Эксплуатационные требования, предъявляемые к роторам компрессора. Технологические особенности изготовления роторов компрессоров. Опера

Центровые фаски и торцы используют как базы для чернового, чистового  точения и шлифования наружных поверхностей. Перед чистовым точением (на станках с ЧПУ или многорезцовых автоматах) их рекомендуется точно обрабатывать на центровально-подрезных станках (МР179, 2931), и тогда не требуется дополнительная подрезка торцев. Если же торцы фрезеровались, подрезка торцев обязательна. Указанные станки обеспечивают соосность центровых отверстий до 0,1 мм. Перед шлифованием после термической обработки центровые отверстия шлифуют на станках типа 3922Р, МВ119, обеспечивающих отклонения от круглости до 1...3 мкм или Ra = 0,63 мкм.

Рис. 7.4. Наладка токарно-револьверного станка для обработки сплошных заготовок небольших валов

Обработка отверстия в сплошном материале. Отверстия коротких валов обрабатывают чаще всего на токарно-револьверных станках. На этих станках кроме отверстия можно обработать еще и наружные поверхности свободного конца. На рис. 7.4 показана наладка токарно-револьверного станка при обработке короткого вала. Последовательность обработки обозначена цифрами. Подрезка торца 1 и зацентровка его делается жестким сверлом с углом заточки 90° в одной револьверной операции с обработкой отверстия и наружной поверхности фланца. Зацентровка уменьшает увод сверла с углом заточки 120° — его перемычка в момент врезания не работает. Сначала сверлят отверстие 3 жестким коротким сверлом. В следующем переходе его растачивают, устраняя увод оси. Затем сверлят остальную часть 5 отверстия либо сверлом с удлительным сплошным стержнем, либо комбинированным сверлом-зенкером, которое жестче более длинного сверла и частично направляется расточенной частью отверстия.

Особую сложность в обработке  представляют валы с большим отношением длины к диаметру отверстия. Отверстия  таких валов обрабатывают как  с одной стороны (насквозь), так и с двух сторон. Второй способ более производительный, но при нем возможно образование переходной ступени в середине вала.

Для обработки отверстий длинных  валов используют сверла для глубокого  сверления или расточные головки. Обработку сверлом для глубокого сверления, а также перовыми сверлами производят на горизонтально-сверлильных станках двумя методами: 1) сплошного сверления при 4 <. d <. 30; 2) кольцевого сверления при d г 18 с образованием в центральной части отверстия стержня, из которого рекомендуется делать образцы для механических испытаний заготовки вала по первой группе контроля. Подвод СОЖ в зону резания по внутреннему или наружному каналу (рис. 18.5) под давлением 3...4 МПа, вымывающей стружку, улучшающей процесс резания, уменьшающей трение направляющей части о стенки отверстия. Сверление проводится с малыми подачами: 0,03...0,06 мм/об при скорости резания до 50 м/мин. Во время операции сверло несколько раз выводится из отверстия для очистки от стружки. Для сплошного сверления применяют однолезвийные сверла (ТУ 2-0035- 655—79) с d = 4...20, I = 140... 1700 мм; лопаточные сверла с d = = 20...85. Для кольцевого сверления в зависимости от диаметра — одно-, двух- или многолезвийные расточные головки. Перед глубоким сверлением рекомендуется засверлить и расточить начальный участок отверстия для лучшего направления. При такой технологии увод сверла с оси обычно не превышает 0,1...0,3 мм/м. Его исправляют чистовой обработкой зенкерованием или точнее расточкой с припуском 1 мм на диаметр. Рекомендуемый способ установки вала при глубоком сверлении: в патроне и неподвижном люнете. Установку в люнет проводят с выверкой (рис. 18.5, г) биения до 0,05...0,1.

Растачивание глубоких отверстий  выполняют с аналогичной установкой в патроне и неподвижном люнете, но с более высокой точностью. Если установка в закаленных кулачках и самоцентрирующем патроне дает биение до 0,1, то в сырых кулачках, проточенных перед операцией, — до 0,03 мм

.

Рис. 7.5. Сверление глубоких отверстий диаметром до 30 мм (а), свыше 30 мм (б) и расточка глубоких полостей (а); установка заготовки вала с выверкой U)

Другой вариант — установка в четырехкулачковый патрон (несамоцентрирующий) с выверкой биения до 0,05. Точная регулировка кулачков люнета позволяет ограничить около него биения до 0,03...0,05. Погрешности формы поверхностей отверстий вдоль оси главным образом определяются неравномерностью отжатия инструмента, жесткость которого ограничена большой длиной и малыми диаметрами отверстия вала. Чтобы минимизировать эти погрешности, на чистовых переходах обеспечивают постоянный припуск и вылет инструмента. При d < 70, I < 150, l/d < 5 отверстие растачивается резцом, непосредственно закрепленным в резцовом блоке, суппорте или револьверной головке. При / > 150, d > > 70, l/d > 5 — резцом, закрепленным в консольной резцедержавке. При l/d > 10 применяют расточные головки с направляющими колодками.

Черновое растачивание ступенчатых отверстий валов выполняют на токарно-револьверных станках. Чистовое растачивание отверстий сложной формы удобно производить на станках с ЧПУ (рис. 7.6, а), а в крупносерийном призводстве — на копировальных полуавтоматах. После участки повышенной точности (выше 8 квалитета) обрабатывают на прецизионных токарных или внутришлифовальных станках.

Точение наружных поверхностей. Черновое точение наружных поверхностей валов  производят на токарно-многорезцовых полуавтоматах. Вал устанавливают на центрах и закрепляют в поводковом патроне. Тяжелые валы (валы турбин, редукторов и др.) закрепляют в трехкулачковом патроне по наружной поверхности, например по фланцу.

Чистовое точение наружных поверхностей у длинных валов производят на многорезцовых или токарных станках с применением люнетов для уменьшения прогиба детали. Применяется установка в центрах, точность до 7 мкм. Если задний центр вращающийся (при высокой частоте вращения), точность несколько снижается (до 15 мкм). Для передачи больших крутящих моментов используют поводковые двухкулачковые патроны. Для большей надежности иногда против кулачков фрезеруют лыски на глубину 0,5...0,7 припуска. Используются две разновидности токарно-многорезцовых станков: обычные — в крупносерийном производстве и копировальные (рис. 7.6, г) — в серийном производстве. Первые резко повышают производительность за счет одновременной обработки всех наружных участков вала, но их наладка продолжительна. Использование копиров сокращает время наладки, но с продольной подачей одновременно работают здесь всего два суппорта с одним резцом на каждом. Станки полуавтоматические, на них можно обрабатывать валы длиной до 1500 мм. Достигаемая точность 7...9-й квалитет. Совместно работающие резцы продольных и поперечных суппортов устанавливают так, чтобы их усилия резания максимально уравновешивались. Для сокращения простоя станков на наладку сменные резцовые блоки настраиваются вне станка. При чистовой операции каждый участок поверхности вала обрабатывается своим резцом. Резцы для обработки поверхностей большого диаметра (где скорости выше) армируются твердым сплавом, для меньших диаметров достаточно резцов из быстрорежущей стали. Применяя широкие бреющие резцы (например, для фасонных ступеней), достигают 6-й квалитет точности.

Особенности обработки валов на станках с ЧПУ. На них рекомендуется в серийном и единичном производствах выносить обработку валов после предварительной обдирки. При неравномерном припуске на различных заготовках, не прошедших обдирку, станок с ЧПУ будет требовать постоянного внимания оператора. Зато после обеспечения более стабильного припуска один оператор может обслужить несколько станков с ЧПУ.

Рис. 7.6. Точение валов: на станке с ЧПУ (а — с автоматическим перезакреплением детали; б — с коррекцией на износ инструмента; в — при обработке внутренних буртов); г — на многорезцовом копировальном полуавтомате

В настоящее время на авиадвигателестроительных  заводах черновое и чистовое точение наружных и внутренних поверхностей валов осуществляют раздельно или в одну операцию на обрабатывающих центрах с программным управлением (на станках с ЧПУ 1Б732ФЭ, MDW-20S, MDW-20SK, фирма "Макс Мюллер", ФРГ). Однократная черновая обточка на станке с ЧПУ обеспечивает 12-й квалитет точности и Ra = 3,2...2,5 мкм. Чистовые переходы дают 7...9-й квалитет и Ra = 0,63 мкм. Одновременно за счет высокой концентрации большого числа переходов, выполняемых за один установ, станки с ЧПУ обеспечивают требования по точности взаимного расположения поверхностей. На рис. 18.6, а дана характерная схема разделения на инструментальные переходы (их последовательность указана номерами) концентрированной операции, совмещающей расточку отверстия и обточку наружной поверхности и торца вала турбины из жаропрочного сплава ЭП741 за один установ. Конфигурация резцов, их ориентация при наладке сменных резцовых блоков и борштанг вне станка зависят от формы обрабатываемого участка и условий доступа к нему. Чтобы не оставалось заусенцев, обработку поверхности рекомендуется начинать с обработки фаски со стороны выхода резцов, а канавки нарезать после чистовой обработки содержащей их поверхности. Специфика обработки жаропрочного сплава наглядно показана на схеме траектории инструмента для расточки наиболее длинного участка отверстия (в переходе на рис. 1.6, б). В точке 6 обработка прерывается для контрольного замера обработанной поверхности с коррекцией управляющей программы для учета износа резца. В точках 12 и 21 режущие пластины принудительно меняются. При точении длинных валов рекомендуется применять станки с ЧПУ, у которых люнеты, как и резцы, могут по управляющей программе автоматически подводиться к участкам вала, где дополнительная опора даст наивыгоднейший эффект повышения точности с учетом особенностей детали и принятой последовательности ее обработки. Главные достоинства обработки валов на станках с ЧПУ: быстрая наладка на изготовление новой конструкции любой сложности, высокая стабильность параметров точности и состояния поверхностного слоя, возможность точной обработки в глубоких и труднодоступных участках (рис. 1.6, в) полостей вала.

Точение канавок лабиринтного уплотнения. Канавки лабиринтного уплотнения обрабатывают точением раздельно, фасонным резцом или одновременно гребенкой, если форма и размеры канавок позволяют ее применить. Для обработки канавок используют универсальные токарные станки повышенной точности или токарные станки с ЧПУ типа NE-300 (ФРГ). Эта операция обычно выполняется в конце технологического процесса, чтобы избежать повреждения гребешков при транспортировке. Поверхность лабиринтов предохраняют резиновой заглушкой.

Шлифование базовых  поверхностей (шеек). Базовые (посадочные) поверхности валов шлифуют. Требуемая точность взаимного расположения наружных и внутренних базовых поверхностей может быть достигнута лишь в том случае, если посадка вала на оправку будет осуществлена с минимальным зазором. Для этой цели применяют конусные и разжимные оправки с гидропластмассой (рис. 18.7, а), обеспечивающие быструю и точную установку.

Валы иногда устанавливают на центровых пробках, запрессованных в отверстия по его концам. Валы с отверстиями небольшого диаметра устанавливают фасками на центрах.

Рис. 7.7. Повышение точности вала при шлифовании:

а — на разжимной центровой оправке; б — совмещенной обработке  поясков, галтелей и торцев

Базовые поверхности вала (называемые иногда шейками) шлифуют с одного установа, что обеспечивает их соосность. Шлифование их разделяется на предварительное и окончательное. Короткие шейки, ширина которых меньше ширины круга, шлифуют методом врезания. При этом одновременно одним и тем же кругом обрабатывают и шейку, и прилегающий к ней торец, а также соединяющую их галтель, заправляя круг с помощью алмазного карандаша по копиру. Чтобы создать более благоприятные для прочности галтелей условия шлифования с меньшим тепловыделением, рекомендуется ось круга наклонять к оси вращения вала на угол а = 8...45° (рис. 7.7, б). Угол увеличивают с возрастанием припуска и высоты ступени (шлифуемого торца). Для автоматизации шлифования валов в условиях мелкосерийного производства с частой сменяемостью изделий целесообразно применение шлифовальных станков с ЧПУ, включающих устройства автоподналадки и правки круга по управляющей программе алмазным карандашом. При этом используются данные автоматических измерений, также выполняемых по программе.

Размеры шлифуемых поверхностей контролируют иногда с помощью устройств, позволяющих производить измерение на ходу станка. Наиболее прогрессивным является активный метод контроля, при котором размер обрабатываемой поверхности проверяется устройствами, автоматически управляющими работой станка. Применение этого метода повышает качество обработки, производительность операций шлифования и уменьшает брак валов.

Обработка шлицев. Прямоугольные и  эвольвентные наружные шлицы обычно фрезеруют на горизонтальных шлицефре- зерных станках (типа 5У34) червячной фрезой (ГОСТ 8027—80) методом обкатки. При нарезании шлицев с центрированием по внутреннему диаметру зубья фрезы имеют по краям выступы-усики, прорезающие во впадинах шлицев продольные канавки для выхода кромки шлифовального круга. Шлицы ответственных валов после фрезерования шлифуют, снимая припуск 0,3...0,5 мм на ширину шлица. Шлифование прямоугольных и эвольвентных шлицев производят на шлицешлифовальных станках типа 352. Эту операцию чаще всего производят профильным (по впадине между ^нлицами) кругом. Абразивный круг правят по форме с помощью накатных роликов при медленном вращении круга или алмазами с помощью правильных приспособлений — пантографов, на рабочих оборотах. При числе этих шлицев не выше шести их впадины шлифуются одним профильным кругом (рис. 7.8, а). При большем числе шлицев каждая из трех поверхностей впадины шлифуется своим кругом (в разных впадинах). Все три круга посажены на одну оправку. По сравнению с одним профильным кругом увеличен угол оправки кругов для боковых граней — повышаются их стойкость и точность профиля шлицев. При центрировании по наружному диаметру боковая поверхность зубьев шлифуется двумя кругами на бакелитовой связке для предотвращения выкрашивания их острой кромки. Как при фрезеровании, так и при шлифовании шлицев вал устанавливают отверстием на центровую оправку или непосредственно на центровые фаски. Точные сквозные и несквозные шлицы можно нарезать блочными протяжками.

Торцевые шлицы обычно нарезают на фрезерных или специальных шлицестрогальных станках, снабженных точными делительными устройствами. В последнее время на заводах отрасли торцевые шлицы обрабатывают методом глубинного шлифования на специальных станках.

Внутренние шлицы обрабатывают долблением (методом обкатки), строганием (копирования), прошивкой, а при возможности сквозного прохода инструмента и протягиванием. Для этой цели удобны станки с горизонтальным шпинделем, имеющим полость для помещения в нее вала.

Обработка резьбы. Резьбу обрабатывают в конце последнего этапа. Мелкую резьбу шлифуют непосредственно по гладкой поверхности многониточными или однониточными (точную резьбу) кругами, а крупную — вначале фрезеруют, а затем шлифуют. В ряде случаев резьбу на валах нарезают на токарных станках фасонным резцом.

Отделка гладких шеек валов. На операциях отделки шеек достигают высокой чистоты поверхности. Перед отделкой шейки должны быть точно обработаны, так как отделка не исправляет в достаточной мере погрешности формы и размеров. Отделку производят инструментом с использованием абразивных зерен, например притиранием или суперфинишированием. Последний метод наиболее совершенный.