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.
- Общие сведения
- Обработка гладких валов
- Изготовление ступенчатых валов
- 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: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.
Читайте также: Крепеж карданного вала газель
Видео:Необычная обработка длинных концов валаСкачать
Обработка длинных маложестких валов
Видео:Сделал для жены деталь и она перестала ломаться.Скачать
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.
Читайте также: Сколько валов в коробке автомат
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.
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):
Читайте также: Муфты для соединения валов под углом
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
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.
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
- 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
Невероятный узор на токарном станкеСкачать
Проточка о-о-о-чень длинных валов на токарном станке.Скачать
Токарные ужасы - не смог вовремя остановитьсяСкачать
Сверхточные, современные токарные станки с ЧПУ. Сверхточная обработка металла. Залипательное зрелищеСкачать
Изготовление валаСкачать
Как сделать длинные валы на токарном станке???Скачать
Чистота поверхности детали. Один из влияющих факторовСкачать
Токарные станки на совершенно новом уровне. Автоматическая токарная резка металла.Скачать
Чистота обработки. Зависимость от оборотов.Скачать
Дробление при проточке валаСкачать
ГИГАНТСКИЕ ТОКАРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ. ФАНТАСТИЧЕСКАЯ РАБОТА ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ. CNCСкачать
HANKOOK - станок для обработки вала длиной 25 мСкачать
Новый Самый популярный токарный станок с АлиЭкспресс WM210V 400Скачать
Точение очень тонких диаметров на приличную длинуСкачать
Как победить вибрацию при токарной обработке.Скачать
Как сделать вал (токарная операция)Скачать
Мобильные токарные станки для обработки валовСкачать
