Заготовки шпинделей и технические требования на них

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШПИНДЕЛЕЙ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ХОДОВЫХ ВИНТОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВТУЛОК,

ФЛАНЦЕВ, ШКИВОВИ МАХОВИКОВ

Заготовки шпинделей и технические требования на них.

Шпиндели (рис. 1.) станков являются ответ­ственными деталями, так как от них зависят не только передача вращательного движения к заготовке или режу­щему инструменту, но и качество обработки. Шпиндели могут иметь сквозное и несквозное цилиндрическое от­верстие или не иметь осевого отверстия.

Рис. 1 Шлифовальный шпиндель (а) со сменными удлинителями (б);

1 - шпиндель; 2 - корпус; 3, 5 - подшипники; 4 -пружина; б -шкив

Поверхностями шпинделей, служащими для установки подшипников, зуб­чатых колес, приспособлений для крепления заготовок и инструмента, являются цилиндрические и конические по­верхности шеек и центрального отверстия шпинделя, центрирующие конусы или цилиндрические пояски с опор­ным фланцем для установки и крепления патронов.

В качестве заготовок шпинделей в зависимости от масштаба выпуска используют поковки, стальные отливки, прутковый материал и трубы. Для единичного и мелко­серийного производства заготовки изготовляют из горяче­катаного проката или поковок, полученных свободной ковкой. Для заготовок шпинделей применяют высоко­прочный чугун, чугун СЧ15, СЧ20, модифицированный чугун, а также сталь 35ХЮА, 20Х и 40Х.

В соответствии со служебным назначением шпинделя устанавливают и технические условия для него. По точ­ности изготовления шпиндели, как и станки делят на пять групп Н, П, В, А, С. Важнейшими техническими тре­бованиями для шпинделей являются точность геометриче­ской формы и размеров шеек под подшипники, конических поверхностей отверстия и шеек центрирующих патронов, а также соосность подшипниковых шеек с поверхностями, служащими для установки приспособлений или инстру­ментов.

К шпинделям нормальной точности предъявляют сле­дующие технические требования:

1) точность шеек под подшипники 6-й квалитет; Ra = 0,8 ... 0,2 мм; точность шеек под зубчатые колеса 6 ... 7-й квалитет, Ra = 1,6 ... 0,4 мкм; точность шеек, центрирующих патронов 6-й квалитет; Ra = 0,8 ... 0,2 мкм;

2) допуск цилиндричности подшипниковых шеек 6 ... 7-й квалитет (примерно 0,5 ... 0,3 допуска на диаметральный размер);

3) допуск конусности (формы заданной поверхности) конических поверхностей под подшипники, поверхностей центрирую­щих патронов, для установки центров, инструментов, оправок и др. 6…7-й квалитет;

4) допуск соосности относи­тельно общей оси подшипниковых шеек, шеек центрирую­щих патронов, под зубчатые колеса, конического отвер­стия по 6 ... 7-й квалитет (не более 0,01 ... 0,015 мм);

5) допуск торцового биения выступов шеек под подшип­ники, зубчатых колес, центрирующих патронов (переход­ный фланец) 7-й квалитет (0,01 ... 0,02 мм) и др.

Обеспечение этих требований осуществляется на отде­лочных операциях (как правило, на шлифовальных), которые выполняют с соблюдением принципов постоян­ства баз и совмещения конструкторских баз с технологи­ческими. Например, шлифование всех наружных поверх­ностей выполняется на пробках со шлифованием центро­выми отверстиями, эти пробки устанавливают в отверстиях шпинделя и до окончания обработки наружных поверх­ностей и торцов не снимаются (постоянство баз).

Шлифование конического отверстия осуществляется на внутришлифовальном станке с базированием шпин­деля по подшипниковым шейкам (совмещение конструк­торских баз с технологическими), что обеспечивает со­осность подшипниковых шеек с коническим отверстием.

Типовой технологический процесс изготовления шпинделя может быть разделен на семь этапов:

1) предва­рительная токарная обработка наружных поверхностей с базированием по центровым отверстиям;

2) предвари­тельная обработка центрального отверстия и установка пробок с центровыми отверстиями с двух сторон, базиро­вание по наружным поверхностям;

3) чистовая токарная обработка наружных поверхностей с базированием по центровым отверстиям пробок;

4) обработка шлицевых, резьбовых и шпоночных поверхностей;

5) закалка токами высокой частоты подшипниковых и других поверхностей;

6) круглое шлифование наружных поверхностей с базиро­ванием по центровым отверстиям пробок;

7) внутреннее шлифование конического отверстия с базированием по подшипниковым шейкам.

Основными базами шпинделя являются его опорные шейки, но так как использовать их в качестве технологи­ческих баз на большинстве операций не представляется возможным, то при обработке наружных поверхностей используют поверхности центровых отверстий пробок. В зависимости от масштаба выпуска черновую и чистовую обработку наружных поверхностей шпинделей произво­дят на токарных винторезных станках, токарных много­резцовых и гидрокопировальных станках и станках с ЧПУ на ГПС. Обработка канавок небольшой ширины и выточек осуществляется на гидрокопировальных станках (станки 1722, 1Б732 и др.) с помощью поперечных суппортов прорезными резцами.

Осевые отверстия сверлят на специальных станках для глубокого сверления. Отверстия диаметром до 80 мм свер­лят перовыми сверлами. Через центральное отверстие в державке сверла в зону резания подается СОЖ, которая служит одновременно и для удаления стружки. Для сверления отверстий большого диаметра применяют специальные кольцевые головки, позволяющие получать отверстия с сохранением керна — сердцевины заготовки.

Глубокие отверстия в шпинделе сверлят обычно с двух установов: сначала отверстия сверлят на определенную глубину с одной стороны, а затем с другой стороны на проход. В качестве технологических баз используют на­ружные поверхности предварительно обточенных шеек шпинделя. Одной шейкой шпиндель устанавливают в патрон, а другой - в люнет. Отверстия небольшого диа­метра сверлят спиральными сверлами, а затем растачи­вают.

Окончательное растачивание конуса в хвостовой части шпинделя, предварительное растачивание в головной части и подрезку торцов производят на токарных станках с применением гидрокопировального суппорта. Эти ко­нусные отверстия затем служат технологическими ба­зами, в которые вставляют пробки с зацентрованными отверстиями для дальнейшей обработки наружных по­верхностей.

Обработку шлицевых поверхностей и шпоночных ка­навок производят так же, как на валах. Обработку резь­бовых поверхностей выполняют резцом на токарно-винторезных станках, подгоняя резьбу под готовую гайку или на токарных станках с ЧПУ. После того как гайка на­винчивается, ее закрепляют на шпинделе и протачивают рабочий торец для обеспечения его перпендикулярности к оси шпинделя. Рабочим называется торец гайки, со­прикасающийся с закрепляемой деталью (зубчатое колесо, промежуточное кольцо, подшипник и др.).

Шлифование наружных цилиндрических и конических поверхностей выполняется на универсальных кругло-шлифовальных станках и станках с ЧПУ так, чтобы с од­ного установа прошлифовать все цилиндрические шейки

и их торцы.

Можно заменять круглошлифовальные работы токар­ными на станках с ЧПУ. При этом используют резцы, оснащенные сверхтвердыми синтетическими материалами на основе алмаза и нитрида бора различных марок. Эти материалы обеспечивают высокую скорость обработки за­каленных поверхностей (HRC 50 ... 60), необходимую точность и шероховатость. Производительность в несколько раз выше по сравнению со шлифованием. Шпиндели бы­строходных станков подвергают балансировке в собран­ном виде.