Технология изготовления втулок

М Лекция №17 Страница 9

Лекция №17

Тема№5.Технология изготовления втулок

1. Характеристика втулок

К деталям класса втулок относятся втулки, гильзы, стаканы, вкладыши, т. е. детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось.

Некоторые основные виды подшипниковых втулок (рис. 1) служат как опоры вращающихся валов. Наиболее часто применяют втулки с L/D2.

Рис. 1. виды подшипниковых втулок

2.Технологические задачи

Отличительной технологической задачей является обеспечение концентричности наружных поверхностей с отверстием и перпенди-кулярности торцов к оси отверстия.

Точность размеров. Диаметры наружных поверхностей выполняют по h6, h7; отверстия по H7, реже по H8, для ответственных сопряжений по Н6.

Точность формы. В большинстве случаев особые требования к точ-ности формы поверхностей не предъявляются, т. е. погрешность формы не должна превышать определенной части поля допуска на размер.

Точность взаимного расположения:

— концентричность наружных поверхностей относительно внутренних поверхностей 0,015...0,075 мм;

— разностенность не более 0,03...0,15 мм;

— перпендикулярность торцовых поверхностей к оси отверстия 0,2 мм на радиусе 100 мм, при осевой нагрузке на торцы отклонение от перпендикулярности не должно превышать 0,02...0,03 мм.

Качество поверхностного слоя. Шероховатость внутренних и на-ружных поверхностей вращения соответствует Ra= 1,6...3,2 мкм, торцов Ra = 1,6...6,3 мкм, а при осевой нагрузке Ra = 1,6...3,2 мкм. Для увеличения срока службы твердость исполнительных поверхностей втулок выполняется HRСЭ40...60.

3. Материалы и заготовки для втулок

В качестве материалов для втулок служат сталь, латунь, бронза, серый и ковкий антифрикционный чугун, специальные сплавы, металлокерамика, пластмассы.

Заготовками для втулок с диаметром отверстия до 20 мм служат калиброванные или горячекатаные прутки, а также литые стержни. При диаметре отверстия больше 20 мм применяются цельнотянутые трубы или полые заготовки, отлитые в песчаные или металлические формы, используют также центробежное литье и литье под давлением.

4. Основные схемы базирования

Задача обеспечения концентричности наружных поверхностей относительно отверстия и перпендикулярности торцовых поверхностей к оси отверстия может быть решена обработкой:

— наружных поверхностей, отверстий и торцов за один установ;

— всех поверхностей за два установа или за две операции с бази-рованием при окончательной обработке по наружной поверхности (обработка от вала);

— всех поверхностей за два установа или за две операции с бази-рованием при окончательной обработке наружной поверхности по отверстию (обработка от отверстия).

При обработке за один установ рекомендуется следующий техно-логический маршрут обработки втулки:

— подрезка торца у прутка, подача прутка до упора, зацентровка торца под сверление, сверление отверстия и обтачивание наружной поверхности, растачивание или зенкерование отверстия и обтачивание наружной поверхности со снятием фасок на свободном торце, предварительное развертывание, окончательное развертывание, отрезка. Эта первая операция выполняется на токарно-револьверном станке, одношпиндельном или многошпиндельном токарном автомате;

— снятие фасок с противоположного торца втулки на вертикально-сверлильном или токарном станке;

— сверление смазочного отверстия;

— нарезание смазочных канавок на специальном станке. При обработке втулки из трубы вместо сверления производят зенкерование или растачивание отверстия, далее технологический маршрут сохраняется.

При обработке втулки с базированием по внутренней поверхности рекомендуется следующий технологический маршрут обработки:

— зенкерование отверстия втулки и снятие фаски в отверстии на вертикально-сверлильном станке (технологическая база — наружная поверхность);

— протягивание отверстия на горизонтально-протяжном станке со сферической самоустанавливаюйейся шайбой, которую применяют, потому что торец не обработан;

— предварительное обтачивание наружной поверхности (в зави-симости от точности заготовки), подрезка торцов и снятие наружных (а часто и внутренних фасок) на токарно-многорезцовом полуавтомате. Базирование осуществляется по внутренней поверхности на разжимную оправку;

— чистовое обтачивание наружной поверхности, чистовая подрезка торца.

При выборе метода базирования следует отдавать предпочтение базированию по отверстию, которое имеет ряд преимуществ:

— при обработке на жесткой или разжимной оправке погрешность установки отсутствует или значительно меньше, чем при обработке в патроне с креплением заготовки по наружной поверхности;

— более простое, точное и дешевое центрирующее устройство, чем патрон;

— при использований оправки может быть достигнута высокая степень концентрации обработки.

5. Методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей

Внутренние цилиндрические поверхности (отверстия) встречаются у большинства деталей классов 71 ...76 как тел вращения, так и не тел вращения.

Обработка отверстий в деталях различных типов производится путем сверления, зенкерования, фрезерования на станках с ЧПУ, растачивания резцами, развертывания, шлифования (внутреннего), протягивания, , хонингования, раскатывания шариками и роликами, продавливания, притирки, полирования, суперфиниширования.

Обработка отверстий со снятием стружки производится лезвийным и абразивным инструментом.

6. Типовые маршруты изготовления втулок

Рассмотрим основные операции механической обработки для из-готовления втулки с типовыми конструктивными элементами и тре-бованиями к ним.

Обработка за один установ.

005 Токарная.

Подрезка торца у прутка, подача прутка до упора, зацентровка торца под сверление, сверление отверстия, точение черновое наружной поверхности со снятием фасок на свободном торце, точение канавок, предварительное развертывание, окончательное развертывание, отрезка. При обработке втулки из трубы вместо сверления производят зенкерование или растачивание отверстия. Выполняется на токарно-револьверном, одношпиндельном или многошпиндельном токарном автомате.

010 Сверлильная.

Снятие фасок с противоположного торца втулки на вертикально-сверлильном или токарном станке.

015 Сверлильная.

сверление отверстий, нарезка резьбы на вертикально- или радиально-сверлильном станке.

020 Моечная.

025 Контрольная.

30 Нанесение покрытия.

Обработка от центра к периферии.

005 Заготовительная.

Штамповка или резка заготовки из проката или трубы.

010 Токарная.

В зависимости от типа производства выполняется за одну операцию и два установа (единичное) или за две операции (серийное и массовое).

Первый установ (базирование по наружной поверхности и торцу в патроне) — подрезка свободного торца, сверление и зенкерование или растачивание отверстия (с припуском под шлифование), растачивание канавок и фасок.

Второй установ (базирование по отверстию и торцу на оправке) — подрезка второго торца, точение наружных поверхностей (с припуском под шлифование), точение канавок и фасок. В зависимости от типа производства операция выполняется:

— в единичном — на токарно-винторезных станках;

— в серийном — на токарно-револьверных станках и станках с ЧПУ;

— в массовом — на токарно-револьверных, одношпиндельных или многошпиндельных токарных полуавтоматах.

015 Сверлильная.

Сверление, зенкерование отверстий, нарезка резьбы. Производится на вертикально-сверлильных станках, сверлильных станках с ЧПУ, агрегатных станках.

020 Термическая.

Закалка согласно чертежу.

025 Внутришлифовальная.

Шлифование отверстия на внутришлифовальном станке. Деталь базируется по наружному диаметру и торцу в патроне.

030 Круглошлифовальная.

Шлифование наружных поверхностей и торца на круглошлифо-вальном или торцекруглошлифовальном станке.

035 Моечная.

040 Контрольная.

045 Нанесение покрытия.

При обработке тонкостенных втулок (толщина стенки менее 5 мм) возникает дополнительная задача закрепления заготовки на станке без ее деформаций.

Рассмотрим также типовые технологии изготовления деталей класса диски как деталей, представляющих собой сочетание внутренних и наружных цилиндрических поверхностей, имеющих общую ось (аналогично деталям класса втулок).

К деталям класса «диски» относятся детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющими одну общую прямолинейную ось при отношении длины цилиндрической части к наружному диаметру менее 0,5. Например: шкивы, фланцы, крышки подшипников, кольца, поршни гидро- и пневмоприводов и т. п. Технологические задачи — аналогичные классу втулок: достижение концентричности внутренних и наружных цилиндрических поверхностей и перпендикулярность торцов к оси детали.

Основные схемы базирования. Технологические базы — центральное отверстие и обработанный торец, причем короткое отверстие является двойной опорной базой, а торец — установочной.

Обработку шкивов средних размеров (d = 200...400 мм) производят на токарных, в крупносерийном производстве — на револьверных станках. Крупные шкивы и маховики — на токарных карусельных станках. При обработке на карусельных станках установку на первой операции выполняют по ступице, в которой обрабатывается центральное отверстие и прилегающие к ней торцы. Обод обрабатывают при установке шкива на центрирующий палец по обработанному отверстию и торцу.

Типовой маршрут изготовления дисков

005 Заготовительная.

В большинстве случаев — лить заготовку, ковать или штамповать. Мелкие шкивы — из прутка.

010 Очистка и обрубка заготовки (для литья).

015 Малярная (для литья).

020 Токарная.

Растачивание отверстия с припуском под последующую обработку и подрезка торца. Технологическая база — «черная» поверхность обода или ступицы. Выполняется в зависимости от маршрутов и типа производства на токарном, револьверном или карусельном станке.

025 Токарная.

Подрезать второй торец. Технологическая база — обработанные отверстие и торец.

030 Протяжная.

Протянуть цилиндрическое отверстие. Технологическая база — отверстие и торец. Станок вертикально-протяжной.

035 Протяжная или долбежная.

Протянуть или долбить шпоночный паз. Технологическая база — отверстие и торец. Станок вертикально-протяжной или долбежный.

040 Токарная (черновая).

Точить наружный диаметр и торцы обода, точить клиновидные канавки. Технологическая база — отверстие. Станок токарный или многорезцовый токарный.

045 Токарная (чистовая).

Точить наружный диаметр и канавки. При криволинейной образующей на токарно-копировальном станке или токарном станке по копиру.

050 Сверлильная.

Сверлить отверстия и нарезать резьбу (если требуется по чертежу). Технологическая база— торец. Станок сверлильный.

055 Балансировочная.

Балансировка и высверливание отверстий для устранения дисбаланса. Технологическая база — отверстие. Станок балансировочный.

060 Шлифовальная.

Шлифование ступиц (если требуется по чертежу)» Технологическая база—отверстие. Станок круглошлифовальный.

065 Моечная.

070 Контрольная.

075 Нанесение антикоррозионного покрытия.

Основным служебным назначением фланцев является ограничение осевого перемещения вала, установленного на подшипниках. Отсюда следует, что основными конструкторскими базами фланца будут поверхности центрирующего пояска по размеру отверстия в корпусе и торцы. Поскольку в качестве технологических баз при обработке заготовки целесообразно выбирать основные базы детали, то исходя из этого следует, что на первых операциях обрабатывают основные базы. В связи с этим на первой операции в качестве технологических баз используют наружную цилиндрическую поверхность и торец большого фланца, а на последующих — посадочную поверхность цилиндрического пояска и его торец. На этих же базах обрабатывают крепежные отверстия и лыски, если они заданы чертежом.

Типовой маршрут изготовления фланцев

005 Заготовительная.

В зависимости от типа производства и материала — лить, ковать, штамповать заготовку или отрезать из проката.

010 Обрубка и очистка (для отливок).

015 Малярная.

020 Токарная.

Подрезать торец большого фланца и торец центрирующего пояска, точить наружную цилиндрическую поверхность пояска с припуском под шлифование, точить канавку и фаски. Технологическая база — наружная поверхность и торец фланца. Станок токарный, многошпиндельный токарный полуавтомат, токарный с ЧПУ.

025 Токарная.

Подрезать второй торец большого фланца, точить его наружную поверхность и фаску. Технологическая база — поверхность центрирующего пояска и его торец.

030 Сверлильная.

Сверлить и зенковать отверстия. Технологическая база — та же. Станок вертикально-сверлильный, сверлильный с ЧПУ, агрегатно-сверлильный с многошпиндельной головкой.

035 Фрезерная.

Фрезеровать лыски. Технологическая база — та же плюс крепежное отверстие. Станок вертикально-фрезерный.

040 Шлифовальная.

Шлифовать наружную поверхность центрирующего пояска и торец.

Технологическая база — наружная поверхность большого фланца и торец. Станок универсально-шлифовальный или торцекруглошлифовальный.

045 Моечная.

050 Контрольная.

055 Нанесение антикоррозионного покрытия.

Технология изготовления втулок