Отделочные операции обработки шпинделей

В зависимости от марки стали полностью обработанную заготовку шпинделя подвергают термической обработке. Наиболее распространенным способом такой обработки является по­верхностная закалка с применением ТВЧ. Глубину закаливаемого слоя можно автоматически регулировать в пределах 1...5 мм. Твер­дость закаленного слоя HRC 48...52 постепенно снижается от наруж­ной поверхности заготовки к ее оси.

К числу ответственных операций относится отделка наружных по­верхностей шпинделя; эту операцию выполняют на шлифовальных станках и обычно подразделяют на предварительную и окончательную.

Шпиндели шлифуют на кругло шлифовальных станках с примене­нием мелкозернистых кругов. Для обеспечения соосности и концентрич­ности наружных и внутренних поверхностей используют поверхности осевого отверстия шпинделя. Поверхности шеек шпинделя, которые работают в опорах скольжения, кроме шлифования подвергают су­перфинишированию.

После отделки шеек шпинделя приступают к отделочной обработке осевого отверстия на внутришлифовальном станке, используя в ка­честве технологической базы поверхности передней опорной шейки, устанавливаемой в люнете, и шейки противоположного конца шпин­деля, зажимаемой в само центрирующем трех кулачковом патроне.

Завершающей операцией обработки шпинделя является баланси­ровка, при которой устраняют неуравновешенность, обеспечивают устойчивость относительного положения шпинделя на станке и плав­ность его вращения.

· Чистовую и отделочную операции опорных шеек и соосных с ними наружных поверхностей шпинделей с осевым отверстием производят на специальных пробках (рис. 1.11.6) или оправках с зацентрованными отверстиями. Пробки вставляют в расточенные с обоих концов цилиндрические или конические отверстия шпинделя, которые служат технологическими базами. Пробки, входящие дополнительным звеном в технологическую размерную цепь при их смене на различных операциях, могут дать существенные ошибки установки, которые перенесутся на положение исполнительной поверхности центрального отверстия относительно поверхности опорных шеек. Чтобы уменьшить влияние ошибки на конечную точность шпинделя, чистовые и отделочные операции обработки наружных поверхностей следует выполнять на одних и тех же пробках, вставленных в шпиндель, без их смены. Это потребует большее количество пробок или оправок, но зато повысит точность обработки.

· Рис. 1.11.6. Пробка для обработки шпинделя в центрах

·
Под сменой технологических баз обычно понимают только переход от одних поверхностей к другим. Погрешности же, порождаемые различным относительным положением отдельных участков поверхности или. тем более, заменяющего ее сочетание поверхностей, принято учитывать как одно из слагаемых погрешности установки. Поэтому для наиболее полного использования принципа единства баз необходимо не только стремиться использовать одни и те же поверхности в качестве технологических и измерительных баз на различных операциях, но, что не менее важно, даже одни и те же участки (точки) поверхностей.

·
С этой целью у приспособлений, используемых на различных операциях, все установочные элементы должны располагаться по единой схеме, на одинаковых расстояниях и быть по возможности одинаковых размеров. Только при соблюдении этих условий можно говорить о со блюдении принципа единства баз, так как, строго говоря, даже и в этом случае с каждой новой установкой происходит смена баз, однако получаемые при этом погрешности обычно настолько малы, что ими пренебрегают.

· 34.обработка прецизионных шпинделей

· Отделочная обработка. Отделочную обработку опорных поверхностей под подшипники и посадочных поверхностей под технологическую оснастку применяют в производстве прецизионных шпинделей для обеспечения заданных технических требований, особенно точности формы и шероховатости поверхностей. Оборудование для отделочной обработки устанавливают на индивидуальных виброизолированных фундаментах в специальных термоконстантных помещениях.

·

·. Технологический процесс изготовления шпинделей пре­цизионных станков более сложный, так как к таким шпинделям предъявляются более высокие требования. Например, у шпин­деля координатно-расточного станка 2А430 отклонения от конус­ности и овальности опорных шеек не должны превышать 0,002... 0,001 мм, биение должно быть не более 0,003 мм, параметр шеро­ховатости Ra = 0,04 мкм, биение конусного отверстия относи­тельна оси вращения шпинделя должно быть не более 0,0015 мм у конца шпинделя.

· Для устранения влияния остаточных напряжений, которые могут вызвать деформирование шпинделя не только в процессе его обработки, но и в период эксплуатации, шпиндели прецизион­ных станков неоднократно подвергают термической обработке.

· Так как необходимы высокая точность, правильность формы и малая шероховатость поверхности опорных шеек и исполнитель­ных поверхностей, обычно производят неоднократное шлифование и доводочные операции. При шлифовании особое внимание уде­ляется устранению динамической неуравновешенности абразив­ного круга, которая может возникнуть в процессе обработки и значительно ухудшает качество изделия. Доводочными опера­циями могут быть притирка, хонингование и суперфиниширование.

· Все шпиндели быстроходных станков проходят ба­лансировку в собранном виде. Качество обрабатываемых на станке деталей во многом зависит от стабильности положения шпинделя в станке и плавности его вращения. Погрешности изготовления и монтажа шпинделя, а также неодинаковая плотность металла, из которого он сделан, приводят к неуравновешенности шпин­деля, что при эксплуатации станка может вызвать вибрации. Они снижают стойкость режущего инструмента, качество обра­ботанной поверхности, вызывают усиленное изнашивание опор шпинделя и в ряде случаев вынуждают либо сильно снижать режимы резания, что ведет к понижению производительности, либо вообще прекращать работу.

· Неуравновешенность может быть статической, когда не совпа­дает центр тяжести детали с осью вращения (она вызывает только центробежную силу), и динамической, когда действие неуравнове­шенных масс вызывает появление пары сил и центробежных моментов инерции, не равных нулю.

· Для устранения неуравновешенности детали проходят балан­сировку. В соответствии с двумя видами неуравновешенности су­ществуют и два вида балансировок — статическая и динамическая.

· Динамическую балансировку производят на специальных балансировочных станках. Балансировку шпинделей диаметром до 800 мм и весом 98... 980 Н производят на станке 9Б725А. Неуравновешенность шпинделя на этом станке определяется из­мерением амплитуды и фазы колебаний спор. Неуравновешенность устраняют высверливанием металла в заданных местах баланси­руемой детали или узла в сборе с помощью двух специальных сверлильных головок, встроенных в балансировочный станок.

· Точность изготовления шпинделя проверяют в опре­деленной последовательности: сначала определяют правильность формы поверхностей, затем их геометрические размеры и потом уже их положения. Такая последовательность необходима для того, чтобы можно было путем исключения погрешностей измерять с наибольшей точностью тот параметр, который необходимо про­верить.

· Измерительными базами при проверке шпинделя обычно яв­ляются поверхности его опорных шеек, которые будучи его основ­ными базами определяют положение всех остальных поверхностей при работе шпинделя в станке. Поэтому при проверке шпиндель устанавливают опорными шейками с упором в один торец на призмы контрольной плиты или специальных контрольных уст­ройств. Одна из призм — обычно регулируемая по высоте.

· Правильность геометрической формы проверяют в нескольких сечениях, перпендикулярных к оси шпинделя: овальность и конусообразность — с помощью скоб с отсчетным устройством (типа СР по ГОСТ 11098—75), а круглость — с помощью кругло- мера (по ГОСТ 17353—80).

· Отклонение образующей цилиндрической поверхности от пря­молинейности проверяют индикатором, наконечник которого пере­мещается по образующей поверхности параллельно оси шпин­деля. По разности наибольшего и наименьшего показаний судят об отклонении от параллельности.

· 35.балансировка и контроль шпинделей

· Все шпиндели быстроходных станков проходят ба­лансировку в собранном виде. Качество обрабатываемых на станке деталей во многом зависит от стабильности положения шпинделя в станке и плавности его вращения. Погрешности изготовления и монтажа шпинделя, а также неодинаковая плотность металла, из которого он сделан, приводят к неуравновешенности шпин­деля, что при эксплуатации станка может вызвать вибрации. Они снижают стойкость режущего инструмента, качество обработанной поверхности, вызывают усиленное изнашивание опор шпинделя и в ряде случаев вынуждают либо сильно снижать режимы резания, что ведет к понижению производительности, либо вообще прекращать работу.

· Неуравновешенность может быть статической, когда не совпа­дает центр тяжести детали с осью вращения (она вызывает только центробежную силу), и динамической, когда действие неуравнове­шенных масс вызывает появление пары сил и центробежных моментов инерции, не равных нулю.

· Для устранения неуравновешенности детали проходят балан­сировку. В соответствии с двумя видами неуравновешенности су­ществуют и два вида балансировок — статическая и динамическая.

· Статическую балансировку применяют обычно для деталей, у которых отношение L/D мало (маховики, диски, зубчатые ко­леса), так как влияние динамической неуравновешенности у них невелико. Балансировку производят на оправке с надетой на нее деталью, свободно перемещающейся на двух параллельных ножах или роликах под действием статического момента. Таким образом определяется радиальное направление приложения уравновеши­вающего груза.

· У шпинделя станков L/D > 1. Так как на шпиндель мон­тируют ряд деталей (зубчатые колеса, кольца-гайки, подшипники, втулки, фланцы), то для него характерны оба вида неуравновешен­ности, поэтому его подвергают динамической балансировке в сборе, которая устраняет оба вида неуравновешенности. Динамическую балансировку производят на специальных балансировочных станках. Неуравновешенность устраняют высверливанием металла в заданных местах баланси­руемой детали или узла в сборе с помощью двух специальных сверлильных головок, встроенных в балансировочный станок.

· Точность изготовления шпинделя проверяют в определенной последовательности: сначала определяют правильность формы поверхностей, затем их геометрические размеры и потом уже их положения. Такая последовательность необходима для того, чтобы можно было путем исключения погрешностей измерять с наибольшей точностью тот параметр, который необходимо проверить.

· Измерительными базами при проверке шпинделя обычно яв­ляются поверхности его опорных шеек, которые будучи его основными базами определяют положение всех остальных поверхностей при работе шпинделя в станке. Поэтому при проверке шпиндель устанавливают опорными шейками с упором в один торец на призмы контрольной плиты или специальных контрольных уст­ройств. Одна из призм — обычно регулируемая по высоте.

· Правильность геометрической формы проверяют в нескольких сечениях, перпендикулярных к оси шпинделя: овальность и конусообразность — с помощью скоб с отсчетным устройством, а круглость — с помощью кругломера.

· Отклонение образующей цилиндрической поверхности от пря­молинейности проверяют индикатором, наконечник которого пере­мещается по образующей поверхности параллельно оси шпин­деля. По разности наибольшего и наименьшего показаний судят об отклонении от параллельности.

· Диаметральные размеры в зависимости от степени точности и их значения проверяют скобами с отсчетным устройством СР, а также микрометром (цена деления 0,01 мм).