Билет № 27. 1 вопрос. Основными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек и торцы (рис

1 вопрос. Основными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек и торцы (рис. 42). Для установки заготовок используют патроны: 1) самоцентрирующиеся двух-, трёх- и четырёхкулачковые, 2) магнитные. Часто за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на постоянных базах с установкой его в центрах. При этом может возникать погрешность базирования, влияющая на точность взаимного расположения шеек, равная величине несовпадения оси центровых отверстий и общей оси опорных шеек. Для исключения погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве технологической базы использовать торец заготовки. Используются следующие центры:

1) вращающиеся центры;

2) плавающие центры;

3) рифлёные центры;

4) сферические центры;

5) задний срезанный центр и т.д.

Форма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Существует несколько типов центровых отверстий, из которых для валов чаще всего применяются три (см. таблицу):

Цилиндрические участки диаметром d необходимы для предотвращения контакта вершин станочных центров с заготовкой. При обработке крупных, тяжёлых валов применяют усиленные станочные центры с углом конуса 75 или 90°. С соответствующими углами конусов выполняют и центровые отверстия валов. Предохранительный конус с углом 120° позволяет избежать случайных забоин на рабочем конусе в процессе межоперационного транспортирования вала. Валы с предохранительными конусами более ремонтопригодны. Использование центров в качестве установочных элементов предусматривает применение того или иного поводкового устройства, передающего крутящий момент заготовке. Такими устройствами являются поводковые патроны, хомутики и т.д. (рис. 43).

Передача крутящего момента подаётся через палец-поводок (2), закрепленный в патроне (1), и хомутик (3), устанавливаемый на заготовке.

Установка в цанговые патроны (подающие, зажимные) служит, как правило, для закрепления пруткового материала и инструмента с хвостовой частью. Установка в оправках (для полых валов) – жёстких, центрирующих (с постоянным диаметром) и разжимных. Различают также поводковые оправки:

• жёсткие – конические, цилиндрические, поводковые.

• разжимные – кулачковые, самозажимные, с гофрированными втулками и др.

Основные способы установки валов приведены на рис. 44 – 47

При установке и обработке длинных заготовок валов, осей, стержней в качестве дополнительной опоры, повышающей жёсткость технологической системы, применяют люнеты. Люнеты используют при обработке заготовок с L/D > 12…15. Различают подвижные и неподвижные люнеты (рис. 47). Для облегчения условий труда при закреплении заготовок на станки используют механизированные приводы: пневматические, гидравлические, электрические и магнитные.

2 вопрос. В связи с повышением требований к эксплуатационным показателям зубчатых передач (бесшумности и плавности работы, износостойкости, прочности и надёжности) в машиностроении применяют отделочные операции для зубьев цилиндрических колёс.

Основными видами отделочных работ являются: шевингование, хонингование, шлифование и притирка.

Шевингованием называется процесс тонкой отделки (исправление ошибок в шаге, угла подъёма винтовой линии, профиля эвольвенты, эксцентриситета окружности) незакалённых зубьев зубчатого колеса, осуществляемой специальным инструментом (шевером). Для шевингования прямозубых колёс применяют дисковый шевер с косыми зубьями, наклонёнными к оси под углом 10…15°, а для обработки косозубых колёс – прямозубые и косозубые шеверы с углом скрещивания осей зубчатого колеса и шевера в пределах 10…15°. Это необходимо для создания скольжения зубьев шевера вдоль зубьев колеса и соскабливания шевером тонкой стружки (толщиной 0,001…0,005 мм). Направление вращения шевера периодически изменяют для обработки зубьев с двух сторон. Для шевингования достаточно в качестве предварительной обработки ограничиться получистовым нарезанием зубьев на зубофрезерном станке с оставлением припуска 0,1…0,2 мм на сторону. Шевингование – высокопроизводительный способ чистовой обработки зубчатых колёс 6-й и 7-й степени точности, который примерно в 10 раз дешевле зубошлифования. Шлифование зубьев применяют для получения особо высокой точности (5–6-я степень) закалённых зубчатых колёс. После термической обработки перед шлифованием зубьев в зубчатых колесах производят шлифование базового центрального отверстия и торца с базированием по делительной окружности при помощи специальных патронов. При необходимости второй торец шлифуют на плоскошлифовальном станке. Шлицевые отверстия с центрированием по наружному диаметру калибруют прошивками на прессе. После обработки отверстия производится шлифование зубьев копированием (рис. 86, а) и обкаткой двумя (рис. 86, б) или одним (рис. 86, в) шлифовальным кругом. Припуск на шлифование оставляют 0,1…0,3 мм на толщину зуба (в зависимости от модуля и требуемой точности). Шлифовальные круги периодически правят специальным автоматическим устройством.

Существует также способ шлифования зубьев методом обкатки червячным шлифовальным кругом (рис. 86, г), который производит шлифование профиля зуба. Для этого способа характерна высокая производительность.

Хонингование применяют для чистовой отделки зубьев, как правило, закалённых цилиндрических колёс внешнего и внутреннего зацеплений. Процесс осуществляется на зубохонинговальных станках с помощью зубчатого абразивного инструмента – хона. Зубчатые хоны представляют собой прямозубые или косозубые колёса, обычно состоящие из стальной ступицы и абразивного венца того же модуля, что и обрабатываемое колесо. Частота вращения хона 180...200 мин, скорость подачи стола 180...210 мм/мин. Время хонингования зубчатого колеса 30...60 с. Хонингование позволяет уменьшить параметры шероховатости и тем самым повысить долговечность зубчатой передачи.

Притирку зубьев производят в тех случаях, когда конструкция зубчатых колёс не позволяет осуществить шлифования. Иногда притирку применяют после шлифования, в основном для устранения дефектов, полученных при шлифовании (прижогов, внутренних напряжений и т.п.). Притираемое колесо вращается в зацеплении с шестернёй-притиром, имеющим тот же модуль (рис. 87, а). Притир обычно выполняют по 5-й степени точности из мелкозернистого серого чугуна и перед работой смазывают пастой, состоящей из абразивного порошка и масла. Направление вращения периодически изменяется специальным механизмов для того, чтобы были обработаны обе стороны зуба.

На зубопритирочном станке обрабатываемое зубчатое колесо 2 находится в зацеплении с тремя притирами 1, 3 и 4. Ось одного притира параллельна оси обрабатываемого колеса. Оси притиров 1 и 4 расположены относительно оси обрабатываемого колеса под углом 3…4°, что увеличивает скольжение зубьев притира относительно зубьев колеса. Кроме вращения зубчатого колеса и притиров обрабатываемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.

3 вопрос. Резьбовые соединения в конструкциях машин составляют 15— 25% от общего количества соединений. Такая распространенность объясняется их простотой и надежностью, удобством регулирования затяжки, а также возможностью разборки и повторной сборки соединения без замены детали.

Резьбовые соединения применяются для решения следующих технологических задач:

¨ обеспечение неподвижности и прочности сопрягаемых деталей;

¨ выдерживание требований прочности и герметичности;

¨ точности установки сопрягаемых деталей;

¨ регулирования взаимного положения деталей.

Трудоемкость сборки резьбовых соединений машин составляет 25—35% общей трудоемкости сборочных работ.

Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих элементов;

¨ подачи деталей,

¨ установки их и предварительного ввертывания (наживления),

¨ подвода и установки инструмента,

¨ завинчивания и затяжки,

¨ отвода инструмента,

¨ дотяжки, шплинтовки или выполнения иного процесса, необходимого для предохранения от самоотвинчивания.

Из технологических работ в процессе завинчивания 12—17% идет на предварительное ввертывание, 18—20% на затяжку и 5—8% на дотяжку (от всего времени сборки соединения). В случае автоматической сборки все эти три элемента процесса выполняются последовательно одним инструментом. Однако при механизированном выполнении работ предварительное ввертывание часто производят вручную. Объясняется это тем, что от доброкачественности наживления зависит правильная первоначальная установка одной детали по резьбовому отверстию другой, а также возможность исключения срывов первых ниток резьбы, что нередко приводит к порче дорогостоящих корпусных деталей. Как показывает результат исследования, при механическом наживлении скорость вращения ввертываемой детали, диаметр, угол наклона и квалитета резьбы, а также величина осевого усилия, прикладываемого к детали, должны находиться в определенной зависимости. Ввертываемая деталь должна быть подведена к резьбовому отверстию до совпадения осей, затем необходимо создать осевое усилие для прижатия этой детали к кромке отверстия и после этого сообщить детали вращательное движение с определенной скоростью, величина которой обратно пропорциональна диаметру резьбы.

Примерно 80% энергии, расходуемой на весь процесс навинчивания, затрачивается на преодоление сил трения и около 20% на затяжку. Собираемость винтовых или болтовых соединений зависит от точности или достаточности зазоров между винтом (болтом) и соответствующими поверхностями скрепляемых деталей. Это определяется путем расчета размерных цепей соединений.

Неподвижность шпильки, ввинченной в корпус, достигается натягом, создаваемым обычно одним из трех способов:

¨ коническим сбегом резьбы;

¨ упорным буртом;

¨ тугой резьбой с натягом по среднему диаметру.

При первом способе шпилька завинчивается достаточно свободно в гнездо вплоть до сбега, а при дальнейшем ее вращении в витках сбега возникают расклинивающие силы, создающие необходимый натяг.

Стабильность такого соединения зависит преимущественно от механических характеристик материалов корпуса и шпильки, угла сбега резьбы и момента завинчивания шпильки. Для стальных шпилек и корпусов из алюминиевых и магниевых сплавов угол сбега обычно составляет 20°. При стальных корпусах для повышения усталостной прочности и большей неподвижности соединения угол сбега уменьшают.

Этот способ постановки шпилек имеет существенные недостатки, состоящие в том, что расклинивающее действие нередко вызывает чрезмерное смятие начальных витков резьбы в отверстии и микроскопические радиальные трещины, особенно если базовая деталь чугунная. Поэтому, как свидетельствует опыт, использование сбега резьбы рационально лишь в соединениях, не несущих особенно больших нагрузок и не подверженных вибрациям. Натяг, созданный упором бурта в базовую деталь не имеет этого недостатка, но постановка таких шпилек, как и в первом случае, весьма усложняется при механизированной и тем более автоматизированной сборке, так как крутящий момент в конце завинчивания резко увеличивается, что может привести к поломке инструмента

В третьем случае неподвижность соединения достигается за счет натяга по среднему диаметру (радиальный натяг) всех витков.

В конструкциях машин применяются болтовые и винтовые соединения, собираемые без затяжки с предварительной затяжкой. Область использования соединений первого типа крайне ограничена, соединения же второго типа распространены чрезвычайно широко.

Предварительная затяжка соединений при сборке играет существенную роль в повышении долговечности работы сборочных единиц или машины и должна быть такой, чтобы упругие деформации деталей соединения при установившемся режиме работы машины или механизма находились в определенных пределах, обусловленных конструктивными особенностями.

Степень предварительной затяжки болта или винта зависит от сил, нагружающих соединение.