Анализ технологического процесса обработки резанием ступенчатых валов

Анализ технологического процесса обработки резанием ступенчатых валов

Разработка технологического процесса изготовления вала начинается с детального изучения его служебного назначения в машине и всех требований технических условий, которым он должен отвечать. Для этого необходимо изучить сборочные чертежи машины или той сборочной единицы, в которую в качестве го из взаимосвязанных звеньев входит обрабатываемый вал, технические условия, нормы точности и требования технологии сборки. Изучение это должно сопровождаться критическим анализом рабочего чертежа вала, технических условий и требований технологического процесса сборки, которым должна отвечать готовая деталь. Этот анализ дает возможность установить взаимосвязи между поверхностями, которые должны быть обеспечены в результате обработки вала. Установить взаимосвязь вала с 1ми деталями, правильно проставить размеры и допуски, наметить последовательность обработки отдельных поверхностей детали, рассчитать межоперационные размеры и допуски помогают выявленные схемы размерных цепей.

Служебное назначение синхронного генератора описывается рядом технических условий и требований к сборке, например сохранение неизменности положения вала ротора в осевом направлении во время работы генератора. С этой целью в конструкции предусматривается беззазорное соединение левой подшипниковой опоры вала ротора.

В целях же предотвращения возможного изгиба вала в результате температурного расширения, что может привести к заклиниванию вала в подшипниках или к изменению величины зазора между статором и ротором и тем самым к искажению электрических характеристик генератора, подшипник второй опоры (правой), для компенсации температурной деформации, предусмотрен плавающим.

Кроме этого, одним из требований технических условий является ограничение определенными допустимыми значениями смещения оси симметрии щетки относительно оси симметрии коллекторного кольца В, сидящего на валу ротора.

Размеры вала с допустимыми отклонениями можно правильно определить лишь исходя из служебного назначения и требований технических условий.

Рис. 1. Схемы размерных цепей, при помощи которых определяются основные линейные размеры в ала генератора

Эта задача решается при помощи размерных цепей, показанных на рис. 1: необходимая величина зазора между торцом ступени вала и торцом ступицы вентилятора (для создания натяга в левом подшипнике) обеспечивается размерной цепью А1+ А2— А₃ — А₄ + А = 0; необходимый зазор в плавающей опоре достигается размерной цепью Б_{ + Б₂ + Б₃ + Б₄ + Б₅ — Б₆ + Б = 0; допустимая величина смещения оси симметрии щетки относительно оси симметрии коллекторного кольца обеспечивается размерной цепью В1, — В₂ — В₃ — В₄ — В₅ + В₆ + В₇ + В = 0.

Из приведенных уравнений размерных цепей видно, что в число составляющих звеньев входят своими звеньями и некоторые линейные размеры вала (А1, А₂ , Б6и В₆ ).

Рассчитанные таким образом и проставленные на рабочих чертежах деталей размеры, при обработке могут выдерживаться непосредственно на данной операции или на последующих операциях обработки и увязываться с соответствующими размерными технологическими цепями.

В зависимости от конструкции и масштаба выпуска технологический процесс изготовления вала может быть различен. Основными базами подавляющего большинства валов являются поверхности его опорных шеек.

Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно особенно при условии сохранения единства баз, что очень важно при автоматизации технологического процесса. Поэтому при большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на единых базах с установкой его в центрах. В связи с этим механическую обработку валов начинают с операции подготовки технологических баз — подрезки торцов и их зацентровки. В зависимости от масштаба выпуска эта операция может производиться как на токарных и револьверных станках, так и на центровальных и фрезерно-центровальных станках. Большинство фрезерно-центровальных станков позволяет встраивать их в автоматическую линию. Двухсторонний фрезерно-центровальный станок 73С1 имеет две позиции для крепления детали, на которых производятся последовательно фрезерование и центрование.

Фрезерно-центровальные станки МР77 и МР78 барабанного типа одновременно фрезеруют и центруют две заготовки без съемаих со станка. Эти станки производительные, но громоздкие и сложные в наладке. В автоматических линиях применяют станки А981 для фрезерования торцов и А982 для центрования.

Наружные поверхности ступенчатых валов обтачивают на токарных, токарно-копировальных, горизонтальных многорезцовых станках и на вертикальных одношпиндельных и многошпиндельных автоматах. В настоящее время на заводах серийного выпуска продукции широкое распространение находит точение наружных поверхностей ступенчатого вала на токарных станках с копировальными устройствами и особенно с гидросуппортом КСТ-1. На рис. 2 показана схема наладки токарного станка с гидросуппортом КСТ-1 на чистовую обработку ступенчатого вала.