Тольяттинский Государственный Университет
Кафедра «Технология машиностроения»
Научно-исследовательская работа на тему:
«Обработка длинных маложестких валов»
Преподаватель: Бобровский А.В.
Финишная обработка длинных валов (отношение длины к диаметру более 10) является одной из наиболее трудоемких операций. Это связано с малой жесткостью заготовки, вибрациями, сложностью достижения заданного качества, точности и производительности, а также с отсутствием необходимого оборудования.
Для повышения производительности и качества обработки длинных цилиндрических поверхностей обычно применяют различные подводимые опоры (например, люнеты), повышающие жесткость заготовки. При этом схема установки люнетов, их конструкция, характер закрепления, выбор технологических баз оказывают решающее влияние на производительность обработки и точность диаметральных размеров вала.
2. Анализ описанной ситуации
Для упрощения финишной обработки длинных валов требуется установка люнета.
Анализ различных схем обработки показывает, что наибольшей трудоемкостью, с точки зрения выбора конструкции и мест установки люнетов, а также их настройки, отличается обработка валов в центрах. Выбор наружной поверхности вала в качестве технологической базы позволяет повысить производительность и точность обработки. Аналогом базирования валов по наружной поверхности является обработка на бесцентрово-шлифовальных станках. Но у данного метода существуют следующие недостатки:
— быстрое засаливание абразивных кругов (особенно при обработке незакаленных сталей);
— шаржирование обрабатываемой поверхности;
— ограниченная длина заготовки, обусловленная биением ее свободных концов, выходящих за пределы зоны шлифования;
Видео:Изготовление валаСкачать
Существует прогрессивный и экономичный метод финишной обработки, сочетающий в себе резание и поверхностное пластическое деформирование (ППД) роликами. Такой метод позволяет получить высокое качество поверхностного слоя и минимальную шероховатость обработанной поверхности, сопоставимую с достигаемой при хонинговании и суперфинишировании.
Задача этапа — обеспечить достаточную полноту и достоверность исследования путем тщательного отбора и анализа патентно-технической информации.
Научно — техническая документация, отобранная для анализа
Пат. 2247016 РФ, МПК В 23 Р 23/04
Способ комбинированной режуще-деформирующей обработки и устройство для его осуществления
Метод финишной обработки, сочетающий в себе резание и поверхностное пластическое деформированиероликами. Такой метод позволяет получить высокое качество поверхностного слоя и минимальную шероховатость обработанной поверхности, сопоставимую с достигаемой при хонинговании и суперфинишировании.
Журнал: «Вестник машиностроения»
«Комбинированная обработка длинных валов» Я. Н. Отений, Н. И. Никифоров, А. И. Журавлев.
Для повышения производительности и качества обработки длинных цилиндрических поверхностей применяют подводимые опоры, повышающие жесткость заготовки. Схема установки опор, их конструкция, характер закрепления, выбор технологических баз оказывают решающее влияние на производительность обработки и точность диаметральных размеров вала.
Журнал: «Технология машиностроения»
«Оптимизация режимов резания при точении нежестких валов» Гаврилов В. А., Гребень В. Г.
При точении нежестких валов часто возникают колебания технологической системы. «Слабым» звеном системы является заготовка. Характеристики жесткости и демпфирования заготовок. Основными видами колебаний являются вынужденные колебания и автоколебания и являются переменными.
4. Выбор технического решения
Изучаем сущность отобранных ТР по сведениям, содержащимся в графе 3 табл. 1, а также по текстам патентных описаний, статей, приходим к выводу, что для повышения производительности и качества обработки длинных цилиндрических поверхностей применяем прогрессивный и экономичный метод обработки, сочетающий в себе резание и поверхностное пластическое деформирование (ППД) роликами.
Между двумя обкатниками 1 и 4, установленными соосно, расположена резцовая головка 8. Обкатники приводятся во вращение посредством зубчатых венцов 7, которые зацепляются с зубчатыми колесами 2, установленными на приводном валу 3. Деформирующие ролики 5, размещенные в обкатниках, вращаются в результате фрикционного взаимодействия с опорными конусами 6.
Видео:Обработка длинного вала (Колонна) на токарном советском станкеСкачать
Читайте также: Найти угловую скорость вращения вала двигателя после переключения передач
Ролики, нагруженные в осевом направлении постоянным усилием Q, вращают обрабатываемую заготовку 9. Подача последней в продольном направлении осуществляется самозатягиванием благодаря установке роликов под углом к ее оси. Перед началом обработки (при включенном приводе вала 3) заготовка правым концом подводится к роликам обкатника 1, захватывается их коническими фасками и под воздействием усилия самозатягивания перемешается вправо. Затем она входит в контакт с резцами головки 8 (при этом удаляется припуск), после чего обкатник 4 окончательно обрабатывает ее методом ППД.
Рис. 1. Схема комбинированной обработки длинного вала
Обкатник 1 предназначен только для создания крутящего момента и самозатягивания заготовки, а обкатник 4 — для окончательной упрочняющее-чистовой обработки. При указанной схеме осуществляется обработка валов напроход, что создает предпосылки для автоматизации процесса. Для обеспечения надежного совмещенного процесса (резания и ППД) крутящий момент, создаваемый роликами обкатников, должен превышать крутящий момент, возникающий при резании.
Данный метод комбинированной обработки позволяет повысить производительность и качество обработки длинных цилиндрических поверхностей.
7. Комбинированная обработка длинных валов
Между двумя обкатниками 1 и 4, установленными соосно, расположена резцовая головка 8. Обкатники приводятся во вращение посредством зубчатых венцов 7, которые зацепляются с зубчатыми колесами 2, установленными на приводном валу 3. Деформирующие ролики 5, размещенные в обкатниках, вращаются в результате фрикционного взаимодействия с опорными конусами 6.
Ролики, нагруженные в осевом направлении постоянным усилием Q, вращают обрабатываемую заготовку 9. Подача последней в продольном направлении осуществляется самозатягиванием благодаря установке роликов под углом к ее оси. Перед началом обработки (при включенном приводе вала 3) заготовка правым концом подводится к роликам обкатника 1, захватывается их коническими фасками и под воздействием усилия самозатягивания перемешается вправо. Затем она входит в контакт с резцами головки 8 (при этом удаляется припуск), после чего обкатник 4 окончательно обрабатывает ее методом ППД.
Обкатник 1 предназначен только для создания крутящего момента и самозатягивания заготовки, а обкатник 4 — для окончательной упрочняющее-чистовой обработки. При указанной схеме осуществляется обработка валов напроход, что создает предпосылки для автоматизации процесса. Для обеспечения надежного совмещенного процесса (резания и ППД) крутящий момент, создаваемый роликами обкатников, должен превышать крутящий момент, возникающий при резании.
Для обеспечения ППД максимальное напряжение в области контакта должно превышать предел текучести. Тангенциальное усилие деформирования, создающее крутящий момент, преодолевающий тангенциальную составляющую силы резания,
где — радиальная составляющая усилия деформирования, создаваемая одним роликом; f — коэффициент трения в контакте роликов с заготовкой; Z — число роликов в обкатнике.
Тангенциальная составляющая силы резания
где — коэффициенты, выбираемые по справочнику [2]; S — подача заготовки, мм/об; t — глубина резания, мм; v — скорость резания (обкатывания), мм/мин; — в Н.
Решая совместно уравнения (1) и (2), получим значения максимально возможных глубины резания и подачи для заданных условий обработки:
где — коэффициент запаса, обеспечивающий стабильность процесса обработки; — число резцов в резцовой головке.
Видео:Нетрадиционный способ центровки длинной, кривой заготовки в токарномСкачать
Графики, соответствующие выражениям (3) и (4), приведены на рис. 2.
Рис. 2. Зависимости глубины t резания (а) и подачи S (б) от числа Z роликов в обкатнике (= 2; = 0,8)
Для повышения производительности и приведения к нулю равнодействующей сил резания в плоскости, перпендикулярной к оси заготовки, необходимо установить равномерно по окружности заготовки несколько резцов. При этом настройку на размер можно осуществлять от фиксированной оси вращения или от наружной поверхности заготовки. В первом случае глубина резания переменная вследствие биения и некруглости заготовки, а также погрешности настройки резцов на заданный размер. Во втором случае глубина резания постоянная благодаря тому, что резцы подвижны в радиальном направлении и нагружены постоянным усилием, равным радиальной составляющей силы резания, вычисленной для заданных условий обработки.
Читайте также: Подшипник передний первичного вала москвич 2141
Заготовки в состоянии поставки имеют большой допуск на диаметр и некруглость, поэтому обкатники должны автоматически поднастраиваться на заданный размер. Это достигается благодаря постоянному усилию деформирования в результате нагружения роликов в осевом направлении заданной силой Q. При изменении действительного диаметра заготовки в пределах допуска ролики под действием усилия деформирования смещаются в осевом направлении (в ту или иную сторону в зависимости от знака изменения диаметра), а следовательно, и в радиальном направлении вследствие конусности опорного конуса.
При совместной работе двух обкатников необходимо, чтобы они обеспечивали одинаковую частоту вращения заготовки. Однако вследствие удаления припуска во второй обкатник поступает часть заготовки меньшего диаметра, что создает разность частот вращения.
При вращении опорного конуса с частотой частота вращения заготовки
где — радиусы конуса и заготовки в сечении, проходящем через точку наибольшего внедрения ролика в заготовку.
При уменьшении радиуса заготовки на величину t ролики во втором обкатнике смешаются в радиальном направлении относительно конуса на такую же величину. При этом частота вращения заготовки, создаваемая вторым обкатником, изменяется на величину
Если принять , то равенство (5) выполняется только при t = 0.
Чтобы добиться равенства частот вращения, создаваемых обоими обкатниками, следует либо снабдить их отдельными приводами, которые обеспечивали бы равную частоту вращения, (что требует применения адаптивного управления процессом обработки и вызывает определенные сложности при его реализации), либо соответствующим образом изменить в одном из обкатников диаметры роликов и опорного конуса.
Поскольку глубина резания и диаметр детали заданы, то в уравнении (5) с учетом требования соответствующий радиус сечения опорного конуса второго обкатника следует изменить на . Тогда уравнение (5) принимает вид
Так как между заготовкой и опорным конусом расположены деформирующие ролики, то для любых размеров заготовки и роликов должно выполняться условие
Решая совместно уравнения (6) и (7), найдем новое значение радиуса роликов, установленных во втором обкатнике, обеспечивающее постоянство частот вращения (т. е):
Пусть на обработку поступила очередная заготовка с действительным радиусом
Видео:Как сделать вал (токарная операция)Скачать
где — радиус предыдущей заготовки; — приращение радиуса, вызванное случайными факторами. Тогда в первом обкатнике ролики сместятся в радиальном направлении на величину . Но поскольку резцы головки настраивают на глубину резания от наружной поверхности заготовки, то ролики во втором обкатнике сместятся в радиальном направлении на такую же величину. Следовательно, при изменении размеров заготовок в партии в пределах допуска оба обкатника будут обеспечивать одинаковую частоту вращения заготовки.
8. Оптимизация режимов резания при точении нежестких валов
При точении нежестких валов часто возникают колебания технологической системы. «Слабым» звеном системы является заготовка. Характеристики жесткости и демпфирования заготовки являются переменными.
Приведенные коэффициенты жесткости и сопротивления изменяются по длине заготовки, принимая минимальные значения в середине пролета. В связи с этим наиболее интенсивные колебания возникают при обработке середины пролета вала, поэтому при решении задачи оптимизации режимов резания необходимо обеспечить в первую очередь устойчивость ее обработки.
Основными видами колебаний при резании являются вынужденные колебания и автоколебания. Причина вынужденных колебаний — наличие возмущающей, т.е. центробежной силы из-за неуравновешенности заготовки и вращающихся звеньев привода станка. Это низкочастотные колебания с частотой менее 30 Гц. Уровень вынужденных колебаний можно свести до минимума (вибрационного шума) за счет балансировки вращающихся звеньев привода станка. Таким образом, вынужденные колебания при токарной обработке можно считать второстепенными, амплитуда которых мала.
Читайте также: 94580136 подшипник первичного вала
Значительно более опасными являются резонансные режимы, наступающие при совпадении частоты собственных колебаний заготовки с частотой колебаний других звеньев технологической системы. Резонансные режимы при точении нежестких валов могут наблюдаться при L/D 20 и D ?50 мм (L/D — диаметр и длина заготовки соответственно) [1]. В этом случае возможно совпадение частоты собственных колебаний заготовки с частотой собственных колебаний резцедержателя в направлении оси Y. Для токарных станков средних размеров эта частота составляет 60—90 Гц. Для исключения резонансных режимов необходима частотная отстройка.
Автоколебания относятся к главным составляющим колебаний технологической системы, амплитуды которых значительны. Автоколебания происходят при отсутствии возмущающей силы с частотой собственных колебаний заготовки на падающем участке характеристики силы резания (
Подобные документы
Различие валов по назначению, форме, размерам, конструкционному материалу. Основные конструкторские базы валов. Группы и типы валов, применяемых в машиностроении. Технология токарной операции обработки вала с использованием самоцентрирующего люнета.
практическая работа [582,7 K], добавлен 25.12.2014
Классификация валов по геометрической форме. Изготовление ступенчатых валов. Материалы и способы получения заготовок. Технология обработки ступенчатых валов со шлицами (термообработка–закалка). Способы обтачивания наружных поверхностей, оборудование.
презентация [4,5 M], добавлен 05.11.2013
Служебное назначение и требование к точности коленчатых валов. Материал и способы получения заготовок для коленчатых валов. Механическая обработка коленчатых валов. Токарная обработка коренных шатунных шеек. Обработка внутренних плоскостей и смазочных кан
реферат [16,5 K], добавлен 07.11.2004
Видео:Точение длинного вала двумя резцами.aviСкачать
Анализ технологичности конструкции детали в зависимости от ее обработки в различных типах производства. Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и необходимого оборудования. Расчет режимов резания и техническое нормирование.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 26.03.2012
Кинематический и силовой расчет привода. Материалы и термическая обработка колес. Выбор допускаемых напряжений при расчете цилиндрических зубчатых передач. Расчет диаметра валов. Материалы валов и осей. Расчетные схемы валов. Расчёты на прочность.
курсовая работа [587,6 K], добавлен 12.11.2003
Явления, сопровождающие процесс резания; способы обработки конических поверхностей. Технология токарной обработки ступенчатого вала: характеристика детали, станка, режущего и контрольно-измерительного инструментов. Выбор рациональных режимов резания.
реферат [1,4 M], добавлен 02.02.2013
Схемы размерных цепей, при помощи которых определяются основные линейные размеры вала генератора. Установление взаимосвязи между поверхностями, которые должны быть обеспечены в результате обработки вала. Схема наладки токарного станка с гидросуппортом.
контрольная работа [747,7 K], добавлен 19.02.2010
Условия работы, нагрузки коленчатых валов, природа усталостных разрушений. Виды повреждений и причины отказа, дефекты коленчатых валов судовых дизелей. Технологические методы восстановления и повышения износа. Определение просадки и упругого прогиба вала.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 27.07.2015
Проектный расчет валов. Выбор расчетной схемы и определение расчетных нагрузок. Расчет валов на статическую, изгибную прочность и жесткость. Проектирование выходного вала цилиндрического прямозубого редуктора. Расчет вала на сопротивление усталости.
методичка [1,5 M], добавлен 25.05.2013
Формы валов и осей. Обеспечение необходимого вращения деталей. Материалы и термическая обработка для изготовления деталей. Углеродистые и легированные стали. Выбор стали для изготовления валов двигателей. Сравнительный анализ сталей 40, 40Х, 40ХФА.
реферат [732,1 K], добавлен 25.06.2014
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
Видео:Проточка о-о-о-чень длинных валов на токарном станке.Скачать
📺 Видео
Как победить вибрацию при токарной обработке.Скачать
Как сделать длинные валы на токарном станке???Скачать
Дробление при проточке валаСкачать
Чистота поверхности детали. Один из влияющих факторовСкачать
Чистота обработки. Зависимость от оборотов.Скачать
Центровка длинных валов.Скачать
Точение очень тонких диаметров на приличную длинуСкачать
Токарь 6 уровня - очень длинная детальСкачать
HANKOOK - станок для обработки вала длиной 25 мСкачать
Как сверлить длинные валы? СПЕЦприспособление для токарного станкаСкачать
Изготовление валаСкачать
Настройка неподвижного люнета Большой небольшой траблСкачать
Обработка детали в подвижном люнете.Скачать
Точение длинного вала двумя резцами aviСкачать
