Технология изготовления ходовых винтов
М Лекция 18 Страница 6
Лекция 18
Тема №6. Технология изготовления ходовых винтов.
Назначение и конструкция. В металлорежущих станках, прессах и других машинах, где винтовые механизмы служат для преобразования вращательного движения в поступательное, применяют ходовые винты.
В станкостроении применяют винты пяти классов точности: 0; 1; 2; 3 и 4: 0–2-го классов точности – для прецизионных станков и станков повышенной точности (координатно-расточных, резьбошлифовальных, зубообрабатывающих); 3-го класса точности – для станков нормальной точности (токарно-винторезных, резьбофрезерных); 4-го класса точности – для выполнения установочных перемещений в станках.
Ходовые винты могут содержать различные поверхности (рис. 1.): опорные шейки (Б, В) и упорные буртики (Г), которые служат для установки ходового винта в отверстие выходного вала коробки подач и в подшипник скольжения (правая опора); резьбовую поверхность (Д), которая служит для непосредственного соединения с сопряженной гайкой и преобразования движения; посадочные шейки (А) для установки зубчатых колес и шкивов, которые служат для передачи крутящего момента на винт посредством шлицевых поверхностей, шпоночных пазов, поперечных отверстий.
Рис. 1. Чертеж ходового винта металлорежущего станка с некоторыми требованиями по форме, расположению и шероховатости поверхностей
Различают ходовые винты скольжения с прямоугольной, трапецеидальной и треугольной резьбой и ходовые винты качения полукруглой или арочной формы.
Основные технические требования. Ранее приведенные технические требования к поверхностям ступенчатых валов могут быть предъявлены и к аналогичным поверхностям ходовых винтов. Основное конструктивное отличие ходового винта – наличие на его поверхности ходовой резьбы, поэтому ниже приведен ряд технических требований, которые предъявляют к таким поверхностям (табл. 1).
Материалы и методы получения заготовок. Ходовые винты 0 – 2-го классов точности без термического упрочнения изготовляют из сталей У10А, А40Г, с термическим упрочнением – из сталей ХВГ, 7ХГ2ВМ, 40ХФА. Ходовые винты качения изготовляют из сталей ХВГ, 30Х3ВА с закалкой до твердости 59...63 HRC.
Таблица 1. Основные технические требования по точности обработки
ходовых винтов
|
Вид допуска
|
Класс точности
|
Величина допуска
|
|
Отклонение наружного диаметра винта, мкм
|
0-2
|
По 6-му квалитету
|
|
|
3
|
По 7-му квалитету
|
|
|
4
|
По 8-му квалитету
|
|
Погрешность шага резьбы, мкм
|
0
|
±2
|
|
|
1
|
±3
|
|
|
2
|
±6
|
|
|
3
|
±12
|
|
|
4
|
±25
|
|
Накопленная погрешность шага на всей длине винта, мкм
|
0
|
8
|
|
|
1
|
20
|
|
|
2
|
40
|
|
|
3
|
80
|
|
|
4
|
150
|
|
Отклонение половины угла профиля резьбы (при шаге 6... 10 мм), мин
|
0
|
10
|
|
|
1
|
12
|
|
|
2
|
18
|
|
|
3
|
25
|
|
|
4
|
–
|
|
Овальность сечения по среднему диаметру резьбы (на длине винта 1000...2000 мм), мкм
|
0
|
40
|
|
|
1
|
60
|
|
|
2
|
100
|
|
|
3
|
150
|
|
|
4
|
250
|
Продолжение таблицы 1
|
Вид допуска
|
Класс точности
|
Величина допуска
|
|
Шероховатость поверхности резьбы Ra, мкм
|
0
|
0,16...0,08
|
|
|
1
|
0,32...0,16
|
|
|
2
|
1,25...0,63
|
|
|
3-4
|
2,5... 1,25
|
|
Шероховатость опорных шеек Ra, мкм
|
2
|
0,63...0,32
|
Заготовки получают разрезкой прутка с последующей правкой на правильных станках. Заготовки для ходовых винтов 0–2-го классов точности правке не подвергают. Их получают резкой калиброванного проката. Допуск биения наружной поверхности заготовки при этом не должен превышать 0,5 мм на всей длине.
Базы и базирование. Основными базами ходовых винтов, как большинства валов, являются поверхности опорных шеек, а вспомогательной базой – резьбовая поверхность. На первой операции в качестве черновой базы используют наружную поверхность прутка (двойная направляющая технологическая база) и торец (упорная технологическая база). На последующих операциях по обработке наружных поверхностей технологическими базами служат поверхности центровых отверстий (искусственные технологические базы), а наружную поверхность используют как дополнительную технологическую базу, поскольку заготовка не является жесткой в поперечном сечении.
Технологический маршрут обработки. Недостаточная жесткость ходовых винтов, связанная с особенностью их формы, может привести к значительным деформациям при обработке. Поэтому, как и базирование, технологические маршруты обработки ходовых винтов и валов отличаются. В табл. 2 приведен типовой технологический маршрут обработки ходового винта.
Таблица 2. Технологический маршрут обработки ходового винта
|
№ операции
|
Наименование и содержание операции
|
Технологические базы
|
Оборудование
|
|
005
|
Токарная – обработка торцовых поверхностей и центрование
|
Наружная поверхность и торец
|
Токарный станок
|
|
010
|
Токарная – черновое точение наружных поверхностей
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Токарный станок
|
|
015
|
Термическая – старение
|
–
|
Электрическая печь
|
|
020
|
Токарная – срезка центровых отверстий и центрование
|
Наружная поверхность
|
Токарный станок
|
|
025
|
Токарная – чистовая токарная обработка наружных поверхностей
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Токарный станок
|
|
030
|
Шпоночно-фрезерная – фрезерование шпоночного паза
|
Наружная поверхность
|
Шпоночно-фрезерный станок
|
Продолжение таблицы 2
|
№ операции
|
Наименование и содержание операции
|
Технологические базы
|
Оборудование
|
|
035
|
Шлифовальная – предварительное шлифование шеек
|
Поверхность центровых отверстий и наружная поверхность
|
Кругло-шлифовальный станок
|
|
040
|
Токарная – предварительное нарезание резьбы
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Токарно-винторезный станок
|
|
045
|
Термическая – старение
|
–
|
Электрическая печь
|
|
050
|
Токарная – исправление центровых отверстий
|
Наружная поверхность
|
Токарный станок
|
|
055
|
Шлифовальная – получистовое шлифование наружных поверхностей
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Кругло-шлифовальный станок
|
|
060
|
Шлифовальная – получистовое шлифование поверхностей резьбы
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Резьбо-шлифовальный станок
|
|
065
|
Шлифовальная – чистовое шлифование наружных поверхностей
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Кругло-шлифовальный станок
|
|
070
|
Шлифовальная – чистовое шлифование поверхностей резьбы
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Резьбо-шлифовальный станок
|
|
075
|
Токарная – доводка поверхностей опорных шеек
|
Поверхности центровых отверстий и наружная поверхность
|
Токарный станок
|
|
|
|
|
|
Контроль поверхностей
В процессе изготовления, а также по окончании обработки производят контроль поверхностей валов. Диаметральные размеры контролируют штангенциркулями, микрометрами, посредством отсчетного устройства скобы рычажной (CP) и другими приборами. Правильность формы поверхностей (отклонение от круглости и цилиндричности) и их относительного положения контролируют по схемам, приведенным в табл. 3.
Наиболее сложной у валов является резьбовая поверхность, особенно ходовые резьбы. Для контроля среднего диаметра наружной резьбы применяют микрометры со вставками: МВМ – для измерения метрических и дюймовых резьб, МВТ – для измерения трапецеидальных резьб и фасонных деталей (ГОСТ 4380-81). Погрешность измерения таким прибором составляет 0,1...0,15 мм.
Таблица 3. Методы и схемы контроля валов
|
Метод измерения
|
Схема
|
|
Измерение отклонений от круглости
|
|
Прибором с прецизионным вращением (кругломером)
|
|
|
Координатно-измерительным прибором – двух- или трехкоординатным (трехкоординатной измерительной машиной)
|
|
|
Измерительным преобразователем с базированием измеряемой детали в центрах
|
|
|
Метод измерения
|
Схема
|
|
Измерение отклонений от цилиндричности
|
|
С базированием измеряемой детали в центрах (измерительной головкой – а, поверочной плитой – б и несколькими измерительными головками – в)
|
|
Продолжение таблицы 3
|
Измерение радиального биения
|
|
С базированием измеряемой детали в центрах(измерительной головкой)
|
|
|
С базированием измеряемой детали в патроне, имеющем прецизионное вращение (измерительной головкой)
|
|
|
С базированием измеряемой детали в призме (измерительной головкой)
|
|
Наиболее точным при измерении среднего диаметра d2 резьбы является метод с использованием трех проволочек (рис. 2, а), когда во впадины резьбы вкладывают цилиндрические калибры – проволочки, диаметр dn которых определяют по формуле
,
где р – шаг резьбы, мм; – половина угла профиля. При этом проволочки будут касаться боковой поверхности резьбы в зоне среднего диаметра. Измерив размер по проволочкам, определяют средний диаметр резьбы по формуле
d2 = М – А,
где М – размер, замеренный с проволочками; А – поправка (может быть выбрана по таблицам): А = 3dn – 0,866p.
Рис. 2. Измерение среднего диаметра резьбы с использованием трех (а), двух (б) и одной (в) проволочек
При измерении с использованием трех проволочек резьб с углами подъема более 7° дополнительно определяют поправку методом последовательных приближений. Этот метод при диаметре резьбы 18...50 мм дает погрешность измерения 0,008...0,03 мм. Применяют также методы с использованием двух или одной проволочек (рис. 2 б, в). Тогда Р – размер, замеренный с использованием двух проволочек, Q – с использованием одной проволочки.
Средний и внутренний диаметр резьбы можно измерить на универсальном или инструментальном микроскопе теневым способом или с помощью ножей. На этих же микроскопах контролируют элементы профиля резьбы: шаг, угол профиля.
Для определения погрешности шага резьбы ходового винта используют прибор БВ-542, схема которого представлена на рис. 3. Принцип работы этого прибора основан на непрерывном сравнении винтового движения образующих контролируемого и образцового винтов.
Рис. 4. Эскиз ходового винта токарного станка 16К20
Таблица 4. Маршрут изготовления ходового винта токарного станка 16К20 в условиях серийного производства
|
№
операции
|
Наименование операции
|
Содержание операции
|
Технологическая база
|
Модель
|
|
005
|
Токарно-винторезная
|
Подрезать и зацентрировать торцы и снять фаски с двух сторон
|
Наружная поверхность
|
Токарно-винторезный станок 16К20
|
|
010
|
Токарно-винторезная
|
Обточить поверхность А, подрезать торец Г, прорезать канавку и снять фаски
|
Центровочные отверстия и торец
|
Токарно-винторезный станок 16К20
|
|
015
|
Токарно-винторезная
|
Обточить канавку и снять фаски с другой стороны
|
Центровочные отверстия и торец
|
Токарно-винторезный станок 16К20
|
|
020
|
Кругло-шлифовальная
|
Шлифовать наружную поверхность ходового винта в размер диаметром 44,5 мм h 6
|
Центровочные отверстия
|
Кругло-шлифовальный станок
|
|
025
|
Токарно-винторезная
|
Нарезать трапецеидальную резьбу Р=12 мм с припуском 0,5 мм
|
Центровочные отверстия и торец
|
Токарно-винторезный станок 1622Б
|
Продолжение таблицы 4
|
№
операции
|
Наименование операции
|
Содержание операции
|
Технологическая база
|
Модель
|
|
030
|
Токарно-винторезная
|
Точить канавку трапецеидальной резьбы с припуском 0,12 мм, снять фаску 7°30'
|
Центровочные отверстия и торец
|
Токарно-винторезный станок 1К62В
|
|
035
|
Вертикально-сверлильная
|
Сверлить отверстие диаметром 8 мм под штифт
|
Наружная поверхность
|
Вертикально-сверлильный станок 2Н125
|
|
040
|
Слесарная
|
Зачистить заусенцы, промыть и протереть
|
|
Слесарный верстак
|
|
045
|
Кругло-шлифовальная
|
Шлифовать до диаметра 44 мм -0,017
|
Центровочные отверстия
|
Кругло-шлифовальный станок ЗМ151В
|
|
050
|
Токарно-винторезная
|
Править винт с припуском до 0,05 мм, проточить боковые стороны резьбы с припуском 0,05 мм, снять фаски 0,25 мм по ниткам резьбы
|
Центровочные отверстия
|
Токарно-винторезный станок 1622В
|
|
055
|
Токарно-винторезная
|
Нарезать трапецеидальную резьбу Р=12 мм окончательно
|
Центровочные отверстия
|
Токарно-винторезный станок 1622В
|
|
060
|
Кругло-шлифовальная
|
Шлифовать поверхность диаметром 28 мм h6 окончательно
|
Центровочные отверстия
|
Кругло-шлифовальный станок ЗМ151В
|
|
065
|
Контрольная
|
Проконтролировать ходовой винт
|
Центровочные отверстия
|
Контрольно-измерительная установка
|
|
070
|
Слесарная
|
Протереть винт и покрыть антикоррозионным раствором
|
|
Слесарный верстак
|
Технология изготовления ходовых винтов