Обтачивание валов
Токарная обработка валов обычно включает черновые и чистовые операции. При черновом точении снимают большую часть припуска, работая с большей глубиной резания и большой скоростью движения подачи.
В единичном и мелкосерийном производствах обтачивание выполняется на токарных универсальных станках. При обработке ступенчатых валов используются различные схемы резания, например, представленная на рис. 1.4.
В схеме на рис. 1.4., в суммарная длина перемещения резца 
, т.е. меньше, чем в схеме на рис. 1.4., а. Однако, число рабочих и вспомогательных ходов больше.
Рис. 1.4. – Схемы обтачивания валов
При выборе схемы резания стремятся получить максимальную производительность и минимальную себестоимость операции. При этом учитывают размеры вала, способ простановки и контроля размеров, допуски и другие факторы.
Иногда при большой разнице в диаметрах ступеней стремятся как можно дольше не ослаблять вал и ступени наименьшего диаметра обтачивать в последнюю очередь.
При обтачивании длинных не жестких валов применяют неподвижные или подвижные люнеты. Неподвижный люнет устанавливается на станине станка. Подвижный люнет движется на суппорте и его кулачки следуют за резцом (рис. 1.5., а).
Если же необходимо обеспечить соосность обработанной поверхности с поверхностью 2 (рис. 1.5., б), то кулачки люнета располагают впереди резца на поверхности.
Рис. 1.5. – Схема обтачивания вала с использованием люнета
В настоящее время в мелкосерийном производстве используются станки с ЧПУ. Они позволяют автоматизировать цикл обработки, использовать повышенные режимы резания, повысить производительность, применить многостаночное обслуживание, сократить дефицит высококвалифицированной рабочей силы, уменьшить брак, сократить сроки подготовки производства.
В крупносерийном и массовом производствах для обтачивания валов применяют многорезцовые и гидрокопировальные станки и полуавтоматы. Обычно они имеют 2 суппорта – продольный и поперечный, служащие для подрезания торцов, растачивания канавок и фасонного точения.
Суппорты могут работать одновременно. На многорезцовых станках в случае необходимости применяют обтачивание с врезанием и последующей продольной подачей (рис. 1.6., б).
Рис. 1.6. – Схема обтачивания вала на многорезцовом полуавтомате
По сравнению с универсальными токарными станками, многорезцовые станки позволяют повысить производительность за счет сокращения длины рабочего хода, одновременной работой резцов, а также за счет устранения затрат времени на смену резцов, поворот резцедержателя и холостые перемещения суппорта.
На продольном суппорте гидрокопировального станка устанавливается 1 резец, который настраивается на размер только по одной шейке вала. Получение остальных размеров обеспечивается копиром и следящей системой. Одновременно сокращается число измерений, применяется более высокий режим резания, чем при работе с ручным включением подач.
Валы обтачиваются за один или несколько рабочих ходов, при этом смена копиров производится автоматически за счет поворота барабана с копиром.
В тех случаях, когда вал может быть обработан на гидрокопировальном и одношпиндельном многорезцовом полуавтомате, выбор оборудования делается на основании технико-экономического анализа.
При этом учитываются следующие соображения:
1. При многорезцовом обтачивании с делением длины обработки, длина рабочего хода меньше, чем при копировальной обработки.
2. Время наладки и подналадки гидрокопировальных станков значительно меньше, чем для многорезцовых станков.
3. Количество резцов и режимы резания на многорезцовых станках часто ограничиваются податливостью заготовки и недостаточной мощностью станка. На гидрокопировальном станке можно работать с большими скоростями подачи главного движения резания.
4. В связи с изложенным производительность гидрокопировальных станков во многих случаях выше.
5. На точность многорезцовой обработки влияют погрешности относительного расположения и неодинаковый износ резцов. При обработке одной поверхности несколькими резцами на границах участков образуются уступы. На гидрокопировальных станках эти погрешности отсутствуют, поэтому удается получать более высокую точность размеров и меньшую шероховатость.
Отделочная обработка наружных цилиндрических поверхностей
Для отделочной обработки наружных цилиндрических поверхностей применяют тонкое точение, шлифование, полирование, притирку, суперфиниш, обтачивание роликами и т.п.
Тонкое точение
Тонкое точение чаще применяется для отделочной обработки заготовок из цветных металлов и сплавов, реже для заготовок из стали и чугуна. Объясняется это трудностями шлифования цветных сплавов вследствие «засаливания» шлифовального круга.
Обработка производится алмазными, композитными, металлокерамическими резцами и резцами, оснащенными твердыми сплавами, при высоких скоростях главного движения резания, малых скоростях движения подач и глубинах резания.
Тонкое точение позволяет получить 6…7 квалитет точности обработки и шероховатость поверхности 
мкм.
Производительность обработки выше, чем при шлифовании. В крупносерийном и массовом производствах для тонкого точения применяют специальные быстроходные станки высокой точности и виброустойчивости.
Шлифование
Оно является основным методом чистовой обработки наружных цилиндрических поверхностей. Преимуществами шлифования является возможность исправления погрешностей заготовки после термообработки. При обычном тонком шлифовании осуществляется обработка по 6-7 квалитету точности, при шероховатости поверхности 1,2…0,3 мкм.
Тонкое шлифование дает 5 квалитет точности и шероховатость 0,16…0,8 мкм. Оно осуществляется малозернистым кругом при большой скорости его вращения, малой скорости вращения заготовки, малой глубине резания.
Шлифование осуществляется на кругло- и бесцентрошлифовальных станках с продольной подачей круга или по способу вращения (рис. 1.7.)
А – с продольной подачей; Б, В – по способу (методу) вращения
Рис. 1.7. – Схема шлифования на кругло-шлифовальном станке:
Шлифование по способу вращения более производительно, применяется в крупносерийном и массовом производстве при обработке цилиндрических и фасонных поверхностей.
Для одновременного шлифования нескольких шеек используются специальные станки, работающие несколькими кругами с целью сокращения вспомогательного времени при шлифовании, применяются устройства активного контроля, позволяющие измерять заготовки в процессе шлифования, а также устройства автоматической остановки станка при достижении заданного размера.
При бесцентровом шлифовании (рис. 1.8.) заготовка помещается между двумя шлифующими кругами, из которых один (большего диаметра) является шлифующим, а с другой – ведущим.
Рис. 1.8. – Схема бесцентрового шлифования
Шлифующий круг 1 вращается со скоростью 20-35 м/с, ведущий круг 2 – со скоростью 20-30 м/мин. Заготовка 3 ничем не закрепляется, но поддерживается опорой 4 со скосом, направленным в сторону ведущего круга.
Сила сцепления заготовки с ведущим кругом больше, чем со шлифующим. Это объясняется следующими причинами:
1. Увеличение силы резания при уменьшении скорости вращения круга
2. Изготовление ведущих кругов на связи, увеличивающей коэффициент трения между кругом и заготовкой.
За счет сцепления с ведущим кругом заготовка вращается с окружной скоростью, которая меньше окружной скорости ведущего круга всего на 1-3%.
При бесцентровом шлифовании с продольным движением подачи заготовки ось ведущего круга не параллельна оси шлифующего круга. Благодаря этому без специального механизма подачи обеспечивается перемещение заготовки со скоростью 
где 
- скорость вращения ведущего круга.
С увеличением угла 
скрещивания осей кругов производительность обработки возрастает, но качество поверхности ухудшается, поэтому обычно 
.
Для повышения точности обработки иногда выполняют сквозное шлифование за несколько рабочих ходов. В крупносерийном и массовом производствах обработка может выполняться последовательно на нескольких станках, соединенных в автолинию.
При бесцентровом шлифовании по способу врезания оси кругов чаще всего параллельны. Сначала ведущий круг отводится от шлифующего, и заготовка устанавливается на опору, затем ведущий круг подводится к заготовке и осуществляется поперечная подача до получения заданного размера.
По сравнению со шлифованием в центрах бесцентровое шлифование имеет следующие преимущества:
1. Отпадает необходимость центрирования заготовки, что особенно важно для деталей, обрабатываемых на револьверных станках и автоматах;
2. Значительно уменьшаются припуски на обработку, т.к., благодаря использованию в качестве технологической базы обрабатываемой поверхности, устраняется влияние на припуск погрешности зацентровки;
3. Отпадает необходимость использования люнетов при шлифовании длинных и тонких валов;
4. Бесцентрошлифовальные станки сравнительно легко автоматизируются и встраиваются в автолинию;
5. Обеспечивается более высокая производительность, чем при шлифовании в центрах;
6. Благодаря простоте управления станком, высокая точность достигается при средней квалификации шлифовщика;
7. Погрешность обработки, вызываемая износом круга, в 2 раза меньше, чем при шлифовании в центрах, т.к. износ круга непосредственно отражается на величине диаметра заготовки, а не на величине радиуса.
В то же время бесцентровое шлифование имеет определенные недостатки:
1. Затраты времени на наладку и регулировку таких станков достаточно велики и окупаются при больших партиях заготовок. Поэтому бесцентровое шлифование чаще всего применяют в автотракторной и подшипниковой промышленности.
2. шпоночные пазы, канавки, отверстия, разрывы обрабатываемой поверхности препятствуют нормальной работе и даже делают её невозможной.
3. При бесцентровом шлифовании трудно обеспечить круглость обрабатываемой поверхности.
4. Затрудняется достижение соосности шлифуемой поверхности с другими ранее обработанными поверхностями.