Что такое токарная обработка валов (6 видео)

Современные машиностроительные предприятия выполняют обработку различных деталей на токарных станках. Наиболее сложными в изготовлении считаются валы. Токарная обработка включает следующие этапы:

Достижение идеальной шероховатости поверхности и высокого класса точности;
применение конструкционных и жаропрочных сталей высокого качества.

отрезание заготовки;
сверление отверстий;
зенкерование, развертывание, растачивание металла;
нарезание резьбы;
вытачивание канавок разной формы.

Содержание

Токарная обработка валов
Общие сведения
Обработка гладких валов
Изготовление ступенчатых валов
Токарная обработка валов
Требования к технологичности конструкции деталей
💥 Видео

Видео:Изготовление валаСкачать

Токарная обработка валов

Токарной обработкой металлических деталей называется процесс удаления припуска с поверхности заготовки за счет стружкообразования. При этом возникают механические деформации, сопровождаемые трением и, как следствие, нагреванием изделия и рабочего инструмента. Одним из видов токарной обработки является точение валов. Вал — это круглая цилиндрическая деталь, длина которой намного больше ее диаметра. Форма валов подразделяется на гладкую и ступенчатую. При обработке гладких валов должны выдерживаться заданные размеры и показатели шероховатости. К ступенчатым валам предъявляются дополнительные требования: соосность отдельных цилиндрических участков и соблюдение перпендикулярности уступов к оси вращения.

Видео:Нетрадиционный способ центровки длинной, кривой заготовки в токарномСкачать

Общие сведения

Для изготовления валов используются заготовки с большим припуском, которые зажимаются в патроне и поджимаются задним центром. При черновой обработке необходимо максимально снять припуск, используя наибольшую глубину резания, определяемую мощностью станка. Оставшиеся припуски для окончательной обработки высчитываются исходя из конфигурации и размеров детали, методов последующей обработки. При соотношении диаметра вала к его длине более чем 1:15 применяются подвижные и неподвижные люнеты. Эти поддерживающие устройства принимают на себя реакцию сил резания, не допуская деформаций заготовки. Этим повышается жесткость режущей системы и уменьшается вероятность возникновения нежелательных вибраций. Чистовая обработка валов проводится в центрах, при этом конец вала закрепляется в поводковом патроне или используется хомутик. При обработке единичных изделий одна сторона вала проходится за одну установку с использованием всех необходимых инструментов. Крупные партии изделий изготавливаются на различных станках с использованием минимального набора инструментов. Чистовая обработка проводится на высокоточном оборудовании. При этом обработка начинается с наибольшего диаметра, последовательно переходя на следующий меньший размер.

Обработка гладких валов

Изготовление гладкого вала заключается в обтачивании наружной цилиндрической поверхности. Работа выполняется проходным резцом с использованием продольной подачи. При этом заготовка устанавливается в центрах. Центровые отверстия выполняются на различных станках: токарных, сверлильных, револьверных. На специальных двухсторонних центровальных станках проводится одновременное протачивание противоположных центров. В любом случае для этой операции применяются спиральные сверла, зенковки или комбинированный центровочный инструмент. От точности выполнения центровочных отверстий, называемых установочными базами, зависит качество изготовления всей детали. При изготовлении гладкого вала выполняются следующие операции:

Отрезание заготовки от общего прутка.
Обработка торцовой поверхности с последующим центрованием
Изготовление противоположной торцовой плоскости и ее центрование.
Черновая обработка одной половины заготовки, находящейся в центрах.
Черновая обработка второй части заготовки.
Последовательная чистовая обработка первой и второй части заготовки.

Надо сказать, что самым экономичным способом изготовления гладкого вала является применение калиброванной стали. При этом отпадает необходимость в обработке внешней цилиндрической поверхности. Но в большинстве случаев применяется сортовой прокат. Поэтому, выбирая заготовку, нужно брать наружный размер прутка с диаметром, наиболее близким к максимальному сечению будущего вала.

Изготовление ступенчатых валов

Ступенчатые валы изготавливают по двум схемам:

Деление припуска на части.
Деление длины заготовки на несколько отрезков.

Первая схема предполагает обработку заготовки с небольшой глубиной резания. При этом общее расстояние проходимое резцом получается больше. Во втором случае снятие припуска происходит за один проход с большой глубиной резания. При таком подходе необходим более мощный электропривод станка.

Перед обработкой цилиндрической поверхности подрезаются торцы. Операция проводится подрезным резцом с подачей в двух направлениях. Подрезание от центра к поверхности вала отличается менее шероховатым качеством плоскости.

Галтели (скругления между ступенями) выполняют проходным резцом с одновременной поперечной и продольной подачей. Радиус галтели зависит от диаметра ступени.

Канавки проходятся поперечной подачей фасонного резца с режущей частью равной ширине канавки. Широкие канавки выполняют в два приема: поперечной и продольной подачей.

Сверлят отверстия закрепленным в пиноли инструментом. Расточные резцы, закрепленные в резцедержателе, служат для прохода внутренних цилиндрических поверхностей.

Проходные резцы

Для гладких сквозных отверстий применяются проходные резцы. Упорные расточные резцы используются для изготовления глухих и ступенчатых отверстий.

Для отрезки готовой детали устанавливают отрезной резец и применяют поперечную подачу. При этом, для получения чистого среза лучше использовать резец с наклонной режущей кромкой. Прямая кромка разрушает срез и требуется дальнейшая подрезка торца.

Массовое производство ступенчатых валов организуется следующими методами:

Обработка на обычных станках без использования специальной оснастки.
Обработка с применением дополнительных приспособлений на специально настроенных станках.
Работа на станках с копировальными устройствами.

Для изготовления валов обычной точности необходимо не более двух установок заготовки. Токарная обработка за три-четыре установки требуется для изготовления валов высокой точности и в случаях, когда заготовка имеет неравномерные припуски.

Черновые и чистовые операции должны быть разделены по времени. Это необходимо для снятия внутренних механических напряжений металла, возникших при первичной обработке.

Видео:Как сделать вал (токарная операция)Скачать

Токарная обработка валов

Токарная обработка валов в условиях серийного производства выполняется на станках с ЧПУ. Эти станки обеспечивают эффективное снятие стружки на черновых и чистовых переходах, допускают практически неограниченную концентрацию в одном установе различных видов работ. На станках с ЧПУ обеспечивается максимальная автоматизация процесса обработки при минимальном объеме ручных работ.

Рабочие и вспомогательные движения режущего инструмента, изменение режимов резания, подача охлаждающей жидкости, смена режущих инструментов и т. п. выполняются автоматически. Для сокращения времени снятия и установки заготовки станки оснащают автоматическими патронами, механизируют или автоматизируют перемещение задней бабки и пиноли. Для сокращения затрат времени на переналадку и подналадку на некоторых станках возможна замена инструмента без прерывания автоматического цикла. Существенно сокращаются также простои станка, связанные с измерениями деталей, за счет применения измерительных щупов и введения коррекций в процесс обработки.

Высокая концентрация обработки на одном станке позволяет довести до минимума число установов и переустановов заготовок, связанных с участием рабочего. Заготовки, деформация которых при снятии больших припусков не выходит за пределы, предусмотренные техническими требованиями к операции, необходимо обрабатывать как правило за один-два установа.

Заготовки для центровых работ, поступающие на станки с ЧПУ, должны иметь центровые отверстия и хотя бы один обработанный торец.
Если требуется улучшение заготовки, то термическую операцию целесообразно проводить перед обработкой на токарном станке с ЧПУ, если это не сказывается на точности и работоспособности изделия. При обработке улучшенной заготовки штучное время увеличивается примерно на 10—15 %, а при обработке с разделением операций (до и после обработки) — на 75—80 %.

Обработка на токарных станках поковок и штамповок требует информации о фактических размерах этих заготовок (минимальные и максимальные диаметры, длины, биения отдельных поверхностей в партии), поскольку с учетом предельных размеров проектируют технологический процесс и разрабатывают управляющую программу.

В серийном производстве токарные станки с ЧПУ можно эффективно использовать не только для полной токарной обработки валов, но и в технологическом процессе наряду с токарными станками с ручным управлением, револьверными станками, копировальными и другими полуавтоматами. При этом на станках с ЧПУ целесообразно обрабатывать точные и взаимосвязанные поверхности, поверхности сложной формы, например конуса, сферы, канавки. На станках с ручным управлением выполняют предварительную подготовку центральных отверстий, центровых гнезд и торцов валов; поверхностей под зажим и установку заготовок в люнеты; обработку на шлицевых и цилиндрических оправках и других специальных приспособлениях без точной ориентации вдоль оси обработки, нарезание резьбы, накатку рифлений, снятие фасок напильником и полирование, а также поверхностей, которые делают по месту или по предварительным замерам.

Требования к технологичности конструкции деталей

Требования к технологичности конструкции деталей типа тел вращения с учетом особенностей их обработки на станках с ЧПУ сводятся к следующему.

1. Деталь должна быть образована по возможности из поверхностей, конфигурация которых допускает их образование при вращении заготовки относительно оси. Каждая из поверхностей должна быть открыта с одной из сторон для подвода режущего инструмента и его перемещения, обеспечивающего образование поверхности. Поверхности, составляющие изделие, могут быть любой достижимой с точки зрения обработки формы.

Для обработки на традиционных токарных станках, наиболее технологичной считалась форма изделия, состоящего из возможно меньшего числа цилиндрических участков (ступеней) и прямых торцов. Для станков с ЧПУ образование большого числа цилиндрических и конических ступеней, сферических и других фасонных поверхностей не связано с непреодолимыми трудностями и лишь незначительно увеличивает трудоемкость программирования. Применение токарных станков с ЧПУ открывает возможность улучшения функциональных свойств изделий за счет конструирования изделий сложной формы, но больше отвечающих своему назначению по конфигурации. Эти возможности используют еще недостаточно. По мере расширения использования станков с ЧПУ можно ожидать существенного увеличения применения изделий сложной формы.

2. Конфигурация изделия должна по возможности позволять ее полную (черновую и чистовую) обработку в одном установе. Для этого заготовка (изделие) должна быть достаточно жесткой, не деформироваться при снятии большого припуска или от сил зажима; иметь развитую поверхность под зажимные кулачки при обработке в патроне, место для кулачков или поводков при обработке в центрах. Заготовка, кроме того, не должна нуждаться в термической обработке между черновыми и чистовыми операциями.

3. Обрабатываемые поверхности изделий не должны прерываться выступающими поверхностями, которые не могут быть образованы при вращении. Наличие таких поверхностей мешает подходу обычного инструмента, суппортов, очень часто требует применения специального инструмента с большими вылетами.

4. Все взаимосвязанные техническими требованиями поверхности изделий должны быть доступны для обработки в одном установе. При этом у заготовок, обрабатываемых в патроне, размеры наружных поверхностей должны вырастать по мере приближения к патрону, а размеры внутренних поверхностей — убывать.

5. Места сопряжения цилиндрических, конических, криволинейных Поверхностей с торцовыми поверхностями должны по возможности быть одного радиуса, если в этих местах нет канавок, выточек или других элементов.

6. Канавки, выточки, углубления на наружной и на внутренней поверхностях желательно соответственно унифицировать, обеспечив возможность их образования одним резцом для наружной обработки и одним — для внутренней.

Токарная обработка валов может достаточно эффективно выполняться в условиях крупносерийного и массового производства на многорезцовых гидрокопировальных автоматах, многошпиндельных токарных автоматах. При обработке на многорезцовых и гидрокопировальных автоматах для обеспечения линейных размеров от постоянной базы рекомендуется применять плавающие передние центры с упором заготовки в торец.

Однопроходная копировальная и однопроходная многорезцовая токарная обработка жестких валов (отношение длины к диаметру наибольшей ступени равно 10—15) может обеспечить точность по 10—12-му квалитетам, многопроходная гидрокопировальная обработка — по 9—10-му квалитетам, обработка на станках с ЧПУ с измерением —по 6—9-му квалитетам. На токарно-копировальных станках новейшей конструкции можно производить черновую обработку многорезцовыми суппортами, а чистовое обтачивание — однорезцовым копировальным суппортом, причем при закреплении вала торцовым поводком все поверхности вала можно обрабатывать на одном установе. Некоторые токарно-копировальные станки имеют несколько (до пяти) копировальных суппортов, перемещающихся независимо один от другого. Иногда токарные станки с ЧПУ для обработки валов также имеют несколько независимо работающих суппортов, каждый из которых снабжен держателем инструментов на 6—12 позиций.

Многорезцовую обработку можно выполнять по трем основным схемам: обтачивание с продольной подачей; обтачивание с врезанием и последующей продольной подачей (для относительно длинных ступеней); обтачивание с поперечной подачей (для коротких поверхностей).

Токарный станок и схему обработки выбирают в результате расчета достигаемой точности и экономичности обработки. При мелкосерийном производстве валов экономически целесообразно использовать универсальные токарно-винторезные станки или программные токарные станки с оперативными системами числового управления.

В тех случаях, когда токарная обработка валов выполняется на многорезцовых или гидрокопировальных станках, для образования винтовых поверхностей и резьб используют специальные резьбообрабатывающие станки (резьбофрезерные, реэьбонакатные).

Для токарной обработки нежестких валов используют неподвижные и перемещаемые люнеты различных конструкций. Люнеты применяют также при обработке центральных отверстий валов на токарных станках. Люнет представляет собой жесткий неширокий корпус, монтируемый на станине токарного станка или на его суппорте, снабженный тремя регулируемыми в радиальном направлении опорами для установки заготовки вала. Одна из опор обычно бывает откидной, чтобы обеспечить удобную установку заготовки. Для того чтобы использовать люнет, на заготовках должна быть достаточно точная по размерам базовая поверхность. Неподвижный люнет, устанавливаемый на станине, применяют обычно при обработке ступенчатых валов; подвижный, устанавливаемый на суппорте, — при обработке валов, имеющих поверхности большой длины (например, поверхность под резьбу ходового винта).

В конструкциях валов встречаются наружные и внутренние крепежные резьбы (ГОСТ 9150—81, ГОСТ 24705—81). Внутренние резьбы обычно расположены в центровых отверстиях на торцах валов, в их фланцах. Это в основном резьбы небольших диаметров в сквозных и глухих отверстиях. Внутренние резьбовые поверхности обычно нарезают машинными метчиками на сверлильных, револьверных и агрегатных станках; в мелкосерийном производстве — на сверлильных и токарно-универсальных станках. В этих станках должно быть предусмотрено ускоренное реверсирование шпинделя для изменения рабочего движения на обратное (вывинчивание), когда резьба будет обработана на заданную глубину.

При нарезании глухих резьб отверстие под резьбу выполняют на глубину, превышающую длину нарезки, а для точной остановки движения подачи и вращения применяют самовыключающиеся патроны. Для получения внутренних крепежных резьб применяют также сверлильные, фрезерные, многооперационные станки с ЧПУ. Внутренние крепежные резьбы относительно большого диаметра (в осевых отверстиях валов) обычно нарезают резьбовыми резцами на токарных станках методом многократных проходов при вращающейся заготовке.

Наружные резьбы на валах нарезают плашками, резьбонарезными головками, резьбовыми резцами, гребенками, резьбовыми фрезами, а также формируют накатыванием (один из методов пластического деформирования). Выбор способа зависит от размеров резьбы и технических требований, масштаба выпуска, номенклатуры имеющегося оборудования.

Нарезание резьбы с помощью резьбонарезных головок является более производительной операцией и используется обычно в условиях крупносерийного и массового производства. В конце рабочего хода резьбонарезная головка раскрывается и отводится в исходное положение без реверса шпинделя, что существенно сокращает время рабочего цикла. Кроме того, режущие элементы резьбонарезной головки допускают большое число переточек, и их можно регулировать на размер в определенных пределах. .

Широко распространенным универсальным способом получения наружных резьб является нарезание резцом методом многократных проходов. Для сокращения числа проходов в условиях массового производства иногда используют гребенки.

Короткие резьбовые поверхности валов с полями допусков 8g;6g можно получить фрезерованием. Резьбовая гребенчатая фреза имеет кольцевые витки, повторяющие профиль впадины резьбы. Длина фрезы на две-три нитки больше длины нарезаемой части. Нарезание выполняется за 1,25 оборота заготовки при относительном осевом перемещении инструмента и заготовки. Параметры шероховатости поверхности резьбы выше, чем при других методах, из-за прерывистости процесса фрезерования.

Сущность метода накатывания резьб заключается в том, что заготовка обжимается более твердыми накатывающими инструментами и на ней благодаря пластичности материала остается отпечаток, соответствующий форме рабочей части инструмента при определенной кинематической связи инструмента и заготовки. Резьбу можно накатывать инструментом с плоской (плашками, рейками) и круглой (роликами) рабочей частью. Накатывание резьбы обеспечивает более высокую, чем при резании, производительность и высокую точность резьбы (поля допусков 6g, 8g). Накатывание в массовом производстве выполняют на специальных резьбонакатных станках, а в условиях меньшей серийности оно может быть выполнено на универсальных токарных, сверлильных и других станках с помощью специальных резьбонакатных головок (плашек) с двумя-четырьмя круглыми роликами.

Наиболее точным способом получения резьбовых поверхностей валов является шлифование одно- и много ниточным и кругами. Как правило эту операцию выполняют на термически обработанных заготовках, когда требуется высокая точность формы и расположения поверхности. Неглубокие профили шлифуют без предварительной обработки профиля резьбы, а глубокие — после предварительной токарной обработки.

Вы можете сделать заказ на токарную обработку валов или получить информацию по интересующим вопросам, связавшись с менеджерами нашей компании по телефонам +7 967 780 43 30, +7 917 856 82 24, по электронной почте info@inmet16.ru или отправив сообщение через форму обратной связи.

источники:

https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-tokarnaya-obrabotka-valov