2.1.1.2 Некоторые требования к технологичности валов.

Наряду с общими требованиями к валам предъявляются и некоторые специфические требования:

- перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными, что позволяет уменьшить объем механической обработки при их изготовлении и сократить отходы металла;

- шлицевые и резьбовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки необходимо задавать одной ширины, что позволяет прорезать их одним резцом;

- валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий снижает технологичность вала. В таких случаях длина заготовки удлиняется для размещения временных центров, которые срезают в конце обработки.

2.1.2 Материалы и заготовки валов.

Валы в основном изготовляют из конструкционных и легированных сталей, к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости, хорошей обрабатываемости, малой чувствительности к концентрации напряжений. Этим требованиям, в определенной степени, отвечают стали марок 35, 40, 45, 40Г, 40ХН и др. Достаточно редко валы отливают из чугуна.

Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, ее материала, размера и конфигурации, а также от характера производства. Заготовки получают отрезкой от горячекатаных или холоднотянутых прутков и подвергают механической обработке.

Из проката круглого сечения в заготовительных цехах машиностроительных заводов нарезают заготовки необходимой длины. Резка металла может быть проведена различными способами на различном оборудовании с соблюдением следующих условий: процесс должен быть производительным, обеспечивать требуемую точность по длине заготовки, перпендикулярность торцов вала, минимальные потери металла.

В массовом и серийном производствах прокат отрезают на круглопильных станках. В качестве режущего инструмента в них применяются пильные диски, оснащенные сегментами из быстрорежущей стали. Таким диском можно отрезать прокат до Ø 240 мм или пакет прутков меньшего диаметра.

Кроме круглопильных станков в массовом и серийном производствах используются ленточно-отрезные станки, в которых в качестве режущего инструмента используется непрерывно движущаяся бесконечная лента толщиной от 0,6 до 1,6 мм и шириной от 6 до 80 мм. Ленточные пилы изготовляются либо целиком из быстрорежущей стали, либо биметаллическими, в которых основная часть ленты из инструментальной легированной стали, а режущая часть из быстрорежущей стали.

В мелкосерийном и единичном производствах, в основном, применяются более простые, но менее производительные отрезные ножовочные станки. Отрезка заготовок осуществляется ножовочными полотнами, совершающими возвратно-поступательное движение (рабочий и холостой ход). Размеры ножовочных полотен – толщина 0,65  2,5 мм, ширина 13  50 мм, материал - инструментальная легированная или быстрорежущая сталь.

Резка прутков из высокотвердых, закаленных сталей наиболее эффективна на абразивно-отрезных станках, оснащенных тонкими, толщиной 3…6 мм абразивными кругами.

В сравнении с перечисленными другие методы резки применяются реже. К ним относятся резка на токарных станках отрезными резцами, на фрезерных станках прорезными фрезами, резка фрикционными пилами.

Фрикционная пила представляет собой тонкий стальной диск, которому сообщается скорость вращения выше 100 м/сек. В месте контакта с заготовкой выделяющаяся вследствие трения теплота расплавляет металл, что обеспечивает высокую производительность процесса. Однако оплавление торцов заготовки снижает их качество.

К наиболее производительным методам относится рубка прутков на прессах и резка ножницами. Существенным недостатком этих методов, ограничивающих их применение, является смятие концов заготовок.

В массовом и серийном производствах при изготовлении валов сложной конструкции с большим количеством ступеней, значительно различающихся по диаметру, заготовки целесообразно получать методами пластического деформирования. К ним относятся ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, которые позволяют получать заготовки по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали, что значительно повышает производительность механической обработки и снижает металлоемкость изделия.

Выбор наиболее рационального способа получения заготовки определяется с учетом технико-экономической целесообразности. В крупносерийном и массовом производствах преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металла от 0,7 до 0,95.