4.4. Особенности изготовления прецизионных ходовых винтов

Прецизионными называют ходовые винты 0-го и 1-го классов точности. Такая точность прецизионных винтов обусловливает и особые требования к выбору материала и технологическому процессу их изготовления. Винты бывают закаленными и незакаленными. Термическое упрочнение винтов повышает их износостойкость и способствует сохранению точности в течение длительного времени.

У стали, из которой изготовляют прецизионный винт, проверяют химический состав и микроструктуру. Правка заготовки прецизионного ходового винта в процессе его изготовления не допускается, поэтому еще до обработки у заготовки проверяют прямолинейность оси. Допустимая кривизна заготовок не должна превышать 1 мм на 1 м длины заготовки. При большей кривизне их правят путем поперечного изгиба и последующего стабилизирующего отжига (для непрецизионных винтов). Качество таких винтов во многом зависит от технологии их изготовления.

Прецизионные винты подвергают неоднократной термической обработке: стабилизирующему отжигу, закалке, высокотемпературному отпуску, стабилизирующему отпуску.

После черновых токарных операций производят высокотемпературный отпуск, старение и стабилизацию заготовок. Так, винты из стали ХВГ диаметром 40...80 мм подвергают искусственному старению в масляной ванне в течение 30 ч при температуре 140...150 °С или высокотемпературному отпуску с нагревом в шахтной печи до температуры 650...630 °С с выдержкой в течение 10 ч и остыванием вместе с печью до 400 °С с последующим охлаждением на воздухе.

Термическое упрочнение винтов до твердости HRC₃ 57...60 обеспечивается объемной закалкой, которая может осуществляться несколькими способами. Один из них заключается в нагреве ходового винта в шахтной соляной ванне в вертикальном положении сначала до температуры 550...600 °С с выдержкой в течение 1 ч, затем температуру постепенно повышают до 840...850 °С. Закалку производят в масле, подогретом до 50 °С, также при вертикальном положении винта. После закалки предусматривается двойной отпуск. При таком способе закалки могут возникнуть значительные деформации винта, искривляющие его ось, поэтому в промышленности применяют и другие методы упрочнения — азотирование и закалку с нагревом ТВЧ.

Исправляют поверхность центровых отверстий до Ra = 0,16...1,25 мкм шлифованием на центрошлифовальных станках с планетарным и осциллирующим движениями режущего инструмента, которые обеспечивают соосность и геометрическую точность центровых фасок.

Нарезается резьба за несколько операций. Предварительная обработка трапецеидальной резьбы производится с припусками (0,05...0,06)Р на толщину витка для винтов высокой жесткости и (0,08...0,12)Р на толщину витка для винтов средней и малой жесткости на резьбошлифовальных станках.

Обработка ведется многониточными шлифовальными кругами из монокорунда или кругами из эльбора.

Предварительное шлифование трапецеидальной резьбы производится с припуском (0,04...0,08)S на толщину витка на тех же станках кругами из эльбора.

Окончательное шлифование трапецеидальной резьбы осуществляют на станках высокой и особо высокой точности при установке винта в центрах с поддерживающим люнетом и обильном охлаждении. Обработку рекомендуется производить однониточными кругами из эльбора.

Выбор характеристики круга зависит от шага и длины резьбы и характера шлифования. Мелкие резьбы нарезают обычно кругами с меньшей зернистостью, чем резьбы с крупным шагом.

С помощью мелкозернистых кругов получается менее шероховатая поверхность резьбы, но они менее производительные, чем крупнозернистые, и при интенсивных режимах резания могут дать прижоги. Слишком твердый круг быстро засаливается, слишком мягкий — быстро изнашивается, что влияет на точность изготовления винта. В связи с этим в процессе нарезания резьбы шлифовальные круги подлежат правке с определенным режимом. Например, правку кругов из эльбора рекомендуется производить алмазным карандашом Ш при скорости круга 30...35 м/с, продольной подаче карандаша 0,03 ... 0,05 м/мин и подаче на глубину 0,005...0,01 мм/ход.

Для предварительного и чистового шлифования (перед окончательным) резьбы рекомендуется применять многониточные шлифовальные круги 44А 8—16 Ml—M2 и 8—12 К и из эльбора ЛО Л12—Л25 СМ1—СМ2 8К 100 % и однониточные 44А 8—16 ВМ1 — ВМ2 8—12 К (для сталей ХВГ и 7ХГ2ВМ). Производительность шлифования определяется соотношением между частотой вращения заготовки, глубиной резания и подачей. При шлифовании резьбы скорость круга 30...35 м/с, скорость заготовки 0,5 м/мин с числом рабочих ходов при многониточном круге 2...6.

Посадочные шейки и опорные буртики винта после чистового шлифования подвергают окончательной обработке на станках высокой и особо высокой точности при обильном охлаждении.

Применение СОЖ снижает трение и препятствует прилипанию стружки к шлифовальному кругу, что сохраняет его режущие свойства, а также способствует отводу теплоты и образующейся стружки, непосредственно влияющих на точность обрабатываемой поверхности. Температура СОЖ должна поддерживаться постоянной (+1...2 °С) автоматически. СОЖ очищают магнитными сепараторами, в центрифугах или каким-либо другим способом до размера взвешенных частиц не более 2 мкм (тонкая очистка).

Выбор СОЖ в каждом конкретном случае зависит от обрабатываемого материала, требования к качеству обработки и др.

Технологический типовой маршрут изготовления упрочненных объемной закалкой ходовых винтов диаметром 25...80 мм, длиной 500... 2000 мм 0—2-го классов точности из стали ХВГ в средне- и мелкосерийном производстве приведен ниже.

1. Отрезка заготовок и образцов-свидетелей; образцы-свидетели проходят все операции механической и термической обработки вместе с партией заготовок.

2. Термическая обработка — отжиг.

3. Обработка торцов и центровых отверстий на токарных станках при установке заготовки в патроне и люнете с переустановкой на 180° и обязательной выверкой заготовки.

4. Предварительная обработка наружных поверхностей на токарно-винторезных станках и токарных станках с ЧПУ.

5. Термическая обработка. Отжиг стабилизирующий (вместе с образцами-свидетелями).

6. Обработка торцов и центровых отверстий (перецентровка).

7. Обработка наружных поверхностей под шлифование на токарно-винторезных станках с подвижным люнетом и на токарных станках с ЧПУ с подводным программируемым люнетом. Припуск под резьбу 1,2...1,5 мм, припуск на посадочных поверхностях 0,5...0,8 мм.

8. Обработка пазов, отверстий и других конструктивных элементов.

9. Рекомендуется предварительное шлифование наружной поверхности под трапецевидную резьбу.

10. Термическая обработка. Закалка. Отпуск (вместе с образцами-свидетелями).

11. Шлифование центровых фасок. Параметр шероховатости Ra < 1,25 мкм. Допускается вместо шлифования центровые фаски притирать на токарных станках.

12. Предварительная обработка точных наружных поверхностей и торцов. Операция может производиться точением на токарных станках 16К20П резцами из эльбора-Р, минералокерамики ВОК-60 и других материалов или шлифованием на станках 3М151, 3М152 и др.

13. Предварительная обработка трапецевидной резьбы многониточными кругами на резьбошлифовальном станке.

14. Шлифование заходов резьбы на резьбошлифовальном станке.

15. Контроль на отсутствие трещин.

16. Термическая обработка. Отпуск стабилизирующий.

17. Шлифование центровых фасок, после чего Ra = 0,32...0,16 мкм.

18. Предварительное шлифование точных наружных поверхностей и торцов, окончательное шлифование их под метрическую резьбу и прочих поверхностей. Обработка осуществляется на круглошлифовальных станках высокой точности типов 3М151В, 3М152В, и др. с припуском на посадочные поверхности 0,2... 0,3 мм и наружную поверхность трапецевидной резьбы — 0,3 ... 0,4 мм.

19. Шлифование метрической резьбы.

20. Предварительное (получистовое) шлифование трапецевидной резьбы. Обработка производится с припуском (0,04... 0,08)S на толщину витка на резьбошлифовальных станках 5Д822В, MB-140 и др., предпочтительно кругами из эльбора.

21. Термическая обработка. Отпуск стабилизирующий.

22. Шлифование центровых фасок, после чего Ra = 0,32...0,16 мкм.

23. Получистовое шлифование точных наружных поверхностей и опорных торцов.

24. Получистовое шлифование трапецевидной резьбы с припуском (0,02...0,04)S на толщину витка.

25. Термическая обработка. Отпуск стабилизирующий.

26. Шлифование центровых фасок. Последние две операции выполняются для винтов малой жесткости 0—1-го классов точности резьбы. Эта операцию и все последующие выполняют в термоконстантном помещении.

27. Получистовое шлифование базовых наружных поверхностей, опорных торцов и окончательное шлифование прочих точных поверхностей. Наружную поверхность трапецевидной резьбы шлифовать окончательно по посадкам: для винтов 0—1-го классов точности — по h5; для винтов 2-го класса точности — по h6.

28. Окончательное шлифование трапецевидной резьбы.

29. Шлифование фасок на вершинах витков резьбы.

30. Окончательное шлифование базовых наружных поверхностей и опорных торцов.

31. Контроль.