Технология производства валов и осей

Разновидности валов. В приборостроении, как и в изделиях других отраслей промышленности, встречаются валы разнообразных конструкций: гладкие и ступенчатые, сплошные и полые. Наибольшее распространение получили ступенчатые валы. Валы считаются ж е с т к и м и, если отношение длины к диаметру не превышает 15, и н е ж е с т к и м и, если это отношение более 15. Нежесткие валы приходится обрабатывать (точить, шлифовать) с применением люнетов.
Материалом для валов служит, в основном,сталь 40 или 45 и, реже, легированные стали 40Х, 18ХГТ. Сопрягаемые цилиндрические поверхности валов выполняют с отклонением, соответствующим 6-му или 8-му квалитету и с шероховатостью поверхности соответственно Rа = 1.25 -0,63 мкм и Rа = 2,5 - 1,25 мкм.

 

Заготовки для валов. При изготовлении валов исходные заготовки получают либо путем пластического деформирования (ковка, штамповка, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка, поперечно-винтовая прокатка), либо путем резки стандартного проката. На рис. 12.1 показаны заготовки, полученные различными способами: для изготовления ступенчатых валов - штамповкой в подкладных штампах (а); для валов с фланцами - штамповкой на горизонтально-ковочной машине (б); для ступенчатых валов в крупносерийном и массовом производстве - поперечно-винтовой прокаткой (в).

а)

б)

в)

Рис. 12.1 Заготовки валов, полученные различными способами.

С увеличением масштаба выпуска деталей большое значение придается эффективности использования металла, которая характеризуется отношением массы готовой детали, к расходу металла на исходную заготовку. Это отношение называют коэффициентом использования металла. Для серийного и массового производства этот коэффициент составляет более 0,75 н доходит до 0,95.
В единичном и мелкосерийном производстве при изготовлении валов с небольшим перепадом диаметральных размеров используют горячекатаный нормальный прокат, который разрезают на штучные заготовки для последующей механической обработки. При изготовлении валов со значительным числом ступеней и существенным перепадом диаметров применяют весьма эффективный способ ковки на вертикальных радиально-ковочных машинах (ротационная ковка). На рис. 12.2 приведена схема ротационного обжатия.

Рис. 12.2 Схема ротационного обжатия.

В отверстие неподвижной головки 1 машины запрессовано стальное кольцо 2. Между кольцом и шпинделем 7 помещена обойма 3 с цилиндрическими роликами 5, которые выступают из отверстий обоймы. В шпинделе имеется паз, в котором размещены две матрицы 6 и два бойка 4. В процессе вращения шпинделя под действием центробежных сил бойки расходятся (положение 8). В тот момент, когда бойки набегают на свободно вращающиеся в обойме 3 ролики, матрицы перемещаются к центру и обжимают заготовку (положение 9). Осевое перемещение заготовки происходит в тот момент, когда матрицы разжаты. Длительность обработки одной заготовки составляет 40-70 с.
В условиях серийного производства большое распространение получила горячая штамповка заготовок в открытых штампах (облойная штамповка), а в крупносерийном и массовом производстве - в закрытых штампах (безоблойная штамповка). При изготовлении заготовок с односторонним утолщением весьма эффективна штамповка на горизонтально-ковочных машинах. Для повышения точности штампованных заготовок применяют калибровку (чеканку) поковок.
Новым и весьма производительным способом изготовления заготовок для ступенчатых валов является горячая прокатка на трехвалковых станах, называемая поперечно-винтовой прокаткой. Этот способ целесообразен в массовом и крупносерийном производстве.