вается и закрепляется в патроне, после того как снята обработанная деталь. Таким образом, за поворот стола на одну позицию снимается одна обработанная деталь, а за полный поворот стола по всем позици­ ям — соответственно шесть деталей.

На восьмишпиндельном полуавтомате за один полный оборот стола обрабатываются восемь деталей.

На рис. 203, а показана обработка ступицы заднего колеса авто­ мобиля на шестишпиндельном вертикальном полуавтомате (модель 1282). Обработка заготовки зубчатого колеса (без операции зубонарезания) на таком же полуавтомате изображена на рис. 203, б.

Вертикальные многошпиндельные полуавтоматы производятся так­ же для непрерывного процесса обработки; у таких станков стол с дета­ лями, закрепленными в патронах или в центрах, не останавливается при смене позиции, а непрерывно вращается с одновременным вра­ щением колонны с суппортами. Снятие обработанной детали, установка и закрепление новой детали происходят при вращении стола и колонны. Суппорты могут быть налажены для одной и для двух различных опе­ раций обработки как одной, так и двух деталей (модель 1272—шести­ шпиндельный для деталей диаметром до 250 мм).

3. Технологические процессы комплексной обработки поверхностей деталей на токарных автоматах

Токарные автоматы применяются в крупносерийном и массовом про­ изводстве для комплексной обработки наружных и внутренних ци­ линдрических и резьбовых поверхностей, главным образом при из­ готовлении деталей из пруткового*материала, где благодаря значи­ тельным размерам пускаемых в производство партий деталей автома­ ты могут быть загружены без переналадки в течение нескольких дней; в случае недостаточной загрузки и необходимости в частой пере­ наладке целесообразнее применять револьверные станки. В каждом отдельном случае для более правильного с экономической точки зре­ ния решения вопроса, на каких станках — автоматах, полуавтоматах* или револьверных — целесообразно вести обработку, необходимо раз­ работать сравнительные варианты технологических процесов обработ­ ки детали на том или другом станке и сопоставить полученные технико­ экономические показатели.

Технологические возможности автоматов и характер технологичес­ ких процессов механической обработки на них разнообразны вслед­ ствие большого количества типов автоматов.

Автоматы бывают одношпиндельные и многошпиндельные. Одношпиндельные автоматы делятся на фасонно-отрезные, фасон­

но-токарные (с продольным точением) и токарно-револьверные.

Ф а с о н н о - о т р е з н ы е автоматы имеют два, три и более (до пяти) радиально расположенных суппортов, имеющих только попе­ речную подачу, с фасонными и отрезными резцами и, кроме того, шпин­ дель, расположенный по оси прутка для такого инструмента, как свер­ ло, зенковка, метчик и т . п . Шпиндель кроме вращательного движе­ ния имеет также осевое поступательное движение.

В отдельных случаях, при использовании небольшого количества инструментов, можно за один оборот распределительного вала обра­ ботать две детали — последовательно одну за другой. Так как за один

оборот распределительного вала заканчивается периодический цикл работы автомата, то за этот период может быть обработано целое число деталей. Время одного оборота распределительного вала, а следователь­ но, и продолжительность изготовления детали могут быть установлены

Токарно-револьверные одношпиндельные автоматы отечественного производства служат для обработки пруткового материала круглого и квадратного сечения; для наибольшего диаметра прутка круглого сечения 12 мм предназначен автомат моделей 1Д 112, для наибольшего диаметра прутка 18 мм — автомат моделей 1Д118, для 25 мм — авто­ мат моделей 1Б 125, для 40 мм — автомат моделей IБ 140. Эти же автоматы с магазинным устройством применяются для обработки штучных за­ готовок.

М н о г о ш п и н д ё л ь н ы е автоматы бывают чаще всего четы­ рех- и шестишпиндельные и значительно реже пяти- и восьмишпин­ дельные, они изготовляются большей частью для прутков диаметром от 20 до 100 мм. Шпиндели для закрепления обрабатываемых прутков размещаются в барабанах, которые периодически поворачиваются из позиции в позицию. В одной из позиций обработанная деталь отреза­ ется от прутка и пруток выдвигается до упора для дальнейшей обра­ ботки.

Наружные поверхности деталей обрабатываются на многошпин­ дельных автоматах режущими инструментами, установленными на продольных и поперечных суппортах. Число поперечных суппортов обычно равно числу шпинделей. Кроме главных шпинделей для зак­ репления обрабатываемых прутков автоматы имеют два или три инстру­ ментальных шпинделя, которые вращаются и перемещаются вдоль своей оси. Оси инструментальных шпинделей совпадают с осями глав­ ных шпинделей. Инструментальные шпиндели служат обычно для зак-. репления в них инструментов для обработки отверстий — сверл, мет­ чиков, резьбонарезных самораскрывающихся головок, резцов для на­ ружного обтачивания.

Многошпиндельные автоматы более производительны, чем едчошпиндельные, но точность обработки на них меньше, чем на одношпин­ дельных. Зазоры в поворотном барабане, в котором размещаются шпин­ дели, а также в делительном механизме создают дополнительные пог­ решности при обработке. Одношпиндельные автоматы обеспечивают точ­ ность обработки «а концентричность до 0,02 мм, а для деталей малых диаметров — даже до 0,01 мм, в то время как на многошпиндельных автоматах достигается точность до 0,04 — 0,05 мм.

Обработка деталей на многошпиндельном автомате распределяется между отдельными шпинделями, и для достижения максимальной про­ изводительности необходимо равномерно распределять работу между ними, стремясь к сокращению пути прохода отдельных инструментов.

В качестве нормальной схемы распределения работ по шпинделям на четырехшпиндельном автомате может быть принята следующая.

На первом шпинделе деталь, как правило, обтачивается предвари­ тельно либо с продольного суппорта проходными резцами, либо с по­ перечного суппорта фасонным, круглым и другими резцами. Одновре­ менно целесообразно при наличии отверстия в детали производить сверление или зацентровку для отверстия (при длине его больше двух диаметров).

На втором шпинделе обычно производится окончание предваритель­ ного обтачивания, а иногда и чистовое обтачивание.

На третьем шпинделе выполняется чистовое обтачивание, если оно предусматривается техническими условиями на деталь и если оно не было выполнено на втором шпинделе, а также и нарезание резьбы при помощи специального резьбонарезного устройства.

На четвертом шпинделе обычно производится отрезание детали. Упомянутое специальное резьбонарезное устройство позволяет дать метчику вращение в том же направлении, в каком вращается и деталь, но с большим числом оборотов в минуту, чем у детали, что позволяет

метчику как бы ввертываться в деталь. После того как метчик нарезал резьбу, число оборотов у него становится меньше, чем у детали, бла­ годаря чему он вывертывается.

Это резьбонарезное устройство необходимо потому, что в отличие от одношпиндельных автоматов, где шпиндель имеет обратное вра­ щение, необходимое для вывертывания метчика, в многошпиндельных автоматах такого переключения вращения шпинделей не имеется, а

меньшем числе оборотов, чем сверление и обта­ чивание, третий шпиндель у четырехшпиндель­ ных автоматов и четвертый или пятый шпин­ дель у шестишпиндельных автоматов имеют (или могут иметь) пониженное число оборотов; также и подача инструментов у одного шпинделя может изменяться по сравнению с подачей всей головки в целом. Подачу инструмента осущест­ вляет самостоятельный кулачок.

На рис. 207 изображена деталь (корпус свечи автомобиля); на рис. 208, а — процесс ее обработки на четырехшпиндельном автомате, а на рис. 208, б — процесс обработки этой же детали на шестишпиндельном автомате. Стрелки указывают направление подачи.

На четырехшпиндельном автомате (рис. 208, а) обработка детали происходит следующим образом.

На первом шпинделе производится сверление отверстия ступен­ чатым сверлом 1 на длине 33 мм с продольного суппорта с одновремен­ ным обтачиванием с того же суппорта переднего уступа и обтачивание фасонным резцом 2 — с поперечного суппорта.

На втором шпинделе — сверление малого отверстия, снятие фаски, подрезание торца и накатывание рифлений накатником 3.

На третьем шпинделе — окончательное обтачивание фасонным рез­ цом с поперечного суппорта и растачивание канавки для выхода метчи­ ка канавочным резцом 4 — с продольного суппорта.

На четвертом шпинделе — нарезание внутренней резьбы метчиком 6 и отрезание резцом 5.

На шестишпиндельном автомате (рис. 208, б) процесс обработки той же детали следующий.

На первом шпинделе производится сверление под резьбу, протачи­ вание переднего уступа и фасонное обтачивание — с поперечного суп­

На пятом шпинделе — растачивание канавки.

На шестом шпинделе — нарезание внутренней резьбы и отрезание.

Рис. 208. Наладка четырех- и шестишпиндельного автомата для обработки корпуса свечи двигателя.

Сравнивая оба процесса обработки,можно видеть, что наиболее длительный переход занимает значительно больше времени в первом случае, чем во втором. В первом процессе обработки сверление про­ изводится ступенчатым сверлом на длину 33 мм, а во втором — на длину 19 мм. Кроме того, применение ступенчатого сверла удорожает инструмент и снижает режимы резания.

Отечественные заводы выпускают горизонтальные четырехшпин­ дельные фасонно-отрезные автоматы модели 1240-0 для обработки прутков диаметром до 40 мм с двумя общими поперечными суппорта­ ми, горизонтальные токарные четырехшпиндельные (четырехпозици­ онные) моделей 1240-4, 1265М4 и 1А290-4 для обработки прутков или труб диаметром соответственно до 40, 65, 100 мм, которые имеют по четыре поперечных суппорта и по одному продольному суппорту.

Шестишпиндельные автоматы моделей 1240-6, 1265 и 1265М6 и 1А290-6, выпускаемые отечественными заводами, предназначаются для обработки прутков диаметром соответственно до 40, 65 мм и 100 мм, они имеют по шести поперечных суппортов и по одному продольному суппорту.

Кроме указанных отечественные заводы выпускают восьмишпин­ дельные автоматы моделей 1А240-8, 1265М8 и 1А290-8 и с двойным ин­ дексированием, предназначенные для обработки прутков диаметром до 40, 65 и 100 мм.

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Г Л А В А XIX.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШПИНДЕЛЕЙ И КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

1. Обработка шпинделей

Шпиндель является одной из наиболее ответственных деталей ме­ таллорежущего станка. Качество обрабатываемых на станке деталей в значительной степени зависит от качества самого шпинделя. Основ­

ных полуавтоматах и автоматах, фрезерных, резьбофрезерных, шли­ фовальных, резьбошлифовальных и других станках.

Шпиндели изготовляются обычно из углеродистой стали марки 45, хромистой20Х, 40Х и хромоникелевой 40ХН, 12ХН2, 12ХНЗ и реже из других.

Углеродистая сталь 45 применяется главным образом для шпин­ делей токарных, револьверных, сверлильных, фрезерных станков, работающих со средними окружными скоростями.

Хромистая и хромоникелевая стали применяются для шпинделей автоматов и шлифовальных станков, работающих с большими, окруж­ ными скоростями и несущих большую нагрузку.

Для изготовления пустотелых шпинделей некоторых тяжелых стан­ ков используют серый чугун СЧ 21—40,СЧ 15—32 и модифицированный чугун и в редких случаях стальное литье.

Сталь 35ХЮА применяется для изготовления шпинделей тяжелых расточных и крупных круглошлифовальных станков (с азотированием опорных шеек).

Заготовка для шпинделей выбирается в зависимости от размера программы и конфигурации их. Если шпиндель имеет фланец, диа­ метр которого значительно больше диаметра опорных шеек, то необ­ ходимо брать поковку, полученную свободной ковкой при мелкосе­ рийном производстве, и штамповку с горячей высадкой на горизон­ тально-ковочной машине или ковкой на ротационно-ковочной машине при крупносерийном производстве.

При отсутствии фланца у шпинделя или если диаметр его мало от­ личается от диаметра шеек заготовку следует брать из проката. В ка­ честве заготовки для тонкостенных шпинделей без фланцев (шпиндели токарных автоматов и полуавтоматов) целесообразно применять трубы соответствующих размеров.

Требования точности, предъявляемые к металлорежущим станкам, предопределяют требования точности изготовления шпинделей этих станков. По‘точности шпиндели можно разделить на три группы: 1) для станков нормальной точности, 2) повышенной точности и 3) для прецизионных.

Отклонение геометрической формы опорных шеек по овальности и конусности для станков нормальной точности обычно не должно пре­ вышать 50% допуска на диаметральные размеры шеек. Для стан­ ков повышенной точности эта величина не превышает 25%, а для пре­ цизионных лежит в пределах 5—10% от допуска на диаметр шеек. Шпиндели современных прецизионных шлифовальных станков имеют овальность не выше 0,3—0,5 мкм, конусность не выше 0,25—0,5 мкм на длине 300 мм при допуске на диаметр шейки 1,5—3 мкм.

Радиальное биение конусного отверстия относительно подшипни­ ковых шеек не должно превышать для станков нормальной точности 5—10 мкм, для станков повышенной точности 3—5 мкм и для прецизи­ онных 1—3 мкм.

Шероховатости поверхности опорных шеек: 7—8-й классы для стан­

мически. Допускаемый дисбаланс от 10 до 50 Г -см (в зависимости от размера и числа оборотов).

Наиболее сложным является изготовление шпинделей со сквозным отверстием. Обработка таких шпинделей обычно начинается с фрезе­

рования торцов и сверления в них центровых отверстий, которые слу­ жат технологической базой для чернового и получистового обтачивания наружных поверхностей. Такое обтачивание в настоящее время осущест­ вляется в серийном производстве на гидрокопировальных станках за 1—2 хода. Число проходов определяется размерами шпинделя, а глав­ ное — величиной припусков на обработку. Реже для обтачивания на­ ружных поверхностей используются многорезцовые станки. Сверление сквозного отверстия шпинделя обычно производится на специальном одноили двухшпиндельном станке специальным перовым сверлом с пластиной из быстрорежущей стали или твердого сплава.

При вращении шпинделя сверлить можно на всю длину с одной ус­ тановки. Если же вращать сверло, то для меньшего его увода сверлить следует до половины длины с одного конца и вторую половину — с дру­ гого конца, т. е. за две установки с базированием по обточенным шей­ кам. Затем зенкеруют отверстие с переднего конца коническим зенкером на вертикально-сверлильном станке, с последующим растачиванием конического отверстия с переднего и заднего концов, с одновременным подрезанием обоих торцов на токарном станке. Затем заготовка под­ вергается термической обработке, которая зависит от выбранной марки стали и преследует цель повышения износостойкости поверхностей опорных шеек и других поверхностей с сохранением сырой сердцевины. Термическая обработка не должна вызывать заметных деформаций шпинделя. Применяется поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты.

Сущность этого процесса заключается в кратковременном нагреве поверхностного слоя на глубину 1—3 мм металла, который подверга­ ется закалке. Остальная часть металла не нагревается, что исключает деформацию шпинделя. Нагрев и охлаждение закаливаемых поверх­ ностей происходят при помощи специальных индукторов. Обычно под­ вергаются закалке поверхности наружного конуса под патрон и ко­ нического отверстия в переднем конце. Опорные шейки закаливаются при применении подшипников скольжения.

Шпиндели, изготовленные из стали 20Х, подвергаются цементации с последующей закалкой и отпуском.

После термообработки окончательно растачиваются конические отверстия в переднем и заднем концах шпинделя.

С базированием по переднему коническому отверстию накладного кондуктора сверлятся отверстия во фланце шпинделя с последующим нарезанием резьбы в некоторых из них. Далее в конические отверстия вставляются специальные пробки с центровыми отверстиями. Заготов­ ку шпинделя базируют по центровым отверстиям пробок и производят окончательное обтачивание наружных поверхностей, а также обработ­ ку наружных резьб на токарном или резьбофрезерном станке.

Фрезерование шлицев и шпоночных пазов также производят с по­ мощью центровых пробок, чем достигается их параллельность оси цшинделя.

Шлифование опорных шеек и наружного конуса под патрон тоже осуществляют с базированием шпинделя центровыми пробками.

Шейки прецизионных станков часто после шлифования подверга-

диняют его муфтой 3 со шпинделем балансированного станка. Измеряя амплитуду и фазы колебаний опор, определяют величину неуравно­ вешенности, которая устраняется высверливанием металла в заданных местах деталей 5 и б с помощью двух сверлильных головок 4.

Рис. 212. Схемы контроля шпинделя

Контроль шпинделей является весьма ответственной операцией. Вначале проверяются геометрические размеры. Диаметральные раз­ меры контролируются предельными скобами, штангенциркулями, микрометром (до 0,01 мм), пассаметром (до 0,002 мм) и микротастом (до 0,001 мм).

Правильность геометрической формы поверхностей и их взаимное положение проверяются обычно индикатором. На рис. 212 показана схема контроля шпинделя.

2. Обработка коленчатых валов

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных дета­ лей поршневых двигателей внутреннего сгорания. Коленчатые валы двигателей обычно имеют несколько (2—8) опорных коренных шеек и до 8 шатунных.

Коленчатые валы изготовляют с противовесами или без них. Криво­ шипы валов располагают под углом 180 или 120°, реже под углом 90°.

Размеры коленчатых валов автотракторных двигателей: длина вала 550—1200 мм; диаметр коренных шеек 50—95 мм, их длина 30— 95 мм; диаметр шатунных шеек 45—90 мм, их длина 45—90 мм; ра­ диус кривошипа 36,5—102,5 мм и диаметр фланца 117—190 мм.

Коренные и шатунные шейки должны быть обработаны по 1—2-му классам точности и по 8—10-му классам шероховатости; овальность, конусность и вогнутость должны находиться в пределах 0,005—0,01 мм.

Непараллельностьосей шатунных шеек и крайних коренных не дол­ жна превышать 0,01—0,03 мм на всей длине шейки. Шейку переднего конца необходимо обрабатывать по 2-му классу точности. Шерохова­ тость поверхностей этих шеек должна соответствовать 7—8-му клас­ сам.

малолитражного автомобиля; б — грузового автомобиля; в — трактора малой мощности;

Неплоскостность торца фланца, к которому крепится маховик, должна быть не более 0,04—0,1 мм, а биение на длине его радиуса 0,03—0,05 мм.

Коленчатые валы подвергают динамической балансировке. Допус­ каемая динамическая неуравновешенность коленчатых валов 15— —30 Г • см.

Некоторые типы валов автомобильных и тракторных двигателей приведены на рис. 213.

Материалы коленчатых валов должны обладать хорошими меха­ ническими и пластическими свойствами, высокой износоустойчивостью и высокой циклической вязкостью.

Коленчатые валы автотракторных двигателей изготовляют из уг­ леродистых и легированных сталей или из высокопрочных чугунов, модифицированных магнием, из никелемолибденовых чугунов и др. Литые валы обычно полые, имеют несколько увеличенные диаметры коренных и шатунных шеек, большую толщину щек и радиусы галте­ лей. Литые валы имеют меньшую прочность при изгибе, чем кованые. Внутренние полости литых валов обычно бочкообразные, благодаря че­ му уменьшается неравномерность толщины тела в разных сечениях вала и повышается плотность отливки.

Большинство коленчатых валов изготовляют из сталей марок 45, 45X, 45Г2 и 50Г. Коленчатые валы дизелей, работающие в условиях высоких нагрузок, изготовляют из сталей марок 18ХНМА, 18ХНВА и 40ХНМА.

Заготовки валов, выполняемых из сталей, штампуют. Затем под­ вергают термической обработке (отжигу и нормализации), при которой снимаются внутренние напряжения в металле и нормализуется ее твердость (НВ 177 -4- 255), что облегчает обработку заготовок на ме­ таллорежущих станках.

После предварительной обработки на металлорежущих станках поверхности коренных и шатунных шеек стальных валов вторично подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Закалка про­ водится токами высокой частоты на специальных агрегатах, а низко­ температурный отпуск, осуществляемый для снятия напряжений, — в специальных печах конвейерного типа. Вторичная термическая об­ работка улучшает механические свойства стали, повышает поверх­ ностную твердость и износостойкость шеек.

Чугунные литые коленчатые валы автомобильных и тракторных двигателей по некоторым показателям превосходят стальные штампо­ ванные валы. Специальные ч_угуны, из которых отливают коленчатые валы, отличаются от обычных ковких чугунов присутствием хрома (0,2—0,25%), повышенным содержанием марганца (1,15—1,4%), низ­ ким содержанием серы (0,002—0,014%), присутствием церия и других легирующих компонентов.

Для коленчатых валов применяют также серые чугуны, модифици­ рованные сплавом ферроцерия с магнием.

Масса литых коленчатых валов на 10—15% меньше, чем штампо­ ванных. Припуски на механическую обработку у литых заготовок шачительно меньше, чем у штампованных заготовок.

Литые заготовки, имеющие значительно меньшую неуравновешен­ ность, чем штампованные, обрабатывают на металлорежущих станках с широким использованием инструментов, изготовленных из твердых сплавов.

После закаливания и отпуска поверхностная твердость шеек у валов, изготовленных из сталей марок 45, 50Г, 40ХНМ и 18ХНВА, ко­ леблется в пределах ИКС 524-62. Глубина закаленного слоя должна быть не менее 3—6,5 мм, а твердость шеек на глубине закаленного слоя ИКС 45.

Способы получения заготовок

Заготовки стальных коленчатых валов изготовляют штампованием на молотах и прессах по 8—9-му классам точности. При серийном про­ изводстве заготовки штампуют на молотах, а при массовом — обычно на ковочных прессах. Штамповка на ковочных прессах в 1,5—2 раза производительнее, она обес­ печивает уменьшение штам­ повочных уклонов до 3—6°, припусков на механическую обработку на 30—40% и рас­ хода металла на 10—12%.

Исходным материалом для штампования служит квад­ ратный или круглый катан­ ный пруток или периодичес­ кий фасонный прокат. Наибо­ лее экономично применение фасонного проката (масса ис­ ходной заготовки уменьшает­ ся на 5—8%).

Наибольшее распростра­ нение получил следующий процесс штампования заго­ товок. После подогрева и разрезки прутков на штанги заготовки с противовесами штампуют за две операции, без противовесов — за одну операцию. В первом случае заготовки сначала штампуют

в двух ручьях (подкатном и гибочном), затем в одном ручье (оконча­ тельном). Во втором случае заготовки обрабатывают в трех ручьях: подкатном, гибочном и окончательном. Применение гибочного ручья исключает перерезание волокон в местах сопряжения шеек вала со щеками. Фланцы обычно высаживают на горизонтально-ковочных ма­ шинах (рис. 214).

Заготовки литых валов получают в основном двумя методами: отливкой в земляные и в оболочковые формы. При отливке в земляные формы используют сырые и сухие формы, изготовленные из смеси земли

с жидким стеклом, которые затем просушивают и продувают углекис­ лым газом. Иногда применяют отливки в оболочковые формы. Заго­ товки коленчатых валов, отлитые в оболочковых формах, имеют вы­ сокую точность (5—7-й классы) и шероховатость поверхности (до 4-го класса), повышенную плотность и хорошие эксплуатационные качества.

Рис. 215. Отливка заготовок коленчатого вала

При этом в 10—15 раз сокращается расход формовочной смеси и об­ легчается выбивка опок. Оболочковые формы заливают при горизон­ тальном положении вала (рис. 215, а) или при вертикальном положении вала (рис. 215, б). Чугунные заготовки коленчатых валов, пройдя термическую обработку, правят в горячем состоянии.

Механическая обработка заготовок

Основными операциями при механической обработке заготовок коленчатых валов являются:

1)обработка технологических баз (торцов, центровых отверстий

иплатиков); 2) обработка коренных и шатунных шеек, щек и галтелей;

3)обработка масляных каналов; 4) обработка отверстий во фланце и на концах вала; 5) отделка поверхностей шеек; 6) балансирование вала.

Торцы и центровые отверстия обрабатывают на фрезерно-центро­ вальных станках за одну операцию или на фрезерных и центровальных станках за две операции. Для массового производства валов часто применяют станки фрезерно-центровальные барабанного типа. -

Заготовка центруется по двум крайним коренным шейкам в приспо­ соблении сходящимися призмами 1 и 2 (рис. 216), которые перемеща­ ются гидравлически или пневматически независимо одна от другой,

что обеспечивает некоторое выравнивание заготовки при установке и закреплении; в осевом направлении заготовка фиксируется под­ вижной призмой 3. Приспособления барабанного типа используют для установки четырех и более заготовок.

Сейчас применяют четырехпозиционные фрезерно-центровальные станки для фрезерования торцов, платиков на щеках (угловые базы) и сверления центровых отверстий. Одна из четырех позиций станка явля-

ет ся за г р у зо ч н о -р а зг р у зо ч н о й ; у ст а н о в к а и съ ем за г о т о в к и м е х а н и зи р о ­

Рис. 216. Схема ориентирования заготовки коленчатого вала при фре­ зеровании и центровании торцов:

1 и 2 ц е н т р и р у ю щ и е п р и з м ы , 3 — п р и з м а д л я о р и е н т а ц и и з а г о т о в к и в о с е в о м н а ­ п р а в л е н и и

а п о о си и н ер ц и и . З а г о т о в к и у ст а н а в л и в а ю т в сб а л а н си р о в а н н о м з а ­ ж и м н о м п р и с п о со б л ен и и , к о т о р о е в р а щ а ет ся в о к р у г го р и зо н т а л ь н о й о си . Б л а г о д а р я сп е ц и а л ь н о п р е д у см о т р е н н о й си стем е за г о т о в к а а в то м а ­

тич еск и и зм ен я ет п о л о ж е н и е во в р а щ а ю щ ем ся п р и сп о со б л ен и и , т ак ч то п ри о п р ед ел ен н о м ч и сл е о б о р о т о в о сь и н ер ц и и е е со в м ещ ается с о с ь ю ц ен тр ов оч н ы х св ер л , у ст а н о в л ен н ы х в ш п и н д ел я х ст а н к а .

Обработка шеек

в ер га ет ся п р а в к е, а в н ек о т о р ы х с л у ч а я х — п р а в к е ц ен т р о в ы х о т в е р ­ сти й .

П р и к р у п н о сер и й н о м и м ассов ом п р о и зв о д ст в е в ал ов т о к а р н ы е, с в е р ­ л и л ь н ы е, ш л и ф ов ал ьн ы е и д р у г и е стан к и в ст р а и в а ю тся в ав то м а т и ч ес­

ш ей к е. Д л я эт о го ср е д н я я к о р ен н а я ш ей к а п р ед в а р и т ел ь н о о б р а б а т ы ­

в ается на т о к а р н о м и ш л и ф ов ал ьн ом ст а н к а х . Д л я т о к а р н о й о б р а б о т к и и сп о л ь зу ю т обы ч н о сп ец и а л и зи р о в а н н ы е м н о го р езц о в ы е стан к и с д в у ст о р о н н и м п р и в о д о м . Н а эт и х ст а н к а х за г о то в к и у ст а н а в л и в а ю т ся

новыми устройствами (за крайние щеки). Шлифуемая шейка обычно опирается на регулируемый люнет, и точность обработки диаметра шей­ ки колеблется в пределах 3-го класса.

Используя среднюю коренную шейку как дополнительную опору, в последующих операциях обтачивают остальные коренные шейки, фланец и передний ступенчатый конец; одновременно с этим подре­ зают торцы щек, фланца и обтачивают галтели. Для этого используют токарные многорезцовые полуавтоматы с центральным приводом (на­ пример, модель 186 и др.). На этих станках заготовки устанавливаются в центрах, а средняя коренная шейка — в люнете (рис. 218). Повод-

Рис. 219. Шлифование коренных шеек коленчатого вала

ком является щека средней шейки. В этой операции одновременно об­ тачивают остальные коренные шейки (кроме средней), ступенчатый ко­ нец вала, фланец и подрезают торцы щек и галтели. Шейки обтачи­ вают широкими радиальными призматическими резцами, установлен­ ными в передних и задних суппортах.

При токарной обработке длинных валов с малой жесткостью одно­ рядных многоцилиндровых двигателей для предотвращения закру­ чивания валов при обтачивании радиальными резцами применяют то­ карные полуавтоматы с двумя приводами (передним и задним).

Чтобы перейти ко второй части токарной обработки вала, т. е. к об­ тачиванию шатунных шеек, необходимо подготовить точные основные базы (коренные шейки). Для этого предварительно шлифуют все коренные шейки и концы вала на двухили многокамневых кругло­ шлифовальных станках (рис. 219).

Шатунные шейки обтачивают попарно (по две шейки, лежащие на одной оси вращения), например, сначала первую и шестую, затем вторую и пятую и, наконец, третью и четвертую или все шейки одно­ временно. В обоих случаях подрезают плоскости прилегающих к шей­ кам щек и протачивают галтели. Так, в первом случае обтачивание

шатунных шеек шестиколенчатого вала должно выполняться за три операции, во втором все шатунные шейки можно обточить одновремен­ но. Для обработки по первому варианту могут быть использованы стан­ ки с двусторонним приводом (модель 187). В этом случае коленчатый вал устанавливают в положение, при котором оси двух шеек, подле­ жащих обработке, совпадают с осью вращения шпинделя станка. Для установки и зажима вала используются такие же приспособления, как и для обтачивания средней коренной шейки. При установке вала в прис­ пособлениях ось коренных шеек смещается по отношению к оси враще­ ния шпинделя на величину радиуса кривошипа.

Для обработки шеек по второму варианту используют станки спе­ циального назначения, число рабочих суппортов которых соответст­ вует числу обрабатываемых шатунных шеек. Вал устанавливают по крайним коренным шейкам и опирают на люнеты коренными шейками.

В обоих случаях угловое базирование вала осуществляется специ­ альными сухарями, фиксирующими его по фрезерованным платикам (угловым базам) на крайних щеках. Вал вращается вокруг оси корен­ ных шеек, а суппорты движутся вместе с обрабатываемыми шейками, воспроизводя движение шатунов, закрепленных на этих шейках. В каждом суппорте имеется резцедержатель с тремя резцами: два край­ них фасонных резца служат для подрезания щек и протачивания гал­ телей и один средний (широкий прямой) — для обтачивания цилинд­ рической части шейки. Резцы имеют радиальную подачу (рис. 220).

Станок снабжен двумя копирными коленчатыми валами 2 и 3, вра­ щающимися синхронно с обрабатываемым валом 1 и управляющими движениями суппортов. Резцом 4 обтачивают шейки.

Шатунные шейки обтачиваются с подачами, меньшими, чем при токарной обработке коренных шеек. Это уменьшает деформацию (зак­ ручивание) валов.

Для одновременной токарной обработки всех шатунных шеек и их щек применяют двухшпиндельные станки. На этих станках обрабаты­ вают одновременно два вала с последовательным или параллельным совмещением переходов. В первом случае на одной позиции станка подрезают щеки и протачивают галтели, а на другой позиции обтачи­ вают шейки. При этом вал необходимо устанавливать 2 раза. Сначала его устанавливают в верхнюю позицию, затем перекладывают на ниж­ нюю.

В последние годы применяется обработка шеек, щек и галтелей ме­ тодом ротационного фрезерования (рис. 221).

Такое фрезерование характеризуется небольшими скоростями вра­ щения заготовки, высокими скоростями вращения инструмента и боль­ шим съемом металла в единицу времени. Обрабатываемая заготовка Еращается со скоростью, равной скорости круговой подачи.

Условия резания при ротационном фрезеровании более благопри­ ятны, чем при точении. При фрезеровании скорость резания не зави­ сит от конфигурации, размеров, а главное — от неуравновешенности заготовки.

Шейки стальных заготовок коленчатых валов шлифуют предвари­ тельно до термической обработки и окончательно — после нее на стан­ ках ХШ-335.

Припуски на шлифование шеек, щек и галтелей заготовок колен­ чатых валов длиной 600—800 мм с диаметром шеек 65—80 мм даются в пределах 0,3—0,5 мм на сторону до термической обработки и немного меньше после термической обработки.

При поточном производстве коренные шейки шлифуют врезанием на однокамневых круглошлифовальных станках, а при автоматизиро­ ванном производстве — на многокамневых станках.

Большинство станков работает по полуавтоматическому циклу. На них установлены контрольно-измерительные приборы (скобы с ин­ дикаторами) для контроля размеров шеек в процессе шлифования.

После термической обработки коренные шейки 1—2 раза шлифуют методом врезания. Заготовки устанавливают в центрах и поддержива­ ют люнетами.

В большинстве случаев станки для окончательного шлифования оснащают приборами активного контроля и автоматического управле­ ния циклом работы.

Шатунные шейки валов после термической обработки шлифуют предварительно и окончательно на станках ХШ-2—01 и 2—02. Заго­ товки на станках устанавливают, так же как и при шлифовании, до термической обработки.

При крупносерийном и массовом производстве коренные и шатунные шейки часто шлифуют на автоматических линиях.

На рис. 222 показана часть автоматической линии для шлифования коренных шеек, переднего конца и фланца коленчатого вала, состоя­ щая из трех станков (на рисунке показаны только два станка).

Между станками установлены накопители. Транспортирование за­ готовок от накопителей к станкам осуществляется подвесными автоопе­ раторами по траверсе при помощи гидропривода и пневмоподъемни­ ков, имеющих захваты.

После чистового шлифования шейки подвергают отделочной об­ работке для получения высокой чистоты рабочих поверхностей. Отде­ лочными операциями являются главным образом суперфиниширование, полирование и микрофиниширование.

Суперфиниширование шеек осуществляют головками с абразивными брусками.

Для суперфиниширования обычно применяют бруски сечением 20 х Х20 мм из белого электрокорунда. Для предварительного суперфинишировния применяют бруски твердостью 83-5-88 и зернистостью 500, для окончательного соответственно 77 -5- 82 и 600 и выше. Шерохова­ тость поверхности после суперфиниширования соответствует 10—13- му классам.

Полируют шейки полотняной или бумажной лентой на специальных полировальных станках. Полирование проводят за одну операцию, но иногда и за две операции. При этом предварительно шейки полируют лентой с абразивным порошком зернистостью 180-5-240 и окончательно лентой с абразивным порошком зернистостью 240-5-300. Коренные и ша­ тунные шейки полируют одновременно, т. е. число полировальных суппортов на станке равно числу шеек вала.

При полировании снимают припуск, равный 0,010—0,015 мм. По­ лирование абразивной лентой ведется при скорости о = 15 -5- -5-20 м/мин и при числе оборотов п =100-5- 150 в минуту. Шерохова­ тость после предварительного полирования шеек должна соответ­ ствовать 8-му классу, а после окончательного 9—10-му и выше. Продолжительность полирования шеек колеблется в пределах 3—5 мин.

В последние годы при окончательной обработке шатунных и корен­ ных шеек применяют новый метод — микрофиниширование.

Созданы специальные станки, которые обеспечивают согласование в процессе обработки следующих параметров: частоты и амплитуды колебания и направления движевия брусков, удельного давления брус­ ков на обрабатываемую поверхность и окружной скорости обрабаты­ ваемой поверхности. Благодаря сочетанию движения брусков в разных направлениях и вращению дета пи следы обработки перекрещиваются, и это повышает чистоту поверхности.

Процесс микрофиниширования проводится при незначительных давлениях брусков на обрабатываемую поверхность 14—30 (1,4— —3,0 Мн/м2 кгс1см2) с частотой 500—1500 колебаний в минуту и,ампли­ тудой 3—5 мм. Окружная скорость вращения обрабатываемых дета­ лей равна 18—40 м/мин. При микрофинишировании снимается при­ пуск 0,012—0,015 мм на сторону. Для смывания с заготовки отходов, получаемых в процессе обработки, используют состав, состоящий из 10—20% минерального масла и 80—90% керосина.

Микрофиниширование улучшает геометрическую точность, чистоту и качество поверхностного слоя (высота шероховатостей с 4 мкм умень­ шается до 0,2 мкм).

под подшипник диаметром 30—50 мм, длиной 40—70 мм, а в переднем конце вала сверлится отверстие, зенкуется и нарезается резьба. На переднем конце вала обрабатывают также шпоноч­ ные пазы под шпонки ведущей шестерни распределения и шкива вентилятора.

При крупносерийном и массовом производстве для этих целей широ­ ко применяют двусторонние многопозиционные агрегатные станки ба­ рабанного типа. Схема наладки шестипозиционного станка показана на рис. 223.

У коленчатого вала отверстия под маслопроводные каналы обраба­ тывают на двусторонних многошпиндельных горизонтально-сверлиль­ ных станках, оснащенных стационарными приспособлениями (рис. 224).

Рис. 224. Приспособление для сверления маслопроводных каналов

В коленчатых валах некоторых конструкций автотракторных Дви­ гателей в щеках и шатунных шейках обрабатывают полости для выхо­ да маслопроводных каналов. Полости и отверстия под резьбовые проб­ ки обрабатывают под углом 85° на горизонтальных (сверлильном и резь­ бонарезном) агрегатных станках. На первом станке (рис. 225) от­ верстия сверлятся, на втором станке нарезается резьба под заг­ лушки .

Коленчатые валы вместе с противовесами подвергают балансиро­ ванию, при котором определяют и устраняют неуравновешенность сил инерции вращающихся масс (см. стр. 512).

Контроль коленчатых валов

Коленчатые валы неоднократно проверяют в процессе их изготов­ ления после наиболее ответственных операций.

При окончательном контроле обычно проверяют: 1) диаметр шеек, фланца и конца вала; 2) биение шеек и торцов фланца относительно крайних коренных шеек; 3) длину коренных и шатунных шеек, вза­ имное их расположение по длине между собой, их расстояние от базово-

го торца и толщину фланца; 4) угловое расположение всех кривошипов; 5) ради­ ус кривошипа; 6) расположение осей ус­ тановочных отверстий относительно оси первой коренной шейки; 7) размеры и по­ ложение оси шпоночной канавки от плос­ кости первой шатунной шейки; 8) диаметр отверстия под подшипник во фланце и его биение относительно торца фланца или задней коренной шейки; 9) шейку под ма­

комбинированное приспособление, которым окончательно контролируют линейные размеры вала, радиус кривошипа, поло­ жение установочного отверстия и шпонки. Для контроля линейных размеров вала установлены упоры.

На рис. 227 изображена схема при­ бора, который контролирует перекос (непараллельность) шатунной шейки относи­ тельно коренных шеек. Два верхних инди­

то р ц ев, свер л ен и я ц ен тр о вы х отвер стий и ф резеро­

и др.

Предварительное шлифование пяти коренных шеек (оп. 3) и фланца осущест­ вляется в центрах на круглошлифовальных станках (с 6 шлифовальными круга­ ми), снабженных электроиндуктивными приборами активного контроля. Установ­ ка и снятие заготовок осуществляются автооператорами.

Цикл работы станка: 1) быстрое подведение круга до контакта с заготовкой; 2) врезание круга с подачей з = 0,01 мм/об; 3) замер шейки прибором активного контроля; 4) отвод круга для снятия натяга в системе инструмент—деталь и под­ вод круга; 5) шлифование шейки с з = 0,005 мм/об; 6) выхаживание; 7) отвод круга и останов станка.

Рис. 227. Схема прибора для проверки смещения оси шатунной шейки относительно оси коренной шейки

Снимаемый припуск для предварительного шлифования 0,5 мм на диаметр. Производительность 40 шт/ч. Скорость вращения круга 43 м/сек, скорость вра­ щения заготовки 11,6 м/мин. Правка круга осуществляется автоматически с по­ мощью алмазного ролика по копиру через 20 валов. Общая стойкость ролика 250 000 валов. Коренные шейки обтачиваются один раз и шлифуются два раза (предварительно и окончательно).

- Обтачивание шатунных шеек (оп. 4) осуществляется на специальном токарном двухпозиционном станке с автоматической загрузкой и выгрузкой.

Сверление всех масляных каналов, сверление отверстий и нарезание резьб на фланце для крепления маховика, растачивание гнезда в торце заднего конца вала под подшипник, обновление центров, фрезерование лысок и шпоночной ка­ навки (оп. 5) производятся на двух 52-позиционных автоматических линиях. Каждая линия состоит из двух участков по шести агрегатных станков в каждом.

Перед первым участком линии имеется склиз-накопитель на 26 заготовок, а между участками — накопитель на 48 заготовок. В линии находится контроль­ ное устройство (оп. 6) для проверки диаметра отверстия под подшипник и наличия отверстий во фланце. Далее следует мойка и обдув заготовок (оп. 7) с последую­ щей закалкой ТВЧ коренных и шатунных шеек (оп. 8).

Окончательное шлифование коренных шеек коленчатого вала (оп. 9) произво­ дится на станках той же модели, что и для предварительного шлифования (оп. 3). Снимаемый припуск 0,3 мм на диаметр. Производительность станка 30 шт/ч.

Оп. б, 7, 8

7Ш

Оп. 11

Рис. 229. Планировка механического цеха обработки коленчатого вала автомобиля «Жигули»