Токарная обработка валов большого диаметра (3 видео)

Ключевая наша работа — токарная обработка длинных деталей, длинных валов и осей. Детали длиной до 9 метров.

(495) 369-15-87, с 9:00 до 18:00, без выходных
info@stankiaksioma.ru

г.Москва, Нижний Сусальный пер., 5 стр.12; г.Чебоксары, Складской пер., 6; г.Ульяновск, 9-й Инженерный пр-д, 26;
г.Краснодар, ул. Захарова д.1, к.1. Ядринский машиностроительный завод, республика Чувашия. Предприятие образовано в 1971 году. Является поставщиком для предприятий военно-промышленного комплекса. Производство листогибов и других станков.

Содержание

Обработка валов большой длины
Обработка длинных маложестких валов
Характеристика и анализ достоинств и недостатков методик финишной обработки длинных валов. Сущность и схема комбинированной обработки длинного вала. Способы оптимизации режимов резания при точении нежестких валов, разработка ее математической модели.
Подобные документы
📺 Видео

Видео:Изготовление валаСкачать

Обработка валов большой длины

Валы длиной свыше 1,5 м можно отнести к длинным. Те из них, которые имеют отношение длины к диаметру более 10, можно отнести к не жестким.

Наиболее характерными валами высокой точности являются штоки гидравлических цилиндров, борштанги расточных станков, цилиндрические направляющие, валы и скалки различных механизмов, ходовые винты скольжения и качения и др.

Обработка таких изделий требует использования в станках дополнительных устройств для преодоления последствий деформаций под воздействием сил резания и тяжести, а также опасности возникновения автоколебаний. Весьма серьезными являются проблемы, возникающие при закреплении заготовок в ходе их установки на станок.

Для токарной обработки, с целью повышения жесткости технологической системы, передний конец заготовки закрепляют кулачками зажимного патрона. Во время этой процедуры заготовке придается определенное положение в пространстве. Сколь бы точными ни были зажимные кулачки самоцентрирующего патрона, положение заготовки всегда будет иметь угловое отклонение от оси центров станка. Выверка в четырехкулачковом патроне с независимым перемещением кулачков обеспечивает правильное положение заготовки только вблизи патрона.

На рис. 10.74 показана схема установки заготовки длинного вала для выполнения токарной обработки. Наиболее характерная ошибка заключается в следующем.

Рис. 10.74. Схема установки заготовки длинного вала для токарной обработки

Зажатая кулачками 2 патрона 1 заготовка принимает положение задний конец заготовки смещен от оси центров станка 7 на значительную величину. При поджатии заднего центра 6 заготовка деформируется, ее ось принимает изогнутое положение 5.

В ходе обработки деформированной заготовки ее поверхностям придается положение 4, концентричное оси станка. Но после раскрепления выясняется, что обработанная деталь имеет радиальное биение, определяемое положением оси 5.

Возникает вопрос, как избавиться от описанных погрешностей обработки?

Рис. 10.75. Выверка длинного вала

Вначале необходимо вывести заготовку на ось центров и только после этого производить ее закрепление кулачками 1 патрона и поджимать задним центром 3. Решений может быть несколько.

Оснастить станки устройствами типа призматических подставок 4, выводящих длинную заготовку на ось центров как по высоте, так и по боку (рис. 10.75). Лучше всего, если таких подставок будет две, для обоих концов заготовки 2. Расположить подставки нужно вблизи концов вала.

Еще лучше использовать не подставки, а самоцентрирующие люнеты.

Нет необходимости в большой протяженности зажимных поверхностей кулачков. Достаточно такой, которая даст необходимый для обработки заготовки вращающий момент. Избыточная протяженность приведет к вероятности возникновения при установке увеличенного углового смещения заготовки от оси центров станка.

Особого внимания заслуживает вопрос финишного шлифования длинного не жесткого вала. Наиболее существенной задачей является устранение исходных погрешностей заготовки, которые присущи ей после выполнения предшествующей обработки и проявляются в виде радиального биения. Кроме того, необходимо получить точные размеры.

Обработку выполняют в неподвижных центрах кругло-шлифовального станка, что исключает описанные выше погрешности закрепления кулачками патрона.

При шлифовании возникают определенные трудности, связанные с малой жесткостью заготовок. Шлифовальный круг при шлифовании оказывает на заготовку большое радиальное усилие, отжимает ее. Диаметр заготовки будет уменьшаться, а исходное радиальное биение будет сохраняться.

Кругло-шлифовальные станки снабжены неподвижными люнетами, использование которых позволяет повысить жесткость технологической системы. Установить кулачки люнета нужно на поверхность, не имеющую радиального биения. Такую поверхность нужно образовать шлифованием шеек под люнеты.

Первое шлифование врезанием выполняют в достаточно жестком месте заготовки, т.е. близко от переднего или заднего центра. Радиальное биение при каждом обороте заготовки проявляется приближением наружной поверхности к шлифовальному кругу и удалением от нее.

Нужно коснуться шлифовальным кругом поверхности заготовки таким образом, чтобы пучок искр из зоны резания возникал в момент приближения заготовки к кругу и прерывался при каждом обороте во время удаления заготовки от круга. Радиальную подачу круга на заготовку производить только после того, как искрение полностью прекратится. Каждая повторная радиальная подача круга должна быть столь малой, чтобы прерывистость искрения сохранялась.

С каждым циклом врезания продолжительность контакта шлифовального круга с заготовкой будет увеличиваться. Это свидетельствует об уменьшении радиального биения. Такие, малые по величине, врезания можно прекратить, когда искрение на шлифуемой шейке станет непрерывным. Это показывает, что радиальное биение устранено. После этого на данную шейку нужно установить кулачки люнета и перейти к шлифования следующего места для установки второго неподвижного люнета. Количество люнетов определяется длиной и жесткостью заготовки.

Установленную в центрах и нескольких неподвижных люнетах заготовку вала большой длины шлифуют в ходе выполнения большого числа рабочих ходов.

Предлагается следующее выполнение операции шлифования вала очень малой жесткости (рис. 10.76).

1. Расставить люнеты 6 по длине заготовки, так чтобы расстояние между ними в зависимости от жесткости было не более 500—700 мм.
2. Надеть на конец заготовки хомутик 2 (рис. 10.76, а).
3. Заложить в центровые отверстия консистентную смазку: солидол или литол. Установить заготовку 3 в центрах 1 и 4.
4. Подвести под заготовку нижние кулачки люнетов.
5. С помощью нижних кулачков люнетов поднять заготовку на уровень оси центров.
6. Шлифовать врезанием ближнюю к шпинделю шейку, лежащую на люнетной опоре, для ликвидации радиального биения.

Рис. 10.76. Схема шлифования длинных валов

Такое шлифование имеет свои особенности. Заготовка свободно лежит на нижней опоре люнета 6, и ее радиальное биение преобразуется в поперечные перемещения (рис. 10,76, б). За счет такого размещения заготовки жесткость технологической системы возрастает по сравнению с описанным ранее свободным вращением заготовки.

Важно, чтобы шлифовальный круг 5 вступал в контакт с заготовкой, когда она сместится по кулачку люнета вправо. Шлифование, как описано ранее, приобретает прерывистый характер, о чем свидетельствует пучок искр 7 из зоны резания. Необходимо не форсировать шлифование и не давать подачу круга на заготовку до тех пор, пока не прекратится периодическое искрение.

После полного прекращения искрения необходимо подать круг на заготовку в поперечном направлении на минимальную величину до появления прерывистого искрения. Шлифовать до прекращения искрения. И вновь повторить минимальную подачу. С каждым циклом шлифования радиальное биение уменьшается, а угол контакта круга с заготовкой увеличивается.

Непрерывность искрения при малом давлении круга на заготовку свидетельствует о том, что радиальное биение уменьшилось до нуля.

7. Поджать кулачки люнета к отшлифованной поверхности заготовки.
8. Перейти к аналогичному врезному шлифованию остальных мест для установки люнетов.
9. Установить люнеты поочередно на каждую подготовленную поверхность.
10. Шлифовать наружную поверхность заготовки на всю ее длину значительным числом рабочих ходов.

Снимают припуск с поперечной подачей s_n, равной 0,01—0,015 мм за каждый рабочий ход, в ходе которого круг перемещается на длину /. В конечной точке вновь будет дано поперечное перемещение х_п.

Скорость вращения заготовки s_Kp при круглом шлифовании стального вала не должна быть меньше 10 м/мин во избежание прижогов поверхности. В то же время требования хорошей шероховатости в пределах Ra 0,8 мкм не позволяет увеличить эту скорость более чем до 15 м/мин. Получается довольно узкий диапазон скорости вращения заготовки, ограничивающий возможность повышения производительности:

где D — диаметр шлифуемой поверхности, мм; п — частота вращения заготовки, об/мин.

Продольная подача круга, мм, вдоль заготовки за один ее оборот равна кВ, а за одну минуту — s_np = кВт

Видео:Обрезка трубы большого диаметра. processing of large diameter pipes.Скачать

Обработка длинных маложестких валов

Видео:Токарная обработка деталей большого диаметраСкачать

Характеристика и анализ достоинств и недостатков методик финишной обработки длинных валов. Сущность и схема комбинированной обработки длинного вала. Способы оптимизации режимов резания при точении нежестких валов, разработка ее математической модели.

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;

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.

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

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.

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.

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

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

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.

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

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

источники:

https://evakuatorinfo.ru/tokarnaya-obrabotka-valov-bolshogo-diametra