Ремонт валов и шпинделей кратко

Обновлено: 18.05.2024

Вы не можете посетить текущую страницу потому, что:

просроченная закладка/избранное
поисковый механизм, у которого просрочен список для этого сайта
пропущен адрес
у вас нет прав на эту страницу
Запрашиваемый ресурс не был найден.
В процессе обработки вашего запроса произошла ошибка.

Пожалуйста, попробуйте одну из следующих страниц:

Если у вас возникли сложности, пожалуйста, свяжитесь с Администратором этого сайта.

К шпинделям предъявляются особо высокие требования, поэтому посадочные шейки шпинделей обрабатывают шлифованием. Соосность их должна быть выдержана с точностью 0,01 мм, допустимая некруглость шеек — 0,01 мм, нецилиндричность — 0,003—0,005 мм. Таким же требованиям должна отвечать поверхность 3. Конические отверстия 4 и 5 шпинделя должны быть концентричны шейкам; допускается биение 0,01—0,02 мм на 300 мм длины.

В первую очередь у шпинделя изнашиваются шейки под подшипники, посадочные места для зубчатых колес и других вращающихся деталей. На них появляются царапины и задиры, легко обнаруживаемые внешним осмотром.

Шпиндели целесообразно ремонтировать несколько раз, так как изготовление нового шпинделя — дело сложное и дорогое. Однако в тех случаях, когда ремонт шпинделя влечет за собой ремонт и сопрягающихся с ним деталей, может оказаться более выгодной замена изношенного шпинделя новым. Этот вопрос решают сравнением стоимости ремонтных работ и нового шпинделя.

При износе шеек шпинделя более 0,02, мм их ремонтируют шлифованием с последующей притиркой под ремонтный размер. Шейки шпинделей с наращенным на них хромовым слоем обрабатывают шлифованием, если же на шейки наносят другие металлы соответственно большими слоями, чем при хромировании, шейки сначала обтачивают, а потому шлифуют. При этом им придают по направлению к заднему концу конусность до 0,01 мм, чтобы при шабрении подшипников слой краски, нанесенный на шейки, полностью использовался для закрашивания поверхности подшипников.

Изношенные шейки шпинделей, на которых монтируются подшипники качения или другие детали с неподвижной посадкой, весьма удобно восстанавливать электролитическим способом.

Для постановки компенсационных наделок или вставок с поверхности шпинделя стачивают слой металла с целью посадки соответствующей детали компенсатора в виде втулки с номинальным размером или увеличенным ремонтным размером восстанавливаемой поверхности. При этом снимаемый слой металла должен быть минимальным, до 10—15% номинального диаметра сплошного сечения вала или толщины стенки полого шпинделя.

Для восстановления неподвижной посадки, например поверхности шпинделя под подшипник качения, компенсационная наделка (втулка) может быть тонкостенной — от 0,5 до 2 мм, а при восстановлении шейки шпинделя под подшипник скольжения толщина стенки наделки должна быть не менее 2,5 мм.

Незакаленную поверхность втулки обрабатывают на токарном станке по размеру подготовленной поверхности вала с зазором по диаметру 0,05 мм (шероховатость поверхности). Закаленную восстанавливаемую поверхность втулки окончательно шлифуют после установки ее на вал и отверждения клея.

При окончательной механической обработке наделок и вставок нельзя допускать перегрев, так как при этом может разрушиться клеевая пленка, поэтому операцию выполняют с обильным охлаждением.

Перед обточкой и шлифованием проводят следующие подготовительные работы. Вытачивают стальные пробки и плотно вставляют их в отверстия 4 и 5 шпинделя, предварительно зачистив места посадки пробок. После этого закрепляют шпиндель одним концом в патроне токарного станка, а второй конец устанавливают неизношенным местом в люнете и выверяют шпиндель на биение, которое не должно превышать 0,005 мм; затем делают в пробке центровое отверстие. После этого шпиндель переставляют, зажимают его второй конец в патроне, а первый — в люнете и выполняют второе центровое отверстие. Теперь шпиндель устанавливают в центрах и проверяют правильность центрования; биение неизношенных мест по индикатору должно быть не выше 0,01 мм.

Выполнив описанные операции, приступают к обработке шпинделя точением и шлифованием. В случае повреждения и износа резьбы шпинделя при восстановлении применяется наплавка с последующим нарезанием резьбы до номинального размера. Перенарезать резьбу на меньший диаметр не рекомендуется, так как она становится нестандартной.

Изношенное конусное отверстие шпинделей ремонтируют по-разному в зависимости от величины износа. При сильном износе отверстие растачивают и затем в него вклеивают или запрессовывают втулку. При небольшом износе отверстие (неглубокие риски, незначительные забоины) шлифуют, снимая минимальный слой металла.

Механическую обработку конусного отверстия шпинделя можно вы-полнять, не снимая шпинделя со станка, что обеспечивает хорошее центрование оси отверстия с осью шпинделя. При обработке конусного отверстия на месте применяются приспособления.

Точность конического отверстия шпинделя проверяют стандартным конусным калибром. Контрольная риска на калибре не должна входить в отверстие, между ней и торцом шпинделя должно быть расстояние в 1—2 мм. Если же контрольная риска калибра входит в конусное отверстие и скрывается, то допускается подрезка переднего торца шпинделя на 2—3 мм.

Ось конического отверстия шпинделя проверяют на биение индикатором по контрольной оправке, вставленной в отверстие. Допускается отклонение от оси 0,01 мм у торца шпинделя и 0,02 мм на длине 300 мм. Поверхность 4 шпинделя может иметь предельно допустимое биение 0,01 мм.

Выше говорилось о шпинделях с хромированными шейками. Уста-новлено, что такие шпиндели хорошо работают только при отличной пригонке к ним подшипника, когда обеспечен зазор для смазки шеек. Нормальная величина этого зазора 0,006—0,02 мм в зависимости от точности станка, наибольшей частоты вращения и диаметра шпинделя. При небрежной пригонке во время работы станка происходит усиленный местный нагрев. Из-за этого на хромированной поверхности образуются мелкие трещины, хром отслаивается, повреждается шейка шпиндeля и поверхность подшипника.

Хранение отремонтированных или новых валов и шпинделей должно исключить возможность изгиба и деформации. Небрежно положенный вал может изогнуться под действием собственной тяжести. Для предотвращения этого рекомендуется валы помещать в специальные стеллажи-стойки в вертикальном состоянии. Лучший способ хранения это подвешенное вертикальное состояние.

Валы служат для передачи крутящего момента от одной вращающейся детали машины к другой. Обычно на них насаживают ряд деталей механизма и они работают не только на кручение, но и на изгиб.

Оси не передают вращательного движения и крутящего момента, а воспринимают только изгибающий момент. Они поддерживают детали, закрепленные на них или вращающиеся относительно их. Оси бывают неподвижными и вращающимися. Различают также оси изогнутые и прямые.

При ремонте валов и осей чаще всего приходится устранять:

износ шеек (нарушение цилиндрической формы) и потерю необходимой чистоты поверхности (задиры, царапины);
изгиб или скручивание;
нарушение крепления (поломки фиксирующих штифтов, винтов) и плотности посадки и пр.

1. Восстановительные работы

Перед началом восстановительных работ целесообразно произвести экспертную оценку причин, которые привели к необходимости ремонта вала или оси, и рассмотреть возможные пути восстановления вала или оси и возможные пути устранения причин, которые привели к необходимости ремонта вала. Если нет возможности заменить вал или ось новым, то рассматриваются возможные методы его восстановления.

Например, для быстроходных машин максимально допустимую овальность шеек валов определяют, исходя из условий вибрации машины. Обычно конусность шеек валов не должна превышать допусков на овальность, а конусность посадочных мест должна находиться в пределах допусков на посадку. Перед установкой деталей на станок для восстановительных работ необходимо проверить их центровые отверстия. Поврежденные центровые отверстия исправляют резцом, центровыми сверлами или карандашами для правки шлифовальных кругов. Для этого вал устанавливают на станке одним концом в универсальном четырехкулачковом патроне, другим — в люнете. Проверяют правильность установки рейсмусом или индикатором (в зависимости от требуемой точности) по поверхности неизношенных шеек вала.

Небольшие овальность (до 0,2 мм) и конусность, а также неглубокие задиры, риски и царапины на шейках вала устраняют наждачной шкуркой или пастой ГОИ при помощи деревянного хомута или притиров. При значительных отклонениях размеров (не менее 0,4 мм) шейки вала исправляют шлифованием или проточкой на токарном станке с последующей доводкой для восстановления шероховатости поверхности.

Для получения чистой и гладкой поверхности цапфы протачивают за два приема (черновое и чистовое протачивание), используя хорошо заточенный резец с максимальными передним углом и углом в плане и минимальным радиусом закругления. Такой резец создает наименьшее радиальное усилие и минимальный прогиб вала. После протачивания поверхность цапфы вала полируют на токарном станке, используя пасту ГОИ или тонкий наждачный порошок.

Для исправления закаленных поверхностей цапф валов их шлифуют или обтачивают резцами из твердых сплавов.

Посадочные поверхности и шейки под подшипники до номинального размера или размера, превышающего номинальный, восстанавливают электроискровой обработкой, гальваническими способами, металлизацией или электровибрационной (виброконтактной) наплавкой. После наращивания шейки валов их протачивают или шлифуют для получения номинального размера.

Обычно принято считать допустимым при ремонте уменьшение диаметра шеек вала не более, чем на 5% при ударной нагрузке, и не более, чем на 8–10% при спокойной нагрузке. Нельзя оставлять на галтелях задиры, риски, царапины или следы резца, а также уменьшать радиус галтелей, так как это ослабляет вал и может вызвать его поломку.

Повреждения на галтелях устраняют опиливанием или протачиванием с последующим шлифованием. При значительном износе галтели крупных тихоходных валов заваривают, после чего вал отжигают и протачивают.

Шейки работающих при спокойной нагрузке валов, имеющие значительный износ, иногда восстанавливают электровибрационной (виброконтактной) наплавкой или электронаплавкой. В последнем случае наваривают шейки вдоль оси вала, причем каждый навариваемый шов располагают на диаметрально противоположной стороне, так как непрерывная наплавка влечет за собой изгиб вала.

Наплавленный металл неоднороден по микроструктуре, химическим и физико-механическим свойствам. Наплавленные поверхности имеют неравномерный припуск при обработке (2–4 мм); неравномерную и повышенную твердость; пленку окислов и шлаковые включения. Твердость металла после наплавки под слоем легирующего флюса может достигать НВ=48 ÷ 51 HRC. Этим в процессе обработки создаются неблагоприятные условия резания. Резко изменяющиеся силы резания повышают вибрации резца и детали, что приводит к микровыкрашиваниям и микросколам рабочих поверхностей резца и повышенному его износу и снижает качество обработанной поверхности.

Для предварительной черновой обработки наплавленных поверхностей стальных деталей применяют резцы, оснащенные пластинками сплава Т5К10, обладающие высоким сопротивлением к ударам и вибрациям. Эти резцы (рис. 1, а) имеют отрицательный передний угол γ=8 ÷ 10°. При отрицательных передних углах часть пластинки резца у главной режущей кромки получается более прочной, чем при положительных углах.

Большие углы в плане (α=60 ÷ 75°) уменьшают радиальную составляющую силу резания, что облегчает условия работы вершины резца при неравномерном припуске на обработку детали. При положительном угле γ упрочняется вершина резца и улучшается отвод тепла (рис. 1, г). Для черновой обточки наплавленных поверхностей выбирают: скорость резания 60– 100 м/мин, глубину резания 2–4 мм, подачу 0,3–0,8 мин–1.

Рис. 1. Геометрия и форма заточки резцов с пластинками твердых сплавов: а — плоская отрицательная двойная; б — плоская с широкой отрицательной фаской; в — плоская с узкой отрицательной фаской; г — углы заточки резца

Для окончательной чистовой обточки стальных наплавленных поверхностей применяют резцы с пластинками из твердого сплава Т15К6. Этот сплав более износоустойчив, чем Т5К10, но и более хрупок. Резцы (рис. 1, б) выполняют с положительным передним углом, шириной фаски 1,5 мм; передним углом γ=–2° для мягких сталей и γ=–5° для твердых сталей. При чистовой обработке выбирают скорость резания 80–120 м/мин, глубину резания 0,3–0,8 мм, подачу 0,2–0,3 мин–1. При обработке основного металла скорость резания увеличивают до 200 м/мин.

При обработке деталей (например, при ремонте цилиндров) применяют тонкое точение, характеризующееся малой (0,1–0,2 мм) глубиной резания и подачей (0,03–0,2 мм/об) при больших скоростях резания (150–300 м/мин).

Большую роль при чистовой токарной обработке играют своевременная заточка на универсально-заточных станках и тщательная доводка на доводочных станках резцов мелкозернистыми кругами карбида бора.

При обработке чугунов широко применяют резцы с пластинками из твердых сплавов ВК8, ВК6 и ВКЗ. Резцы с пластинками сплава ВК8 применяют при прерывистом точении и переменном сечении стружки (ими же производят обдирочную обработку литых заготовок). Для чистовой обработки применяют резцы с пластинками твердого сплава ВК6, для отделочной – ВКЗ.

Заточка резцов отличается большим радиусным переходом r=3 ÷ 5 мм между главной и вспомогательной режущими кромками и малым (γ=±5°) передним углом. Отрицательный передний угол рекомендуется при обработке с ударами, неравномерными припусками и по корке; положительный передний угол применяют при чистовой обработке. В последнем случае делают маленькую отрицательную фаску f=0,3 ÷ 0,5 мм под отрицательным углом γ от –3 до –5° (рис. 1, в).

Чугун обрабатывают при скоростях резания 80–180 м/мин. Для получистовой обработки чугуна и углеродистой стали применяют также резцы с минералокерамическими пластинками ЦМ–332. При получистовой обработке чугуна и углеродистой стали этими резцами рекомендуют повышать скорость резания до 300 м/мин, глубину резания 0,5–2,0 мм, подачу 0,15– 0,4 мм/об.

Хрупкие минералокерамические пластинки не применяют для обработки поверхностей с прерывистым точением и с неравномерным припуском, а также редко применяют для черновой обработки.

У резцов с минералокерамическими пластинками делают отрицательный передний угол γ до 10° и главный угол в плане φ=30 ÷ 45°. Малые углы φ увеличивают ширину срезаемого слоя; усилия резания распределяются на более длинном участке режущей кромки. Такой резец отличается большей прочностью. Для предварительной заточки минералокерамических резцов применяют круги зеленого карбида кремния зернистостью 46, а для окончательной — зернистостью 80. Грани резцов доводят пастой карбида кремния зернистостью 220–280 или пастой карбида бора.

Величина подачи при черновой обработке ограничивается мощностью станка, прочностью пластинки твердого сплава, жесткостью детали, инструмента и станка, а при чистовой обработке — требованиями к шероховатости поверхности и точности обрабатываемой детали. Рекомендуемые величины подач даны в табл. 1.

Таблица 1. Рекомендации по выбору подач при черновом продольном и поперечном точении при глубине резания до 5 мм

Практика показала, что скорость резания при чистовом точении наплавленного металла составляет примерно 20–30% от скорости резания при точении стали 45.

Таблица 2. Рекомендации по выбору режимов резания для деталей, восстановленных электродуговой наплавкой

Ремонт валов, осей и шпинделей производят почти по одинаковой технологии, поскольку такие детали относятся к телам вращения, у которых длина больше диаметра. Однако требования, предъявляемые к ним, различны, и это определяет некоторые особенности тех- нологических процессов ремонта.

В период эксплуатации у валов, осей и шпинделей изнашиваются посадочные шейки, шпоночные и шлицевые пазы, резьбовые поверхности, центровые отверстия и, кроме того, валы и оси могут быть изогнуты или скручены. Выбор способа ремонта этих деталей зависит от величины износа и имеющейся ремонтной базы.

Очищенный от грязи и смазки вал (ось) сначала выправляют от изгиба. Скрученные валы, как правило, ремонту не подвергаются, а изготовляются заново. Механические свойства таких валов резко ухудшены. Правку валов (осей) производят винтовыми скобами или на прессах (рис. 25). Валы и оси диаметром более 60 мм правят с местным нагревом.

Рис 25 - Приспособление для правки валов и осей: а - винтовая скоба, б - винтовой пресс; 1 - основание, 2 - винт, 3 - деталь, 4 - опоры, 5 - станина, 6 - индикатор

После предварительной правки деталей у них зачищают центровые отверстия. Эту операцию осуществляют на токарном станке выглаживанием с помощью специального центра. Рассмотренный способ восстановления центровых отверстий выглаживанием эффективен и высокопроизводителен. Получаемая шероховатость Rа = 0,8. 0,4 мкм. Однако при значительных скоростях вращения ремонтируемой детали вследствие большого трения выделяется много тепла, из-за чего можно отжечь выглаживаемый конец вала. Поэтому при прове- дении этой операции торец вала нужно зачистить шкуркой и следить за нагревом его по цвету поверхности. Допустимый цвет побежалости - светло-желтый. Желтый, фиолетовый, а тем более красный цвет металла недопустимы, так как произойдут структурные превращения металла, ухудшающие механические свойства детали.

Специальные центры для выглаживания изготовляются из старых центров.

Для этого рабочая часть центра отжигается и в ней фрезеруется паз. В изготовленный паз напаивается пластина из твердого сплава марки Т15К6 или другой подходящей марки. Пластина шлифуется под углом 60° вместе с основным металлом центра. Вал (ось) закрепляют одним концом в патроне токарного станка, а вторым устанавливают на люнет.

В пиноль задней бабки вставляют центр с твердосплавной пластиной, включают вращение шпинделя станка и осторожно, без больших усилий, подают центр в центровое отверстие ремонтируемого вала или оси. Твердосплавная рабочая поверхность центра притирает забоины и царапины конической части центрового отверстия ремонтируемой детали, заглаживая ее поверхность.

После восстановления обоих центровых отверстий вал (ось) устанавливают в центра и с помощью индикатора определяют величину биения шеек детали, а затем производят окончательную ее правку.

Читайте также: