Тела вращения
Тела вращения – это объемные тела, которые образуются при вращении плоской геометрической фигуры, ограниченной кривой, вокруг оси, лежащей в той же плоскости.
Примерами тел вращения являются:
- Шар, который образован полукругом, вращающимся вокруг диаметра разреза.
- Цилиндр, который образован прямоугольником, вращающимся вокруг одной из сторон.
- Конус, который образован прямоугольным треугольником, вращающимся вокруг одного из катетов.
- Тор, который образован окружностью, вращающейся вокруг прямой, не пересекающей его.
В условиях производства тела вращения делятся на три группы: фланцы, валы и гильзы. Их количественное соотношение выглядит следующим образом: 65 % - фланцы, 30 % - валы и около 5 % - гильзы. Наибольшее количество фланцев обусловлено тем, что в конструкциях узлов на каждом валу размещаются зубчатые колеса и проставки, а подшипники прикрыты крышками, все эти детали относятся к фланцам.
Механическая обработка тел вращения (на примере вала)
Вал – это деталь, которая предназначена для поддержания установленных на нее зубчатых колес, шкивов, катков, звездочек и т. п., а также для передачи вращающего момента.
Заготовки валов являются штучными, поэтому для их получения они отделяются от исходного прутка, что осуществляется при помощи рубки или резания. Рубка проводится либо в холодном состоянии, либо с нагревом прутка. При нагреве материал становится более пластичным и при одном и том же усилии пресса можно рубить большие диаметры. Главными недостатками рубки являются неперпендикулярность торца относительно оси и «ужимины» на наружной поверхности заготовки. Улучшить условия рубки можно за счет использования специальной оснастки, где обе части (пруток и отделяемая заготовка) плотно зажаты. Резание может осуществляться при помощи ножовочных полотен, абразивных кругов, ленточными или дисковыми пилами. Чтобы приблизить форму заготовки к форме готовой детали применяется горячее пластическое деформирование. При малой серийности производства применяется свободная ковка. С увеличением серийности более целесообразно применение ротационной ковки и штамповки.
Особенность валов заключается в наличии на торцах гнезд - центровых отверстий. Данные отверстия не используется при работе вала в узле, но необходимы во время изготовления, отверстия являются технологической базой. Вал, который устанавливается центрах, лишен пяти степеней свободы - возможен только поворот вокруг оси. Процесс обработки начинается с подготовки технологической базы. В серийном производстве для этого часто используются фрезерно-центровальные станки. В первоначальном исполнении у таких станков имеются три позиции:
- Загрузочно-разгрузочная позиция, куда заготовка устанавливается в тиски с призматическими губками.
- Первая рабочая позиция, где выполняется обработка торцов обоих концов заготовки.
- Вторая рабочая позиция, где осуществляется центрирование заготовки с двух сторон.
В современных станках имеется четвертая позиция. В данной позиции осуществляется обтачивание крайней ступени. Рабочим инструментом является вращающийся снаружи от заготовки резец. Режущая часть резца обращена в сторону вращения оси. Головка с вращающимся резцом имеет осевую подачу, благодаря этому конец вала после обработки приобретает проточку, концентричную оси, которая образована центровыми гнездами.
Подготовленный вал поступает на токарную обработку для которой в последнее время используются токарные станки с числовым программным управлением патронно-центрового исполнения. Левый конец вала зажимается за проточенную ранее шейку, а правый конец поджимается центром задней бабки. В осевом направлении вал базируется благодаря упору левого торца в ступеньку. Данный способ базирования лишает заготовку пяти степеней свободы, как при установке в центрах, но есть существенное различие. Опорной базой является левый торец заготовки, что исключает возможность погрешности базирования, потому что этот конец одновременно является измерительной базой, от которой отсчитываются линейные размеры ступеней вала. В данном случае также существенно возрастает жесткость технологической системы. Описанная установка заготовки позволяет выполнить обработку в один установ всех наружных поверхностей, что способствует высокой точности линейных размеров и взаимного расположения.
