[Z1] ОБРАБОТКА КОЛЕНЧАТЫХ И ЭКСЦЕНТРИКОВЫХ ВАЛОВ

              

                  План

1. Технические условия на коленчатые валы

2.     Технологический маршрут изготовления коленчатого вала

3.     Контроль коленчатых валов

4.     Технические условия на эксцентриковые валы

5.     Технологический маршрут изготовления эксцентриковых валов

 

1.     Технические условия на коленчатые валы

 

Коленчатые валы (рис.18.1) механических прессов и ГКМ бывают одного, двух и трех коленные с разворотами колен на 180 и 120⁰. Валы изготавливаются из сталей 35, 40, 45, 50, 38Г2, 46Г2, 40 ХН, 30 ХМА. Используют заготовки гнутые из проката или кованые. Перед механической обработкой заготовки нормализуют.

              

 

Рис. 18.1 Коленчатый вал. Поверхности 1,2,3,4 – коренные шейки; 5 – мотылевая (шатунная) шейка; 6, 7 – щеки.

 

Оси коренных и шатунных шеек должны иметь параллельность между собой с отклонением в пределах 0,1 мм на 1 метр длины.

Точность исполнения размеров коренных и шатунных шеек должна находиться в пределах 6-9 квалитетов, овальность  и конусность их не должна быть более 0,04-0,05 мм.

Точность разворота колен должна находиться в пределах 15 минут.

Допуски на несопрягаемые диаметральные размеры выполняются по 10-11 квалитетам, а их линейные по 12-14 квалитетам точности.

Шатунные и коренные шейки и их галтели должны иметь высоту неровностей 0,63-1,25 мкм.

Быстроходные валы должны быть динамически уравновешены.

 

2.     Технологический маршрут изготовления коленчатого вала

 

 При единичном и мелкосерийном производстве процесс начинается с разметки заготовки на плите. В заготовке проводят осевые линии вдоль коренных и мотылевых шеек в вертикальной и горизонтальной плоскостях и выводят их на торец вала. Размечают положение шеек и мотылевых шеек. На 2-й операции вал устанавливают на призмы, выверяют по рискам, фрезеруют и сверлят центровые отверстия на горизонтально-расточном станке или при крупных размерах вала на расточной колонне.

Если станки имеют большой поворотный стол, то центровое отверстие выполняют с одной стороны, а после поворота стола – с другой. При отсутствии поворотного стола деталь устанавливают на плите и выверяют дважды для центровки с одной и с другой стороны.

В ряде случаев первую обточку центральных шеек ведут в патроне и на одном (заднем) центре. Для такой обработки требуется зацентровка только с одного конца, но при зажиме в патроне за другой конец необходимо повернуть вал. Второй торец (место под кулачки) обтачивают и центрируют на последующих операциях, когда вал ставят на токарном станке обточенным концом в патроне и другим концом по обточенной шейке в люнете. На 3-й операции в центрах обтачивают начерно коренные и все осевые шейки, протачивают наружные боковые поверхности шеек с припуском 5 мм на сторону.

При обточке шеек и щек выдерживают все линейные размеры ступеней шеек с учетом припуска по длине 5-7 мм; для уменьшения биения вала на станке устанавливают противовес на планшайбе. Длинные валы обтачивают с поддержкой в люнете и сначала обрабатывают шейку под люнет.    

После черновой обточки осевых шеек и торцов колен на 4-й операции размечают сердцевину колена подлежащую удалению и центры мотылевых шеек.

На 5-й операции высверливают и вырезают сердцевину колена. Далее размечают щеки в размер (6-я операция) и на 7-й операции строгают, выдерживая размер по ширине щек.

Установку вала на станке выверяют по разметочным линиям щек и оси вала. Теперь вал легко положить на плоскости щек, разметив их (8-я операция) по центру мотылевых шеек на размер между щеками с припуском по 15-20 мм на сторону и, в дальнейшем строгать (9-я операция) или фрезеровать между щеками. После обработки мотылевая шейка будет иметь прямоугольное сечение. На этой же операции обрабатываются щеки.

После этих черновых операций вал термически обрабатывают (10-я операция), производят отпуск для снятия внутренних напряжений. После термической обработки размечают вновь центры коренных шеек (11-я операция) и вал перецентровывают (12-я операция). На новых центровых отверстиях обтачивают шейки и щеки вала, оставляя припуск 25 мм на сторону под бугели (13 операция). Размечают шпоночные пазы на конце вала (14 –я операция), фрезеруют их (15-я операция) с припуском 5 мм на сторону, надевают бугели на концы вала и закрепляют болтами.(см. рис.18.2.)

 

 

 

Рис. 18.2. Обработка мотылевых шеек с помощью бугелей.

                 1-бугель, 2-распорка, 3-центровое отверстие.

 

На расточном станке (16-я операция) засверливают на бугелях центровые отверстия 3, расположенные параллельно оси коренных шеек вала. Перед сверлением вал должен быть выверен на станке по основной оси коренных шеек.

Наконец вал готов для выполнения одной из главных операций, т.е. обточки мотылевых шеек (17-я операция). Эта операция выполняется двумя способами: 1) на токарном станке с помощью бугелей для валов средних размеров; 2) на специальном токарном станке с вращающимися на кольце резцами (станки типа Моль). Этот способ применяют для тяжелых валов. Мотылевые шейки на токарном станке обрабатывают с помощью бугелей, устанавливая вал центровыми отверстиями бугелей в центры станка.

Жесткость валов обычно недостаточна, а поэтому ставят распорки 2 между бугелем и щекой вала, а также между щеками двух колен. При установке коленчатых валов на специальном станке (типа Моль) из-за трудности достижения параллельности, оси шеек всех мотылей вала приходится затрачивать значительное время на выверку, что снижает производительности этого способа обработки.

Следует иметь в виду, что кроме чистовой обработки мотылевой шейки в размер, на этой  же операции протачивают внутренние поверхности щеки на размер по чертежу и торцы щек по радиусу. На этом заканчивается чистовая обработка колен.

На следующей операции (18-я) обтачивают коренные шейки окончательно, а также наружные боковые стороны щек и их торцы по радиусу. Обе операции являются очень ответственными, так как мотылевую шейку обтачивают по 6-7 квалитетам точности. При этом должны быть выдержаны точность формы и параллельность осей по ТУ.

Коренные и мотылевые шейки при выполнении 17-й и 18-й операций на токарном станке дополнительно накатывают роликами для увеличения срока службы. После снятия детали со станков и проверки, мотылевые и коренные шейки обертывают картоном, прижимают деревянными брусками  и закручивают проволокой. Остальные доделочные операции выполняют с закрытыми шейками; разметку шпоночного паза и четырех отверстий с торца (19-я), фрезерование шпонки с двух концов вала (20-я), сверление торцевых отверстий и нарезание резьбы (21-я).

 

3.     Контроль коленчатых валов

 

 Обработка заканчивается контрольной операцией, выполняемой на контрольной плите ОТК. После окончания осмотра производится клеймение на месте, указанном на чертеже. Коленчатый вал является ответственной деталью, и на его приемку обычно составляют паспорт, где указываются основные данные приемки.

 

4.     Технические условия на эксцентриковые валы

 

           Для эксцентриковых тяжелых валов применяют сталь 45. Для эксцентриковых валов механических штамповочных прессов усилием 25 мН применяют сталь 50ХН. Заготовка вала – поковка под прессом. Технические условия на их изготовление аналогичны ТУ на коленчатые валы.

 

5.Технологический маршрут изготовления эксцентриковых валов

 

После разметки заготовки с учетом расположения эксцентрика (1-я операция) фрезеруют торцы вала с припуском 20 мм на сторону (2-я операция), размечают на торцах центры коренных шеек (3-я операция), а на расточном станке сверлят центровые отверстия (4-я операция). На этом 10й подготовительный этап,  обеспечивающий подготовку баз, заканчивается.

Далее производят черновую токарную обработку всех ступеней вала и торцов эксцентрика с припуском 10-15 мм и протачивают на концах шейки для установки бугелей (см. рис.18.2) (5-я операция).

Отдельно подбирают заготовку и обрабатывают кольцевые бугели под обточенные по наружному диаметру и боковым сторонам шейки. Надевают бугели на вал с двух сторон и приваривают их к валу (6-я операция). Размечают на бугелях центры для обточки эксцентрика, выдерживая определенный радиус (7-я операция). Сверлят в бугелях на расточном станке вспомогательные, центровые отверстия по разметке (8-я операция) и выверяют, чтобы с обеих сторон было заданное расстояние. Выдерживать точно расстояние с обоих концов вала особенно видно, чтобы оси были параллельны. На этом заканчивается подготовка к обточке эксцентрика.

На центрах бугелей обтачивают и накатывают роликами на токарном станке эксцентрик (9-я операция). Вал переставляют на основные, центровые отверстия и обрабатывают начисто по чертежу основные коренные и все осевые шейки вала и срезают бугели (10-я операция).

Торцы вала на этой операции подрезают в размер по чертежу и подправляют центры, при этом вал вращается в люнете. На этом же станке полируют коренные шейки, доводя чистоту до 1,25 мкм. Далее выполняют более мелкие операции: разметку и фрезерование шпоночных пазов (11-12 операции), сверление и нарезание резьбы в торцевых отверстиях (13-я операция).

После всех механических операций притупляют острые кромки и клеймят вал номером чертежа и номером плавки. После этого вал проверяют окончательно по всем основным размерам и ТУ.