Что такое вал в станках: Валы и шпиндели, их назначение и применение

что это такое, назначение шпинделя, отличие шпиндельного вала от других валов станка


Валы представляют собой главные комплектующие станков и предназначаются для передачи вращения от электродвигателя к исполнительным механизмам. Вся работа валов сопряжена с длительными нагрузочными режимами:

  • изгибающим;
  • сжимающим;
  • крутящим;
  • растягивающим;


Валы со шлицами способствуют легкому ходу шестерен в продольной плоскости. Валы с усиленными нагрузками, для снижения их массы и габаритных размеров производятся с полостями внутри.


Полыми изготавливаются такие разновидности валов, через которые конструктивно необходимо пропускать детали с узлами. Таковыми являются патроны токарного, фрезерного и многих других металлорежущих станков. Детали с узлами закрепляются на них с помощью шлицевых либо шпоночных соединений.


Выступы и проточки на корпусе служат фиксаторами удержания вала от осевого перемещения. Также применяются стопорные кольца, одеваемые на проточки. Большинство шпинделей только вращаются в местах своих опор. Это рабочие узлы станков:

  • патроны металлорежущих станков;
  • валики ходовой части;
  • рабочие валы в коробках передач и подач станков.


Кроме вращения, патроны в станках для сверления, растачивания и некоторого другого оборудования одновременно совершают и поступательное движение. Хонинговальные станки и их шпиндели также работают одновременно в возвратно-поступательном режиме.


Схемы валов станков


Шпиндели и валы металлорежущих станков, кроме прочностных характеристик, должны соответствовать ряду других требований:

  1. Достаточная степень жесткости. При слабой жесткости вал слишком изгибается, что влечет за собой выход из строя подшипников. Также это приводит к нарушению плавного вхождения шестерен, установленных на валах, в зацепление друг с другом.
  2. Точность соединения. ГОСТ регламентирует повышенную степень точности в точках установки шестерен на валы и под шейки, где запрессованы подшипники.
  3. Высокая степень стойкости к износу. Рабочие шейки в металлорежущем оборудовании, которые вращаются в подшипниках скольжения, имеют высокую стойкость от износа. Повышенные требования к износостойкости предъявляются в местах многократного прямолинейного передвижения валов и шпинделей либо деталей и шестерен, установленных на них. Этому процессу подвержены патроны всех металлорежущих станков и других механизмов.
  4. Устойчивость валов и шпинделей к вибрации. Станки с высокими скоростями резания, выполняющие отделочные операции по металлу, должны иметь высокую устойчивость к нагрузочным режимам вибрации.


Все упомянутые условия удовлетворяет безусловное использование для изготовления шпинделей и валов только современных инновационных материалов европейского качества. Обязательно необходимо тщательное выполнение правил термообработки, шлифовки, подгонки узлов и деталей, качественной сборки и настройки всего станка в целом.


Конструкции шпинделей станков:


а – сверлильного; б – расточного; в – фрезерного; г – револьверного; д – токарного; е – шлифовального


Шпиндель и патрон металлорежущего станка выполняются строго в соответствии с ГОСТом. Это сделано для облегчения закрепления приспособлений либо инструментов в губках шпинделя. Работающие в подшипниках качения шпиндели изготавливаются со стали 45 и 40Х с закалкой и отпуском до НВ 230-260.


Шпиндели, которые работают в подшипниках скольжения, промышленность производит со стали 20Х с последующей цементацией на глубину слоя 0,8-1,0 мм, закалкой и отпуском до 56-62.

«Фрикционный вал. Этапы производства на ПКФ «Станкосервис» г. Рязань» в блоге «Производство»

  • Фрикционный вал радиально-сверлильного станка 2М55 (2А554)

На предприятии ПКФ «Станкосервис» (г.Рязань) освоен
выпуск фрикционных валов для наиболее популярных моделей токарных
станков — 1К62, 16К20, 16Р25 и 1М63, фрикционных муфт для
радиально-сверлильных станков 2М55, 2М57, 2М58 и для
универсальных фрезерных станков 6Р12, 6Р13.

Небольшой обзор этапов производства этого важного
узла.

  • Голова радиально-сверлильного станка 2М55 без кожуха (фрикцион вверху по центру)

Фрикционный вал установлен во многих типах универсальных станков
(токарных, сверлильных, фрезерных) и служит для передачи
крутящего момента с помощью фрикционных дисков.

В этой статье речь пойдёт об изготовлении двухсторонней
фрикционной дисковой муфте самых распространённых моделей
токарно-винторезных станков — 1К62, 16К20 и 1М63.

  • Фрикционный вал токарного станка 1М63

Основные этапы производства фрикционного вала
(муфты).

Вал будущего фрикциона изготавливается на токарных станках. Шлицы
нарезают на шлицефрезерном станке, затем они проходят термическую
обработку на установке ТВЧ и шлифуются.

В валу с одного конца сверлится отверстие под тягу, фрезеруются
пазы под шпильку и коромысло. С помощью тяги и коромысла
включается левая или правая половина муфты, что обеспечивает
вращения шпинделя против часовой стрелки (нормальное вращение)
или по часовой стрелке (обратное).

Фрезеровка пазов под коромысло. Шлицевой вал:

  • Готовый шлицевой вал

В центре вала на шлицах устанавливается разгонная муфта. Она
служит для плавной передачи крутящего момента к основным узлам
фрикционного вала.

  • Вал с установленной разгонной муфтой

Фрикционная муфта состоит из двух несвязанных между собой
половин. Левой и правой. Диски первого ряда насажены на шлицевой
вал и вращаются вместе с ним. Эти диски не связаны с корпусом
муфты. Диски второго ряда закреплены в пазах зубчатого корпуса
называемого корзиной или чашкой.

Фрикционные диски изготавливаются методом лазерной резки из пружинной стали. После нарезки их закаляют и шлифуют.

  • Вал с фрикционными дисками и разгонной муфтой

Фрезеровка пазов корзины фрикциона на фрезерном
станке
:

Корзина фрикционного вала является наиболее нагруженной деталью.
При неправильном обращении со станком, зубья чашки может сорвать
(торможение шпинделя реверсом, резкое переключение скорости
вращения, минуя нейтральное положение). Для обеспечения надёжной
работы после механической обработки, чашку закаляют, а её зубья
шлифуют, чтобы устранить негативное последствие нагрева на точность готовой детали.

Шлифовка зубьев корзины:

  • Готовые корзины фрикционного вала токарного станка 1К62

Сборка нового вала производится с использованием оправок и занимает не более 10 минут. После сборки, вал регулируют и отправляют на склад готовой продукции.

  • Фрикционный вал токарного станка 1К62
  • Фрикционный вал фрезерного станка 6Р12/6Р13

Окончательная сборка фрикционного вала 16К20:

Конструкция вала | Типы механических валов

Содержание статьи

Что такое механические валы?

Механический вал представляет собой элемент механической передачи мощности, обычно круглый в поперечном сечении, сплошной или полый, который передает крутящий момент и вращательное движение от одного устройства к другому.

Конструкция вала (источник:appliednanosurfaces.com)

Элементы машин, такие как шестерни, шкивы, маховики, муфты и звездочки, устанавливаются на различные типы валов и используются для передачи мощности от приводного устройства, такого как мотор или двигатель. Коленчатый вал автомобиля является ярким примером механического вала, как показано на рисунке выше.

Реклама

Реклама

Реклама

Реклама

Типы валов?

Механические валы можно разделить на следующие четыре типа.

Вал трансмиссии – Вал трансмиссии является одним из основных компонентов машины, который обеспечивает ось вращения, колебания и регулирует геометрию движения. ex

Вал полуоси – Ось представляет собой невращающуюся версию вала, которая поддерживает такие элементы, как вращающиеся шкивы и колеса, но не несет крутящего момента. Ось представляет собой статическую балку и может быть проанализирована как одна свободно опертая балка.

Вал шпинделя – Шпиндель представляет собой вращающийся вал с приспособлением для удержания инструмента (или заготовки в случае фрезерного, шлифовального или сверлильного шпинделя) (в случае токарного шпинделя). Вал шпинделя действует как опора инструмента или заготовки, позиционер и привод вращения.

Вал машины – Эти валы являются неотъемлемым элементом машины и расположены внутри узла. Коленчатый вал автомобильного двигателя является примером машинного вала.

  • Усталостное разрушение
  • Разрушение упругой деформации под действием силы
  • Отказ от износа

На этапе проектирования вала разработчик продукта должен учитывать следующий ключевой принцип.

  • Вал должен быть как можно короче, а опоры подшипников — как можно ближе к векторам нагрузки. Это сохранит прогиб вала и изгибающие моменты, а также повысит резонанс и критическую скорость
  • Разместите точки концентрации напряжения на валу вдали от напряженных участков вала. Добавьте радиусы скругления, гладкая поверхность
  • Используйте полый вал только в том случае, если вес критичен

Реклама

Реклама

Реклама

Реклама

  • Форма, посадка и функция, включая допуски – В рамках воплощения проекта во время
  • Материал вала и обработка
  • Прогиб и жесткость вала – расчет на основе прогиба
  • Прочность и напряжение вала – расчет прочности
  • Частотная характеристика и критическая скорость
  • Выбор материала
  • Геометрический макет
  • Стресс и сила
    • Статическая прочность
    • Усталостная прочность
  • Прогиб и жесткость
    • Изгиб
    • Изгиб при кручении
    • Уклон опорных элементов подшипника и вала.
    • Отклонение при сдвиге из-за поперечной нагрузки коротких валов
  • Вибрация из-за собственной частоты
  • Способ изготовления

Подпишитесь на нас и поставьте лайк:

Понимание процесса производства вала

Шестерня или вал — это зубчатое колесо, которое входит в зацепление с зубьями другого вала для постоянной передачи вращательного усилия. Инженеры могут смешивать и подбирать шестерни и валы разного диаметра, чтобы варьировать силу и скорость вращения этих компонентов.

Валы

имеют несколько важных применений в аэрокосмической, сельскохозяйственной, автомобильной, потребительской, транспортной, нефтегазовой, горнодобывающей и промышленной отраслях. Эти инструменты генерируют и направляют силу в широкий спектр механического оборудования, от автомобилей и самолетов до машин и приборов.

В этом посте мы рассмотрим несколько аспектов процесса производства валов, а также то, как мы используем инновационные технологии для производства валов для отраслей, которые мы обслуживаем.

Как работает процесс производства вала

Наиболее распространенный процесс изготовления валов — токарная обработка с ЧПУ. Используя этот метод, рабочие или автоматизированные процессы прикрепляют или зажимают стержни материалов к патронам и вращают их. При вращении специализированные инструменты используют резку и другие субтрактивные процессы для создания и придания формы конечному продукту.

FZE использует множество различных процессов обработки для создания своих валов. На нашем предприятии имеется широкий спектр современного оборудования, предназначенного для оптимизации даже самых сложных аспектов процессов изготовления валов. От специальных инструментов и приспособлений до многоосевого оборудования — мы используем все типы машин для производства чрезвычайно точных валов с допусками в пределах 0,0002 дюйма (0,00508 мм).

Возможности FZE по производству валов

FZE работает с более чем тремя десятками видов сырья для производства высококачественных валов, соответствующих спецификациям клиентов. Мы строим шахты из материалов, начиная от:

  • Черные металлы: стандартные углеродистые стали, нержавеющие стали, инконель и титан
  • Цветные металлы: алюминий, латунь, бронза и другие экзотические или драгоценные металлы
  • Пластмассы и другие полимеры
  • Графит и другие неметаллические материалы

Мы также работаем с широким спектром размеров деталей, и наши возможности перечислены здесь, поскольку они применимы к следующим размерам:

  • Диаметр: Мы изготавливаем детали диаметром от 0,10 до 15 дюймов
  • Длина: Наши детали имеют длину от 1 до 60 дюймов
  • Глубина торцевой канавки: Изготавливаем валы с глубиной торцевой канавки не более 1”
  • Вес: Наши стандартные валы имеют максимальный вес до 1000 фунтов.

Процессы обработки

При изготовлении валов мы применяем различные виды обработки. Пример наших производственных возможностей включает в себя:

  • Сверление
  • Сверление
  • Токарная обработка
  • Внутренняя и внешняя резьба
  • Внутреннее и внешнее вращение и нарезка зубьев
  • Ротационный протяжной станок
  • И более

Мы также предоставляем широкий спектр дополнительных услуг, чтобы точно настроить продукт в соответствии с вашими требованиями.