидящих в радиальных отверстиях быстровращающегося диска.
Схема центробежной обработки поверхности шариками показана на рис. 21.
Шарики 2 при вращении диска 3 смещаются в радиальном направлении, нанося многочисленные удары по заготовке 1 и пластически деформируя поверхность. Для получения поверхностей с минимальным параметром шероховатости и упрочненным слоем небольшой глубины применяют ал- мазное выглаживание. Процесс аналогичен обкатыванию, но инструментом служит кри- сталл алмаза, находящийся в специальной державке.
К методам пластического деформирования, упрочняющим поверхности деталей от- носятся: обработка дробью, гидровиброударная обработка; электромагнитное, ультра- звуковое упрочнение и др.
Отделочная обработка. На этапе отделочной обработки обеспечиваются повы- шенные требования к шероховатости поверхности. При этом могут повышаться в не- большой степени точность размеров и формы обрабатываемых поверхностей. К методам отделочной обработки относятся доводка, притирка, суперфиниширование, полирование и пр.
Абразивная доводка является окончательным методом обработки заготовок де- талей типа тел вращения, обеспечивающим малые отклонения размеров, отклонение формы обрабатываемых поверхностей и Rа = 0,16…0,01 мкм. Этот метод характеризу- ется одновременным протеканием механических, химических и физико-химических процессов. Доводку выполняют с помощью ручных притиров или на специальных дово- дочных станках(рис. 22).
В единичном производстве, при ремонте притирку производят на токарном станке притиром в виде втулки, сделанной по размеру притираемой детали, с одной стороны втулка разрезана (рис. 22, а)
Втулку смазывают доводочной пастой или тонким слоем мелкого корундового порошка.
Деталь при доводке смазывают жидким машинным маслом или керосином.
Припуск на доводку составляет 5...20 мкм на диаметр. Скорость вращения заго- товки v
32
= 10….20 м/мин.
В крупносерийном и массовом производстве процесс механизирован и иногда называется лаппингование.
Притирка осуществляется между двумя чугунными (свинцовыми, медными) притирами (рис. 22, б).
Диски вращаются в разные стороны. Детали закладываются в сепаратор, закреп- ленный на кривошипе. Достижимая точность процесса – IТ6, Ra = 0,05...0,025 мкм.
Суперфиниширование – отделочная обработка различных поверхностей дета- лей, в том числе цилиндрических, абразивными брусками (рис. 23). В результате су- перфиниширования шероховатость поверхности снижается до Ra = 0,1...0,012 мкм, увеличивается относительная опорная длина профиля поверхности с 20 до 90 %. Су- щественного изменения размеров и макрогеометрии поверхности не наблюдается.
Обработка производится мелкозернистыми (зернистость не ниже 320) брусками с добавлением смазочного вещества (смесь керосина с маслом) при небольшой скоро- сти (до 2,5 м/с) и с весьма малыми давлениями инструмента на поверхность детали
(0,1...0,3 МПа – для заготовок деталей из стали; 0,1...0,2 МПа – для заготовок деталей из чугуна и 0,05...0,1 МПа – для заготовок деталей из цветных металлов).
В простейших схемах обработки на различных станках общего назначения осуществляются следующие движения: вращение заготовки (окружная скорость
0,05...2,5 м/с); возвратно-поступательное движение (колебание инструмента или заготовки – ход 2...6 мм, число двойных ходов 200...1000 в 1 мин); перемещение инструмента вдоль поверхности заготовки. Толщина снимаемого слоя металла
0,005...0,02 мм.
Полирование предназначено для уменьшения параметров шероховатости поверхности без устранения отклонений раз- меров и формы деталей. При окончательном полировании достигается (при малых давлениях резания 0,03...0,2 МПа) пара- метр шероховатости – Ra = 0,1...0,012 мкм. Абразивными инструментами являются эластичные круги (войлок, ткань, кожа и т.п.), покрытые полировальными пастами, шлифовальные шкурки и свободные абразивы (обработка мелких заготовок в ба- рабанах и виброконтейнерах.
Рис. 21 Схема центробежной
обкатки
2
3
Рис. 22 Схемы доводки:
а – с помощью ручных притиров;
б – на плоскодоводочных станках

Рис. 23 Схема суперфиниширования
В качестве абразивных материалов применяют электрокорунд, карбиды кремния, бора, окись хрома, железа, алюминия, пасты ГОИ, алмазные и эльборовые шкурки и др.
Более подробные характеристики, типы и области применения абразивных инструментов и шлифовальных материалов приведены в соответствующих справочниках.
1.6 Обработка на валах элементов типовых сопряжений
Кроме цилиндрических и конических поверхностей вращения, валы обычно содержат также и другие элементы, к кото- рым относятся шпоночные пазы, шлицевые и резьбовые поверхности и т.п. (см. рис. 2)
Для передачи крутящего момента деталям, сопряженным с валом, широко применяют шпоночные и шлицевые соеди- нения.
Наибольшее распространение в машиностроении получили призматические и сегментные шпонки.
Шпоночные пазы для призматических шпонок могут быть сквозными (рис. 24, а), закрытыми с одной стороны (рис. 24,
б), закрытыми с двух сторон, т.е. глухими (рис. 24, в). Наименее технологичными являются глухие шпоночные пазы. Пред- почтительнее применение сквозных пазов и пазов, закрытых с одной стороны, но с радиусным выходом.
К технологическим задачам, стоящим при обработке шпоночных пазов относятся требования по точности ширины паза
(по IТ9), глубины паза (с рядом отклонений: +0,1; +0,2; +0,3), длины (по IТ11...IТ12). Требуется обеспечить также симмет- ричность расположение паза относительно оси шейки, на которой он расположен.
Установка валов при обработке пазов обычно производится на призме или в центрах (рис. 25).
При проектировании техмаршрута операция "фрезеровать шпоночный паз" располагается после обтачивания шейки, до ее шлифования, так как вследствие удаления части материала посадочное место вала иногда деформируется.
Шпоночные пазы изготовляются различными способами в зависимости от конфигурации паза и вида применяемого ин- струмента; они выполняются на горизонтально-фрезерных или вертикально-фрезерных станках общего назначения или спе- циальных.
Сквозные и закрытые с одной стороны шпоночные пазы изготовляются фрезерованием дисковыми фрезами (см. рис. 25,
а). Фрезерование пазов производится за один-два рабочих хода. Этот способ наиболее производителен и обеспечивает доста- точную точность ширины паза. Применение этого способа ограничивает конфигурация пазов:
Рис. 24 Виды шпоночных пазов:
а – сквозные; б – закрытые с одной стороны
(I – с радиусным выходом; II – с выходом под концевую фрезу)

закрытые пазы с закруглениями на концах не могут выполняться этим способом; они изготовляются концевыми фрезами за один или несколько рабочих ходов (см. рис. 25, б). Фрезерование концевой фрезой за один рабочий ход производится таким образом, что сначала фреза при вертикальной подаче проходит на полную глубину паза, а потом включается продольная по- дача, с которой шпоночный паз фрезеруется на полную длину. При этом способе требуется мощный станок, прочное крепле- ние фрезы и обильное охлаждение. Вследствие того, что фреза работает в основном своей периферической частью, диаметр которой после заточки несколько уменьшается, то в зависимости от числа переточек фреза дает неточный размер паза по ширине.
Для получения по ширине точных пазов применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с маятниковой пода- чей, работающие концевыми двуспиральными фрезами с торцовыми режущими кромками. При этом способе фреза врезает- ся на 0,1...0,3 мм и фрезерует паз на
Рис. 25 Методы фрезерования шпоночных пазов:
а – дисковой фрезой с продольной подачей; б – концевой фрезой с продольной подачей; в – шпоночной фрезой с маятниковой подачей;
г – дисковой фрезой с вертикальной подачей всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении (см. рис. 25, в). Отсюда и происходит определение метода – "маятниковая подача". Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных пазов в серийном и массовом производствах, так как дает вполне точ- ный паз, обеспечивающую полную взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферическая ее часть, а торцовая. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени на изготовление паза по сравнению с фрезерованием за один рабо- чий ход и тем более с фрезерованием дисковой фрезой. Отсюда вытекает следующее: 1) метод маятниковой подачи надо применять при изготовлении пазов, требующих взаимозаменяемости; 2) фрезеровать пазы за один рабочий ход нужно в тех случаях, когда допускается пригонка шпонок по канавкам.
Сквозные шпоночные пазы валов можно обрабатывать на строгальных станках. Пазы на длинных валах, например, на ходовом вале токарного станка, строгают на продольно-строгальном станке. Пазы на коротких валах строгают на поперечно- строгальном станке – преимущественно в единичном и мелкосерийном производствах.
S

Рис. 26 Протягивание шпоночного паза в отверстии
Шпоночные пазы под сегментные шпонки изготовляются фрезерованием с помощью дисковых фрез (см. рис. 25, г).
Шпоночные пазы в отверстиях втулок зубчатых колес, шкивов и других деталей, надевающихся на вал со шпонкой, об- рабатываются в единичном и мелкосерийном производствах на долбежных станках, а в крупносерийном и массовом – на протяжных станках. На рис. 26 показано протягивание шпоночного паза в заготовке зубчатого колеса на горизонтально- протяжном станке. Заготовка 1 насаживается на направляющий палец 4, внутри которого имеется паз для направления про- тяжки 2. Когда канавка протягивается за 2-3 рабочих хода, то под протяжку помещают подкладку 3.
Шлицевые соединения широко применяются в машиностроении (станкостроении, автомобиле- и тракторостроении и других отраслях) для неподвижных и подвижных посадок.
Различают шлицевые соединения прямоугольного, эвольвентного и треугольного профиля.
В наиболее часто используемых шлицевых соединениях прямоугольного профиля сопряженные детали центрируются тремя способами (рис. 27):
− центрированием втулки (или зубчатого колеса) по наружному диаметру шлицевых выступов вала по (D);
− центрированием втулки (или зубчатого колеса) по внутреннему диаметру (шлицев вала (т.е. по дну впадины) по (d);
− центрированием втулки (или зубчатого колеса) по боковым сторонам (В) шлицев.
Центрирование по D наиболее технологично, но его использование ограничивается в основном неподвижными шлице- выми соединениями, не требующими повышенной твердости. Центрирование по d применяется в тех случаях, когда элемен- ты шлицевого соединения используются для подвижных сопряжений, подвергнутых закалке.
Рис. 27 Виды центрирования шлицевых соединений
Центрирование по d применимо в случае передачи больших крутящих моментов с реверсированием вращения.
Технологический процесс изготовления шлицев валов зависит от того, какой принят способ центрирования вала и втул- ки, т.е. термообрабатываются или нет поверхности шлицев.
Приведем в качестве примера маршруты обработки шлицев на валах, соответственно не подвергаемых и подвергаемых термообработке:
− черновая токарная обработка, чистовая токарная обработка и шлифование цилиндрических поверхностей под наре- зание шлицев, нарезание шлицев, снятие заусенцев и промывка;
− черновая токарная обработка, чистовая токарная обработка, нарезание шлицев с припуском под шлифование, фрезе- рование канавок для выхода круга при шлифовании центрирующей поверхности внутреннего диаметра (если на первой опе- рации применяется фреза без усиков), термическая обработка, шлифование поверхностей шлицев, снятие заусенцев и про- мывка.
Шлицы на валах и других деталях изготовляются различными способами, к числу которых относятся: фрезерование, строгание (шлицестрогание), протягивание (шлицепротягивание), накатывание (шлиценакатывание), шлифованием.
В