Тех процесс обработки шпинделя

Более распространена первая группа шпинделей для наиболь­шего числа типоразмеров станков, они же отличаются наибольшей сложностью изготовления.

Все заготовки шпинделей, полученные ковкой или штампов­кой, перед механической обработкой подвергают термической об­работке (нормализа-ции, улучшению), так как после снятия с по­верхности шпинделя слоя металла может произойти значительное перераспределение внутренних напряжений, а это повлечет за собой значительные, деформации шпинделя не только после по­следующей обработки опорных шеек, но и в процессе его эксплуа­тации. Избежать этого можно правильным выбором материала и термической обработкой заготовки, а также созданием наиболее технологичной конструкции шпинделя и выбором правильного технологического процесса с разделением обработки на черновую и отделочную.

Основными базами шпинделя являются его опорные шейки, но так как использовать их в качестве технологических баз на большинстве операций невозможно, при обработке наруж­ных поверхностей технологическими база-ми служат поверхности центровых отверстий. При обработке же централь-ного отверстия в шпинделях первых двух групп в качестве технологической базы используют его основные базы – опорные шейки.

Чистовую и отделочную обработки опорных шеек и соосных с ними наружных поверхностей шпинделей с осевым отверстием производят на спе-циальных пробках (рис. 23.7) или оправках с зацентрованными отверстиями. Пробки вставляют в расточенные с обеих сторон цилиндрические или кони-ческие отверстия шпин­деля. которые служат технологическими базами. Пробки, входя­щие дополнительным звеном в технологическую размерную цепь при смене их на различных операциях, могут дать существенные пог-решности установки, которые повлияют на положение испол­нительной по-верхности центрального отверстия относительно поверхности опорных шеек. Чтобы уменьшить это влияние по­грешности на конечную точность шпин-деля, чистовые и отделочные операции обработки наружных поверхностей следует выполнять на одних и тех же пробках, вставленных в шпиндель, без их смены. Это потребует большого числа пробок, но зато повышгется точ-ность обработки.

В табл. 23.1 приведен технологический маршрут обработки шпинделя токарного станка 16К20 (см. рис 23.8) в условиях се­рийного производства.

Типовой технологический процесс изготовления шпинделей предусматривает следующие этапы:

· производство заготовок;

· предварительная токарная обработка наружных поверхностей с базированием по центровым отверстиям;

· предварительная обработка центрального отверстия, мелких и крепежных отверстий во фланцах;

· чистовая токарная обработка наружных поверхностей окончательно и под шлифование с базированием по центровым отверстиям пробок, а при длинных шпинделях — по одной из центральных шеек (в люнете);

· обработка шлицевых и шпоночных поверхностей, точение наименее точной наружной резьбы; термическая обработка;

· шлифование наружных поверхностей — цилиндрических, резьбовых, торцовых с базированием по центровым отверстиям пробок и, если необходимо, по шейке;

· шлифование внутренних поверхностей с базированием по подшипниковым шейкам.

Для особо точных шпинделей чередующиеся этапы шлифовальной и токарной обработок наружных и внутренних поверхностей повторяют дважды. Несколько раз могут повторяться операции стабилизирующего отпуска, правки или шлифования центровых отверстий пробок. В целях обеспечения точности рекомендуется все заключительные операции финишной обработки наружных поверхностей выполнять без демонтажа технологических пробок, а операции обработки внутренних поверхностей — при базировании на опорные шейки подшипников, определяющих положение оси шпинделя в корпусе.

Заготовительные операции обработки шпинделей выполняют так же, как и операции обработки валов других типов. Заготовки стальных шпинделей как правило подвергают термической обработке (улучшению, нормализации). Предварительную токарную обработку наружных поверхностей, если ее выполняют на токарных станках с ЧПУ, гидрокопировальных или многорезцовых станках.

Предварительно центральное отверстие обрабатывают на специальных станках для глубокого сверления.

Перовыми сверлами обрабатывают отверстия диаметром 25— 120 мм, однокромочными — диаметром 2—30 мм, длиной до 1000 методом БТА при сверлении в сплошном материале — диаметром 10—300 мм, эжекторным методом при сверлении в сплошном материале — диаметром 25—65 мм глубиной до 900 мм.

При применении спиральных и перовых сверл глубокие центральные отверстия в шпинделе сверлят, как правило, с двух сторон с переустановкой заготовки. В качестве технологических баз используют предварительно обточенные шейки шпинделя. Одну из шеек закрепляют в патроне станка, а другую устанавливают в неподвижный люнет.

Центральное отверстие как с передней, так и с задней стороны шпинделя растачивают на токарных станках с ЧПУ или на токарных станках с применением гидрокопировального суппорта. Расточенные конические отверстия служат для установки технологических пробок с центровыми отверстиями.

Чистовую токарную обработку наружных поверхностей, включая нарезание резьбы, начинают от центровых отверстий пробок. Шлицы и шлицевые канавки обрабатывают так же, как и на валах.

Вид и режимы термической обработки зависят от материала шпинделя, его назначения и технологических требований. Термическая обработка, как правило, должна обеспечивать твердость рабочих поверхностей, а поверхностей для установки инструмента до 63-66 и отсутствие деформаций шпинделя в течение длительной эксплуатации. Наиболее распространенным видом термической обработки шпинделей являются поверхностная закалка с нагревом ТВЧ и азотирование. Перед азотированием обязательно производят предварительное шлифование всех термически упрочняемых поверхностей.

Наружные поверхности шлифуют на круглошлифовальных станках с ЧПУ или круглошлифовальных и резьбошлифовальных станках с ручным управлением. Длинные детали шлифуют, используя люнеты. Базами служат центровые отверстия пробок. Эти центровые отверстия при изготовлении шпинделей прецизионных станков целесообразно шлифовать на центровально-шлифовальных станках с планетарными и осциллирующими движениями круга. Для шпинделей станков меньшей точности допускается замена шлифования фасок центров их притиркой специальными притирами.

Внутренние поверхности шпинделя шлифуются на внутришлифовальных станках при установке шпинделя на опорные шейки в люнеты. Опорные шейки с требованием к шероховатости меньше 0,15 мкм подвергают суперфинишированию.

Высокоскоростные шпиндели проходят операцию статического или динамического балансирования. При динамическом балансировании неуравновешенность удаляют высверливанием металла в заранее заданных местах детали. Балансирование производят

обычно в сборе шпинделя со всеми вращающимися деталями. Допускаемый дисбаланс шпинделя станка 16К20 составляет 25 г/см при частоте вращения 33,3.

Шпиндели контролируют следующим образом: сначала контролируют погрешности формы опорных шеек, затем размеры и положение всех остальных поверхностей. Измерительными базами являются опорные шейки.