Почему валы заслуживают тщательной прорисовки
Поворотный вал выглядит просто: несколько диаметров, шпоночный паз, резьба и несколько фасок. На практике валы несут подшипники, шестерни, уплотнения и муфты, и каждый из этих интерфейсов имеет свои собственные требования к размеру, форме и поверхности. Четкий рисунок сообщает токарю, какие функции являются критическими, а какие могут быть сделаны с общим допуском, и именно это делает деталь точной и экономичной.
В этой статье рассказывается о типичной функции вала из нержавеющей стали по функциям, от выбора запаса до окончательного отчета о проверке, и объясняется, что наносить на чертеж на каждом этапе.
Шаг 1: Выберите марку перед допуском
Разные марки нержавеющей стали обрабатываются по-разному, и это влияет на то, какие допуски и отделка практичны.
| Оценка | Характеристики обработки | Коррозионная стойкость | Типичное использование вала |
|---|---|---|---|
| 303 | Свободная обработка; сколы легко ломаются | Хорошее обслуживание в помещении и в сухом помещении | Высокофункциональные валы, фитинги, общие механизмы |
| 304 | Gummier; рабочие сады, если инструмент трется | Общее назначение | Оборудование для контакта с пищевыми продуктами и общее оборудование |
| 316 | Аналогично 304, немного сложнее резать | Лучшая устойчивость к хлоридам | Морская, промывочная и химическая среда |
| 17-4 PH | Подлежит механической обработке; может быть подвергнута термообработке на прочность | Хорошо | Высоконагруженные валы и штифты |
Если вал будет сварен, избегайте 303. Если вал должен быть закален, 17-4 PH - это обычный выбор из нержавеющей стали; укажите необходимое состояние, например, H900 или H1150, и укажите, происходит ли механическая обработка до или после термообработки.
Шаг 2: Установите общий допуск и базы
Начните чертеж с общего примечания о допуске, например, ISO 2768-m для линейных размеров. Все, что не было названо отдельно, подпадает под эту ноту.
Затем определите базы, которые отражают ход вала. Для вала, поддерживаемого в двух подшипниках, два гнезда подшипников вместе обычно образуют базовую ось, обозначенную, например, A и B. Биение и требования к концентричности на других функциях затем ссылаются на A–B, именно так вал будет фактически вращаться в машине.
Длины заслуживают такой же мысли. Измерьте положение плеча от поверхности, которая определяет местоположение подшипника или шестерни, а не как цепь от одного конца вала к другому. Размеры цепи складывают их допуски вместе, поэтому плечо на дальнем конце может дрейфовать дальше, чем предполагалось, даже когда каждый отдельный шаг находится в пределах допустимого.
Шаг 3: Укажите посадки по функциональным диаметрам
Диаметры, которые сопрягаются с подшипниками, шестернями или втулками, должны иметь класс допуска ISO 286, а не простое значение плюс-минус. Класс рассказывает всем о намерении подойти.
Седла подшипников
Подшипники качения обычно требуют легкого перехода или интерференционной посадки на вращающееся кольцо. Такие классы, как k6 или j6, являются общими для сидений вала, но каталог производителя подшипников является правильным ориентиром для вашей нагрузки и скорости.
Скользящие и установочные диаметры
Если деталь должна скользить по валу, типичным является класс зазора, такой как g6 или f7. Для плотной посадки, которую все еще можно собрать вручную, часто используется h6.
Пресс-фиты
Шестерни или ступицы, которые не должны скользить, могут использовать класс натяга, такой как p6. Проверьте результирующее давление на прочность ступицы.
Напишите класс, а не только цифры. «Ø25 k6» четче, чем пара пределов, и позволяет инспектору найти правильный диапазон для этого диаметра.
Шаг 4: Контроль биения там, где оно влияет на механообработку
Круговое биение обычно является наиболее полезным геометрическим контролем на валу. Он проверяет комбинированный эффект округлости и положения при вращении вала относительно своей базовой оси, что точно соответствует тому, как вал ведет себя в процессе эксплуатации.
Нанесите биение на диаметры уплотнений, седла шестерен и диаметры муфт относительно опор подшипников. Используйте полное биение только там, где длинная поверхность должна оставаться правильной по всей своей длине, например, поверхность ролика. Избегайте добавления концентричности, если она вам специально не нужна; ее труднее измерить и часто она мало что добавляет за пределы биения.
Шаг 5: Вызывайте отделку поверхности только там, где это важно
Требования к шероховатости поверхности относятся к поверхностям, которые касаются чего-либо: седла подшипников, гусениц уплотнений и диаметров скольжения. В остальном достаточно общей финишной ноты.
| Поверхность | Типичная цель шероховатости | Как это обычно достигается |
|---|---|---|
| Общая поворотная поверхность | Ra 1.6–3.2 µm | Стандартная финишная токар |
| Гнездо подшипника | Ra 0,8 мкм или в соответствии с рекомендациями производителя подшипников | Тонкая токарная обработка или цилиндрическое шлифование |
| Ходовая дорожка манжетного уплот | Ra 0,2-0,8 мкм, без спирального свинца | Погружная шлифовка или полировка |
| Резьбовые боковые поверхности | Как изготовлено путем нарезания резьбы | Одноточечный поворот или прокатка |
Для манжетных уплотнений значение имеет направление отделки, а также ее шероховатость. Поворот оставляет винтовой провод, который может перекачивать жидкость через уплотнение. Погружное шлифование позволяет избежать этого, поэтому укажите «без свинца» на чертеже, если производитель уплотнений рекомендует это.
Шаг 6: Шпоночные пазы, плоскости, канавки и резьбы
Вторичные функции - это то, где многие валы берут на себя ненужные затраты.
- Шпоночные пазы: используйте стандартные размеры шпонок для диаметра вала и ширины размера с классом подгонки; избегайте глубоких шпоночных пазов вблизи тонких ступен
- Плоские: простая фрезерованная плоская поверхность для установочного винта дешевле, чем шпоночный паз при низком крутящем моменте
- Канавки стопорного кольца: следуйте размерам канавки изготовителя кольца и оставляйте края острыми только там, где они нужны кольцу
- Подрезы и рельефы: добавьте рельефную канавку на плечах, которая должна устанавливать подшипник прямо, чтобы радиус угла не мешал
- Резьба: укажите размер резьбы, шаг и класс (например, M16× 1,5-6 г), а также используемую длину резьбы
- Центральные отверстия: если вал будет заземлен или проверен между центрами, укажите, разрешено ли оставлять центральные отверстия
Шаг 7: Выберите отделку для окружающей среды
Нержавеющие валы часто используются для механической обработки, но отделка может улучшить коррозионную стойкость или внешний вид.
Пассивирование
Пассивация химически удаляет свободное железо, оставшееся на поверхности, путем механической обработки и помогает равномерно формировать естественный оксидный слой. Он является общим для деталей 304, 316 и 17-4 PH. Чертежи часто ссылаются на стандарт, такой как ASTM A967 или AMS 2700.
Электрополирование
Электрополировка удаляет очень тонкий слой металла, оставляя яркую гладкую поверхность, которую легче чистить. Поскольку он удаляет материал, оставьте его на узких диаметрах или нанесите его перед окончательной калибровкой.
Чернение (оксидирование)
Черный оксид на нержавеющей стали придает темный, маловлажный вид. Он предлагает ограниченную дополнительную защиту от коррозии и выбирается в основном для внешнего вида.
Шаг 8: Заранее согласуйте уровень проверки
Сообщите поставщику, какие доказательства вам нужны для деталей. Типичные варианты:
| Уровень инспекции : | Что это покрывает |
|---|---|
| Стандартный контроль | Критические размеры проверены по чертежу |
| Отчет о размерах | Измеренные значения, записанные для перечисленных размеров |
| Контроль первого изделия | Каждый размер на чертеже измерен и записан для первой части |
| Сертификат на материал | Сертификат завода, отслеживающий шток прутка |
Биение обычно измеряется с помощью вала, поддерживаемого на гнездах подшипников или между центрами, с помощью циферблатного индикатора или инструмента для измерения округлости. Если на вашем чертеже используются опорные точки A–B на гнездах подшипников, настройка измерения естественным образом следует.
Быстрый контрольный список чертежей для точеных валов
- Указанная марка и состояние, включая термообработку, если таковая имеется
- Общее примечание о допуске плюс базы на седлах подшипников
- Классы соответствия ISO для каждого сопрягаемого диаметра
- Биение по диаметрам уплотнения, шестерни и муфты относительно баз
- Поверхностная отделка только на функциональных поверхностях, с примечаниями о следах уплотнения, где это необходимо
- Стандартные размеры шпонки, канавки и резьбы
- Требования к отделке и проверке, написанные на чертеже
Последующие шаги
Загрузите модель вала и чертеж через форму предложения. Инженер, проводящий обзор, подтвердит маршрут, включая любое шлифование или термообработку, и предложит упрощения перед ценообразованием.