Восстановление валов осей и шпинделей

Гладкие и шлицевые валы и оси составляют основную номенклатуру восстанавливаемых деталей промышленного оборудования. Длина восстанавливаемых валов может колебаться в значительных пределах (100… 4 ООО мм), но основная доля восстанавливаемых деталей (более 90 %) приходится на валы длиной не более 1 ООО мм. Диаметры восстанавливаемых валов составляют также достаточно широкий диапазон (12… 210 мм). Однако в подавляющем большинстве случаев (98 %) диаметр восстанавливаемых валов не превышает 60 мм. Масса валов также колеблется в широких пределах (0,2… 50 кг) при среднем значении около 3 кг.

Условия эксплуатации валов определяют и характер изнашивания их поверхностей. Наибольшее изнашивание испытывают посадочные поверхности валов под опоры качения и скольжения и резьбовые поверхности, предназначенные для монтажа стопорящих и регулирующих устройств, при сборке подшипниковых узлов и узлов с зубчатыми колесами, звездочками цепных и шкивами ременных передач.

Изношенные поверхности валов подлежат восстановлению при достижении определенной степени износа, которая зависит от места расположения и назначения изношенной поверхности. Не допускается эксплуатация валов и необходимо проведение работ по их восстановлению при следующих величинах износа, мм:

Поверхности под подшипники качения и скольжения …. 0,017…0,060

Посадочные поверхности под неподвижные соединения (поверхности под ступицами зубчатых колес, звездочек цепных и шкивов ременных передач и т.п.)     0,04…0,13

Поверхности под установку уплотняющих устройств

(сальников, манжет и т.п.)……………………………… 0,15…0,20

Шпоночные пазы при изнашивании по ширине паза          0,065… 0,095

Шлицевые поверхности при изнашивании по толщине

шлицов……………………………………………………………. 0,2… 0,5

Валы, износ которых достигает нижнего предела по указанным поверхностям, направляются на восстановление. Если износ превысил верхний предел, то валы восстановлению не подлежат и выбраковываются.

Прямолинейность валов и осей, подвергшихся в процессе эксплуатации скручиванию, не подлежит восстановлению в связи со значительным изменением механических свойств. Такие валы выбраковывают и заменяют новыми.

Прямолинейность оси или вала восстанавливают правкой в холодном состоянии или с местным подогревом при диаметре осей и валов более 60 мм. Правка может выполняться на призмах с использованием пресса или винтовой скобы.

Правку осей и валов винтовой скобой (рис. 2.1) необходимо осуществлять следующим образом:

■ выявить место изгиба вала или оси, перекатывая его по поверочной плите, или при помощи индикатора часового типа, закрепленного на стойке, вращая вал, закрепленный в центрах или установленный на призмах;

■      отметить место наибольшего изгиба вала или оси;

■      установить подлежащий восстановлению вал или ось на опорных крюках 3 винтовой скобы;

■      переместить опорные крюки 3 по штанге 1 винтовой скобы так, чтобы расстояние между ними было меньше длины вала на 40… 50 мм, если место изгиба находится в средней части вала. Если место изгиба смещено к одной из его сторон, крюки устанавливают так, чтобы расстояние от места изгиба до правого и левого крюков было одинаково;

■      уложить деформированный вал или ось на опорные крюки так, чтобы место максимального изгиба расположилось под опорной пяткой винта 2 скобы;

■      произвести правку оси или вала, вращая винт 2 скобы;

■      проконтролировать прямолинейность вала или оси при помощи индикатора часового типа, установленного на стойке, установив их в центрах или на призмах.

Восстановление валов осей и шпинделей

Рис. 2.1. Винтовая скоба:

1 — штанга; 2 — винт; 3 — опорные крюки; 4 — деталь

Правку валов большой длины на токарном станке следует производить

при жестком закреплении вала в трехкулачковом патроне с поджатием задним центром следующим образом:

■        закрепить подлежащий восстановлению вал большой длины, например ходовой вал станка, в трехкулачковом патроне токарного станка и поджать задним центром;

■        установить на направляющих станка ручной винтовой пресс (рис. 2.2);

■        установить на винтовой опоре пресса балку 6 с подвижными опорами 5 и 10;

Восстановление валов осей и шпинделей

Рис. 2.2. Ручной пресс для правки валов:

1 — вал; 2 — индикатор; 3 — винт; 4 — прокладка; 5,10 — опоры; 6 — балка; 7 — гайка; 8 — основание; 9 — рукоятка

■        установить на корпусе винтового пресса индикатор 2;

■        определить место максимального изгиба по индикатору часового типа, перемещая его вместе с винтовым прессом по направляющим станины;

■        установить винтовой пресс на направляющих станины так, чтобы нажимная пятка его винта находилась над местом максимального изгиба;

■        поднять балку б, вращая гайку 7, до тех пор, пока опоры 5 и 10 не коснутся образующей поверхности вала 1;

■        установить между валом и нажимной пяткой винта прокладку 4 из мягкого металла;

■        произвести правку вала;

■        проконтролировать прямолинейность выправленного вала, перемещая винтовой пресс с индикатором часового типа по направляющим станины вдоль образующей вала. При перемещении винтового пресса по направляющим станины во избежание опрокидывания его следует придерживать за рукоятку 9.

Восстановление центровых отверстий необходимо производить на токарном станке с применением центра, оснащенного твердосплавным коническим наконечником, следующим образом:

■        закрепить вал или ось в трехкулачковом патроне токарного станка с вылетом, составляющим 1,5 — 2 диаметра вала (оси);

■        установить в коническом отверстии пиноли задней бабки центр, оснащенный твердосплавным коническим наконечником;

■        настроить коробку скоростей станка на частоту вращения, соответствующую скорости 250 мин-1;

■        включить привод вращения шпинделя;

■        подвести заднюю бабку к подлежащему восстановлению центровому отверстию так, чтобы твердосплавный наконечник центра находился в 3… 5 мм от торца вала;

■        закрепить заднюю бабку на направляющих станины;

■        произвести выглаживание поверхности центрового отверстия, перемещая пиноль задней бабки с установленным в ней центром, не прикладывая чрезмерно больших усилий. В процессе выглаживания следует следить за нагревом вала в зоне обработки по изменению цвета его поверхности (допускается появление на поверхности вала светло-желтого цвета; желтый, фиолетовый и тем более красный цвет не допустимы, так как свидетельствуют о перегреве материала вала, что может привести к существенному изменению его механических свойств).

Восстановление посадочных мест на валах и осях осуществляется разными способами, которые выбирают в зависимости от степени износа: хромированием при износе посадочных мест до 0,15 мм на диаметр; вибродуговой наплавкой, металлизацией, нанесением порошковых покрытий при износе более 0,15 мм на диаметр.

В тех случаях, когда при ремонте промышленного оборудования предусмотрено использование системы ремонтных размеров, посадочные поверхности обрабатывают под ремонтный размер, сначала протачивая, а затем шлифуя. Сопрягаемую с валом деталь, в случае использования системы ремонтных размеров, заменяют новой или производят обработку посадочного места под ремонтный размер, предварительно установив в отверстие сопрягаемой детали втулку.

Восстановление шпинделей металлорежущего оборудования — процесс весьма трудоемкий и сложный, целесообразность его проведения решается в каждом отдельном конкретном случае. Если восстановление шпинделя связано с заменой или восстановлением сопрягаемых с ним деталей, целесообразнее может оказаться установка нового шпинделя взамен изношенного. Однако в большинстве случаев более рациональным является восстановление изношенного шпинделя.

Способы восстановления шпинделей весьма разнообразны и выбираются в зависимости от степени износа поверхностей, подлежащих восстановлению, и их назначения:

■        хромирование при износе поверхностей, не превышающем 0,05 мм на сторону;

■        наращивание поверхностного слоя материала изношенной поверхности при износе, превышающем 0,05 мм;

■        механическая обработка поверхностей конического отверстия и торца шпинделя;

■        установка дополнительных ремонтных деталей (ДРД) на изношенную поверхность.

Рассмотрим в качестве примера технологический процесс восстановления шпинделя токарного станка (рис. 2.3), если при его дефектации после демонтажа из коробки скоростей были выявлены следующие отклонения:

■        радиальное биение поверхности  10 составляет 0,04 мм, поверхности 7 — 0,06 мм;

■        торцевое биение буртика поверхности 6 — 0,06 мм;

Восстановление валов осей и шпинделей

■       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■        износ на диаметр поверхности 11 составляет 0,8 мм, поверхности 10 — 0,04 м, поверхности 9 — 0,05 мм, поверхности 8 — 0,03 мм, поверхности 7 — 0,13 мм;

■        смятие резьбы на сторону поверхности 4 — 0,3 мм, поверхности 2 — 0,35 мм;

■        увеличение ширины шпоночных пазов (поверхности 12 и 13 — 0,07 мм;

■        наличие задиров и забоин на поверхности 5.

Для восстановительных работ в этом случае необходимо следующее технологическое оборудование: токарный, вертикально-фрезерный и шлифовальный станки; слесарный верстак, оснащенный тисками, и гальваническая ванна.

Помимо того, в процессе ремонта будет использована технологическая оснастка, включающая в себя четырехкулачковый и поводковый (с хомутиком) токарные патроны, люнет, самоцентрирующиеся станочные тиски, приспособление для внутреннего шлифования, оправка для установки шпинделя.

Для выполнения механической обработки восстанавливаемого шпинделя необходимы следующие инструменты:

■        режущие (проходной отогнутый, расточной и резьбовой резцы, концевая фреза; шлифовальный круг);

■        вспомогательные (гаечный двухсторонний ключ для шестигранных гаек, медные прокладки);

■        контрольно-измерительные (шпоночная калибр-пробка, штангенциркуль ШЦ-П, рычажный микрометр, индикатор часового типа, калибр для конуса Морзе 5).

Последовательность выполнения операций восстановления шпинделя следующая:

■        установить шпиндель в трехкулачковом патроне токарного станка сначала одной, а затем другой стороной;

■        снять фаски в отверстиях с двух сторон шпинделя по поверхностям 1и 3;

■        установить шпиндель на оправке, используя сквозное отверстие;

■        заменить трехкулачковый патрон токарного станка поводковым;

■        установить на восстанавливаемом шпинделе хомутик поводкового патрона;

■        закрепить шпиндель, установленный на оправке, в центрах токарного станка, введя хомутик в зацепление с пальцем поводкового патрона;

■        установить резьбовой резец в резцедержателе станка, предварительно выверив его положение;

■        обработать резьбы М48х 1,5 на поверхности 11, М64 х 6 на поверхности 4 и М68х2 на поверхности 2 до полного профиля;

■        снять шпиндель с оправкой с токарного станка;

■        установить шпиндель с оправкой на столе фрезерного станка на призмах так, чтобы ось шпинделя была параллельна направлению продольного перемещения стола, и закрепить его прихватами;

■        установить в шпинделе фрезерного станка концевую шпоночную фрезу;

■        переместить стол фрезерного станка так, чтобы ось фрезы совпала с осью восстанавливаемого шпинделя;

■        фрезеровать шпоночные пазы до удаления следов износа по поверхности 12 на длину 40 мм и по поверхности 3 на длину 60 мм;

■        снять шпиндель с фрезерного станка;

■        установить шпиндель, используя поводковый патрон и хомутик, в центрах кругло-шлифовального станка;

■        шлифовать до удаления следов износа поверхности 10 — на длине 95 мм, 9 — на длине 60 мм, 8 — на длине 50 мм,  7 — на длине 25 мм;

■        снять шпиндель с кругло-шлифовального станка;

■        подготовить гальваническую ванну хромирования;

■        подготовить шпиндель к нанесению хромового покрытия;

■        закрепить шпиндель на подвесных приспособлениях;

■        поместить шпиндель на подвесных приспособлениях в гальваническую ванну;

■        включить электрическое питание ванны и произвести хромирование шпинделя;

■        извлечь шпиндель из гальванической ванны, промыть и высушить его;

■        снять шпиндель с подвесных приспособлений;

■        установить шпиндель с оправкой в центрах кругло-шлифовального станка и прошлифовать поверхности 7 — 10 до размеров, указанных на чертеже (см. рис. 2.3).

После восстановления посадочных поверхностей шпинделя необходимо установить его в коробку скоростей в последовательности, обратной той, в которой шпиндельный узел разбирался.

После установки шпинделя в коробку скоростей необходимо выполнить восстановление поверхности конического отверстия и торца фланца в следующей последовательности:

■        установить на место резцедержателя токарного станка шлифовальную машинку и развернуть ее таким образом, чтобы угол между осью шпинделя и осью оправки шлифовального круга машинки соответствовал углу конуса Морзе 5;

■        шлифовать конус Морзе 5 (поверхность 8, не выводя крупные риски и задиры);

■        торцевать шпиндель до обеспечения нормального вхождения в коническое отверстие калибра конуса Морзе 5, т.е. торцевание осуществляется до тех пор, пока плоскость торца не будет располагаться между рисками калибра.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий