Особливості технологічних завдань під час виготовлення важких валів
До важких умовно відносять вали діаметром більше 200мм і вагою 1т. Конструктивні різновиди й технічні умови їх виготовлення адекватні звичайним валам. Важкі валі в більшості випадків мають центральні отвори, основним призначенням яких є:
1. зменшення ваги (при діаметрі центрального отвору, що дорівнює половині діаметра зовнішньої поверхні, вага зменшується приблизно на 25%);
2. забезпечення можливості взяття проб для дослідження якості матеріалу, яка має суттєве значення для даного типу валів;
3. розміщення у середині вала штоків або інших елементів керуючих або регулюючих пристроїв машини.
Технологічні завдання, що виникають при виготовленні валів, мають свої особливості. Вони пов’язані з виконанням деяких вимог у зв’язку із значними діаметрами фланців, центруючих буртів і великою довжиною деталей.
Заготовки для важких валів отримують вільним куванням на пресах і молотах, а їх вихідним матеріалом є зливок. З метою зняття внутрішніх напружень після кування заготовки піддають відпалюванню та нормалізації. Останнім часом заготовки порожніх валів фланцевого типу отримують електрошлаковим зварюванням із попередньо підготовлених елементів. При цьому досягається велика економія матеріалу та значно знижується трудомісткість послідовної механічної обробки.
Процесу механічної обробки важких валів притаманні такі особливості. Спочатку проводять розмітку заготовки для оцінки її придатності обробці, отримання рисок для свердлування центрального гнізда, а також вивірювання заготовки при установлюванні на верстаті. Зацентрування виконується на стаціонарному або переносному горизонтально-свердлувальному верстаті з установленням заготовки в призмі.
Токарну обробку виконують за кілька установів. Обдирка й послідовна обробка проводиться з кріпленням вала кулачками планшайби чи патрона та встановленням в люнети. Обробку на центрах не практикують через знос центрових гнізд, викликаного великою вагою та значною тривалістю токарної операції.
При кожному новому установленні здійснюють вивірку заготовки на биття за допомогою індикатора. Для цієї мети часто обробляють спеціальні контрольні пояски, а усунення биття досягають переміщенням кулачків патрона.
У порожнистих валах глибоке свердлування виконують після попередньої токарної обробки зовнішніх поверхонь. Це викликано тим, що для вивірювання при установленні заготовки на верстаті перед виконанням вказаної операції повинні бути підготовлені бази. При розрахунку припусків на послідовну обробку зовнішніх поверхонь з базуванням за отвором необхідно враховувати відведення осі вала при глибокому свердлуванні. Необхідно також відмітити, що при встановленні в чотирикулачковому патроні з піджимом заднім центром вивірювання на биття виконують з боку патрона.
Остаточна обробка шийок діаметром до 300...350мм здійснюється на шліфувальних верстатах. Крім того, на них обробляють поверхні валів, які гартовані на високу твердість. Щодо більших валів, то їх обробка виконується широким пружинистим різцем або ущільнюючим роликом.
В умовах автоматизованого виробництва вали обробляють на спеціальних і переналагоджуваних автоматичних лініях, які компонуються з універсальних і спеціальних верстатів, а також з’єднаних між собою транспортерами, завантаженими пристроями, засобами активного контролю та блокування.
Як приклад розглянемо лінію, яка призначена для повної механічної обробки ротора, запресування вала в останній, остаточне обточування ротора в зборі та балансування зібраного вузла. На ній обробляють вісім типорозмірів валів довжиною 344 – 523мм, вона складається із двох ділянок. На першій ділянці виконується фрезерування торців вала, його зацентрування та обточування на двох багаторізцевих верстатах, попереднє безцентрове шліфування, накатування, рифлення, остаточна обробка на безцентрово-шліфувальному верстаті та фрезерування шпоночного паза. На другій ділянці виконують запресування вала в ротор на гідравлічному пресі, обточування ротора та балансування його разом з валом.
Існують лінії для обробки первинних валиків автомобілів різної вантажопідйомності, вагонних осей, поршневих пальців та інших деталей.
Лінія з обробки поршневих пальців базується на застосуванні безцентрово-шліфувальних верстатів. У цьому випадку вирішення питання транспортування деталей і передачі їх в зону обробки не викликає труднощів. Для цієї мети на попередніх операціях шліфування застосовують роликові транспортери з переміщенням деталей від сили поздовжньої подачі, а на остаточних – ланцюгові. При установці в центрах подача заготовок залежить від траси транспортування, яка може бути розміщена неоднаково до лінії центрів верстата. Залежно від неї вибирають вид і конструкцію маніпулятора.