Разработка технологического процесса изготовления изделия «Ходовой винт»

 

Содержание

Разработка технологического процесса изготовления изделия «Ходовой винт»………………………………………………………………………..3

1. Характеристика изделия………………………………………………..3

2. Анализ исходных конструкционных материалов…………………….5

3. Способы получения заготовок…………………………………………7

4. Маршрут изготовления детали «Ходовой винт»…...…………………8

5. Характеристика оборудования………………………...………………10

6. Требования к квалификации рабочих…………………………………17

Список литературы………………………………………………………..18

Приложения………………………………………………………………..19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка технологического процесса изготовления изделия «Ходовой винт»

 

1. Характеристика  изделия

Ходовой винт станка – одна из деталей, определяющих точность станка, так как в соединении с гайкой винт преобразует вращательное движение в поступательное перемещением суппортов, кареток, фартуков и других механизмов.

Профиль резьбы ходовых винтов может быть трапецеидальным, прямоугольным, треугольным, полукруглым, арочным. Применяют  в основном винты скольжения с  трапецеидальной резьбой, как более  прочной и работающей в паре с  регулируемой в осевом направлении  разрезной гайкой. Хотя точностные характеристики прямоугольной резьбы выше, чем трапецеидальной, технологичность обработки последней обеспечила ее широкое применение (проще нарезание, шлифование, возможно фрезерование).

Ходовой винт - деталь нежесткая, легко деформируемая, и это создает трудности в ее изготовлении и эксплуатации.

Установочными базами ходового винта в станке являются его опорные  шейки и буртики, исполнительной частью — винтовая поверхность, поэтому  необходимо обеспечить точность их взаимного  расположения.

К ходовым винтам предъявляют  требования по точности диаметров винта  и его опорных шеек, соосности диаметров резьбы винта и его опорных шеек, точности профиля резьбы и ее шага, перпендикулярности опорных торцов к оси вращения винта. Кроме того, ходовые винты должны обладать высокой износостойкостью и стабильностью размеров.

Исходя из служебного назначения, различают 5 классов точности ходовых  винтов: 0, 1, 2, 3, 4. Винты нулевого и  первого класса применяют в резьбошлифовальных, высокоточных токарно-винторезных, координатно-расточных, координатно-шлифовальных станках. Резьбы второго класса точности – в токарно-винторезных станках повышенной точности, токарно-затыловочных и других станках. Резьбы третьего класса – в токарно-винторезных, зубофрезерных и других станках. Резьбы четвертого класса – в консольно-фрезерных и других станках.

Основные технические  требования на изготовление ходовых  винтов определяются классом точности.

 

 

 

2. Анализ исходных  конструкционных материалов

К материалу для ходовых винтов предъявляются требования высокой износостойкости, хорошей обрабатываемости и состояния стабильного равновесия внутренних напряжений после обработки во избежание деформирования при эксплуатации.

Из рекомендуемых для ходовых винтов сталей подобрать сталь, полностью отвечающую указанным выше требованиям, очень трудно. Очень нежелательно для ходовых винтов деформирование, которое может проявляться как в процессе обработки, так и в процессе эксплуатации. Особенно способствуют деформированию остаточные напряжения в самих заготовках и напряжения, возникающие при механической обработке, в том числе и при поперечном перерезании продольных волокон прутковой заготовки.

Они могут достигать больших значений, особенно у ходовых винтов, изготовляемых из заготовок, у которых предварительно не были сняты остаточные напряжения. Это приводит к большим отклонениям основных параметров точности ходовых винтов.

Уменьшить влияние этих факторов на точность ходовых винтов можно правильным выбором технологического процесса их изготовления.

Для ходовых винтов 0 и 1-го классов  точности в случае окончательной  обработки резцом применяют сталь  У10А. Сталь отжигают на твердость 197НВ.

Для закаливаемых и шлифуемых по профилю резьбы ходовых винтов 0 и 1-го классов точности применяют  сталь марок 40ХГ и 65Г, обладающую высокой износостойкостью.

К материалам ходовых винтов предъявляются  повышенные требования по однородности и стабильности структуры, высокой  износостойкости, хорошей обрабатываемости.

Нетермообрабатываемые винты станков нормальной точности (3 класс) изготовляют из среднеуглеродистой стали А40Г с добавлением серы для улучшения обрабатываемости и снижения шероховатости и стали 45 с добавлением свинца для улучшения обрабатываемости.

Термообрабатываемые ходовые винты высокоточных станков изготовляют из инструментальных сталей У10А и У12А, характеризуемых небольшими деформациями после термообработки. Упрочняемые азотированием ходовые винты изготовляют из легированных сталей, например 18ХГТ и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Способы получения заготовок

 

Заготовку ходового винта  отрезают от прутка сортового материала  с соответствующим припуском  по длине. Диаметр сортамента должен быть максимально приближен к  расчетному диаметру заготовки.

Для получения заготовки  ходового винта прокат подвергают правке и разрезке, затем последовательно  сверлят центровые отверстия  с одновременной подрезкой торцов и, если необходимо, заготовку обтачивают. Далее заготовки шлифуют по наружному  диаметру на кругло-шлифовальных станках. Шлифование в центрах применяют  для винтов 0, 1 и 2-го классов. У заготовок  винтов 3 и 4-го классов точности производят токарную обработку базовых шеек, затем заготовку подвергают правке, а далее — шлифуют наружную поверхность. Технологическими базами при этом являются центровые отверстия. Во избежание деформирования заготовки  все поверхности обрабатывают с  применением люнетов, под которые  в заготовке заранее подготавливают базу.

Заготовки получают резкой горячекатаного или калиброванного проката. Биение заготовок ходовых винтов не должно превышать 0,5 мм.

 

 

4. Маршрут изготовления  изделия «Ходовой винт»

 

За технологические базы на большинстве операций обработки  винтов принимают поверхности центровых  отверстий.

В технологическом маршруте может предусматриваться неоднократная  правка винта для обеспечения  требуемой прямолинейности. Однако правка может вызывать перераспределение  остаточных напряжений, что, в свою очередь, может вызвать деформацию изготавливаемого ходового винта.

Токарная обработка наружных поверхностей ходового винта аналогична обработке валов.

Нарезание резьбы на ходовых  винтах может производиться резьбофрезерованием, вихревым нарезанием, нарезанием резцами, иногда резьбошлифованием.

Резьбофрезерование применяют для нарезания винтов 3 - 4 классов точности или для предварительного нарезания высокоточных винтов.

Вихревое нарезание предусматривается  на специальных или модернизированных  токарных, резьбофрезерных станках с помощью вращающихся резцовых головок с 2, 4 и 6 резцами, профиль которых соответствует профилю нарезаемой резьбы.

Производительность вихревого  нарезания выше резьбофрезерования, при этом получается меньшая шероховатость, снижается деформация резьбовой части винта. Нарезание резьбы производится за один рабочий ход.

Наибольшее распространение  получило нарезание резьбы резцами  вследствие универсальности метода. Резцами можно нарезать резьбы 2, 3 и 4 классов точности.

Отделочная обработка  резьбы производится на токарно-винторезных  станках повышенной точности твердосплавными  резцами (Т15К6) и тщательно доведенными  режущими кромками.

При изготовлении ходовых  винтов могут применяться операции термической обработки для снятия остаточных напряжений и стабилизации размеров детали.

Так как термические операции вызывают деформации винтов, то в технологический  процесс включают операции контроля и проверки правильности центровых отверстий с выполнением при необходимости их перецентровки путем шлифования центровых отверстий на центрошлифовальных станках или их притиркой чугунными притирами на токарных станках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Характеристика  оборудования

1. Винторезный станок 16К20 

Предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, в том числе для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной, питчевой и архимедовой спирали с шагом 3/8 и 7/16".

Технические характеристики винторезного станка 16К20:

Наибольший  диаметр обрабатываемой заготовки, мм		над станиной	400
		над суппортом	220
Наибольшая  длина обрабатываемой заготовки, мм			1000
Класс точности по ГОСТ 8-82			H
Размер  внутреннего конуса в шпинделе, М			Морзе 6 М80
Конец шпинделя по ГОСТ 12593-72			6К
Диаметр сквозного отверстия в шпинделе, мм			55
Наибольшая  масса устанавливаемой заготовки, кг		закрепленного в патроне	300
		закрепленного в центрах	1300
Число ступеней частот вращения шпинделя		прямого	23
		обратного	12
Пределы частот вращения шпинделя, мин		прямого	12,5-2000
		обратного	19-2420
Число ступеней рабочих подач		продольных	42
		поперечных	42
Пределы рабочих подач, мм/об		продольных	0,07-4,16
		поперечных	0,035-2,08
Число нарезаемых резьб		метрических	45
		дюймовых	28
		модульных	38
		питчевых	37
		архимедовой спирали	5
Шаг нарезаемой резьбы		дюймовой	24…1,625
		метрической	0,5-192
		модульной	0,5…48
		питчевой	96..1
		архимедовой спирали, дюйм	3/8”, 7/16”
		архимедовой спирали, мм	8, 10, 12
Наибольший  крутящий момент, кНм			2
Наибольшее  перемещение пиноли, мм			200
Поперечное  смещение корпуса, мм			±15
Наибольшее  сечение резца, мм			25
Мощность  электродвигателя привода главного движения, кВт			10
Мощность  электродвигателя привода быстрых  перемещений суппорта, кВт			0,75 или 1,1
Габаритные  размеры станка, мм	длина		2812
	ширина		1166
	высота		1324
Масса станка, кг			3035

2. Полуавтоматический круглошлифовальный станок 3М175

Предназначен для наружного и внутреннего шлифования цилиндрических, конических и торцевых поверхностей ротационных деталей типа валов, осей, шпинделей, втулок, фланцев, крышек, а также плоских фланцевых поверхностей изделий. Возможны следующие режимы работы: ручной, автоматический врезной цикл, автоматический продольный цикл. Область применения: мелкосерийное и серийное производство.

Технические характеристики станка 3М175

Характеристика	3М175
Размеры устанавливаемой заготовки, max, мм:  - диаметр / длина	400/2800
Размеры шлифования, max, мм:  - диаметр / длина	400/2520
Масса  устанавливаемой заготовки, max, кг	1000-15
Длина перемещения стола, max, мм	2800
Высота центров над столом, мм	210
Класс точности по ГОСТ 8	П
Конус в шпинделе передней и пиноли задней бабок по ГОСТ 25557	Морзе 6
Конец шлифовального шпинделя по ГОСТ 2323 (конусность 1:5), мм:  - номинальный диаметр  - диаметр опорных шеек	100h11  110f7
Размеры шлифовального круга, max, мм:   - диаметр наружный / внутренний  - высота	750/305  80; 100
Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки, мин-1	1270
Частота вращения заготовки (регулируется бесступенчато), мин-1:  - наибольшая  - наименьшая	180; 360  20; 40
Окружная скорость шлифовального  круга, м/с	35; 50
Угол поворота верхнего стола, max, градус:  - по час. стрелке/против час. стрелки	2 / 4
Суммарная мощность эл/двигателей, кВт	26,19; 23,98
Питающая сеть:  Род тока    Напряжение, В          Частота тока, Гц	перем  3-фазн  380;  220;  400;  415;  440  50;  60
Габаритные размеры с отдельно расположенным оборудованием, мм:  - длина  - ширина  - высота	8310  3690  2135
Масса  нетто, кг	13850

 

3. Токарно-винторезный станок высокой точности 1622Б

Предназначен для окончательного нарезания резьбы высокоточных ходовых винтов.