Способ обработки конических отверстий в ступицах

 

Изобретение относится к судовому машиностроению, в частности к обработке конических отверстий в ступицах . Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости. Это достигается тем, что в способе обработки конических отверстий в ступицах осуществляют предварительную расточку и последующую калибровку путем напрессовки ступицы на калибр. Калибровку выполняют в три этапаt определяя на каждом этапе остаточный диаметр отверстия, а параметры окончательной калибровки рассчитывают по известным значениям остаточных диаметров , при этом конусность припуска при предварительной расточке назначают в зависимости от конусности калибра . Это позволяет исключить дополнительную обработку и исправить дефекты в процессе обработки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

КСПИЬЛИН (191 (11) щ) В 24 В 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭ06РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИД .ТЕЛЬСТВУ (21) 4300144/27 (22) 08.01.90 (46) 23.01.92. Бюл. N 3 (71) Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения (72) И.В.Апраксин, П.М.Лысенков, Л.Г.Тевелев и Д.Г.Шайтанов (53) 621. 923. 77 (038. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1428559, кл. В 23 P 11/02, 1985

Богораз И.И., Кауфман И.M. Производство гребных винтов. - Л.: Судостроение, 1978, с.37, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ .!ОНИЧЕСКИХ

ОТВЕРСТИЙ В СТУПИЦАХ (57) Изобретение относится к судовому машиностроению, в частности к обработке конических отверстий в ступиИзобретение относится к судовому машиностроению, в частности к обработке конических отверстий в ступицах.

Известен способ обработки конических отверстий в ступицах гребных винтов ручной шабровкой. Такой способ малопроизводителен и не обеспечивает высокого качества соединения гребного винта с валом вследствие малой площади фактического контакта сопрягаемых поверхностей.

Известен также способ обработки конических отверстий в ступицах, включающий предварительную расточку и последующую калибровку напрессовкой ступицы на конусный калибр.

2 цах. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости. Это достигается тем, что s способе обработки конических отверстий в ступицах осуществляют предварительную расточку и последующую калибровку путем напрессовки ступицы на калибр. Калибровку выполняют в три этапа, определяя на каждом этапе остаточный диаметр отверстия, а параметры окончательной калибровки рассчитывают по известным значениям остаточных диаметров, при этом конусность припуска при предварительной расточке назначают в зависимости от конусности калибра. Это позволяет исключить дополнительную обработ ку и исправит ь дефекты в процессе обработки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Этот способ позволяет механизировать обработку конических отверстий и обеспечить высокое качество соединения ступицы с валом за счет повышения площади фактического контакта.

Технологическим параметром калибровки является расчетное перемещение ступицы по калибру (расчетный осевой натяг 9р ), которое определяют в зависимости от диаметра отверстия, размеров и механических характеристик ступицы

С следствие большой вариации механических характеристик материалов, особенно ступиц гребных винтов, получаемых литьем, расчетный осевой натяг не обеспечивает точность размеров

1 7068 t4

«»

S « где 3,,, 3 — осевые натяги, мм, Л вЂ” оасчетный диаметр ото веостия ступицы, мм, « < — диаметры отверстия ступицы после первого и R opol этапоя.

Диаметр отверстия после первого и второго этапов пви всотикальном расположении ступицы и калибра опреде-, ляют по формулам

50 (1 „- ис хнлнь|й диаме т р о ве ргде и формы конического отверстия для всей серии однотипных ступиц. 8 результате диаметр конического отверстия после калибровки может отличать5 ся от заданного на величину, превышающую допуск. Если расчетная деформация отверстий недостаточна для обеспечения заданного диаметра отверстия, необходимо производить дополнительные калибровки в надежде попасть в допустимый диапазон размеров. При излишней деформации необходимо наваривать слой металла по всей поверхности отверстия и вновь производить расточку и калибровку. Трудоемкость обработки отверстия возрастает, следовательно, применение калибровки нецелесообразно, Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости обработки конического отверстия за счет исключения дополнительной обраоотки и исправления дефектов.

В способе обработки конических отверстий в ступицах, при котором осу- 25 ществляют предварительную расточку и последующую калибровку напрессовкой ступицы на конусной калибр, калибровку осуществляют в три этапа с последовательным увеличением осевых натр- О гов от этапа к этапу, при этом два первых - предварительные, а третий окончательный, причем первый предварительный этап осуществляют до возникновения пластической деформации в

35 ступице, на втором предварительном этапе осевой натяг принимают меньше расчетного, после первого и второго этапов ступицу споессовывают с калибра и определяют значения диаметра отверстий, а окончательнув калибровку производят до значения осевого натяга, определяемого выраже.iием стия ступицы, мм;

8, о а, и 0 - остаточные осевые натяги, мм, I; — конусность калибра.

Предваоительную расточку отверстия ступицы выполняют с углом конуса, меньшим или большим угла конуса калибра, при этом осуществляют контроль соответственно по большому или меньшему диаметральному размеру конического отверстия ступицы, сравнивая сисходным. Факт наличия пропорциональности между перемещением ступицы по калибру (осевым натягом) и остаточным диаметром калибруемого отверстия установлен экспериментально.

На угловой коэффициент прямолинейной зависимости влияют механические, физические и геометрические характеристики ступицы. Индивидуальное лабораторное определение характеристик каждой ступицы практически трудноосуществимо, а некоторые характеристики и невозможно (например, жесткости), поэтому осевой натяг окончательной калибровки определяют на основании результатов двух предварительных калибровок, которые дают информацию об индивидуальных характеристиках ступицы. Исходя из линейности осевых натягов и остаточных диаметров составлена пропорция, иэ которой и определен осевой натяг окончательной калибровки

Остаточный диаметр отверстия после первой и втооой предварительных калибровок (« „ d ) определяют не прямым измеоением, а косвенно, по остаточному осевому натягу, не снимая ступицу с калибра, что сокращает цикл обработки отверстия. Остаточный осевой натяг - это остаточное перемещение ступицы от ее исходного положения, измеряемое после распрессовки ступицы с калибра, т.е. после перемещения ступицы BBBDx до устранения контактных

r,àâëåHèé в соединении ступицы и калибра.

Так как в ступице, свободно (без натяга) надетой на вертикально установленный калиор, в плоскости контакта деталей диаметр отверстий равен диаметоу калибра, то d < и d < рассчитывают как диаметры калибоа на расстоянии соответственно и 8 от

1 2. исходного положения контролируемого о диаметра, о, 1; „и î I:<.— это увеРО личение диаметра калибана на длине 0

1 70Е 344 с 1 11 К а

g (g g ) РΠ— < 1 а — a, и и,. Отсюда d =pо,К + Л ао о о

1= О,;К о

d = 5,:;„+ а,.

Так как диаметоы отверстия рассчитывают по диаметру калибра, то очевидно, что контролируемый диаметр 0Тверстия всегда должен быть в контакте с калибром, в том числе и в исходном положении, Поэтому в зависимости от того, какой диаметр отверстия явля-10 ется контролируемым, регламентировано соотношение углов конуса отверстия и калибра.

На фиг.1 показана ступица на калибре перед калибровкой, начальное положение, на фиг.2 - то же, конечное положение.

Коническое отверстие в ступице предварительно обрабатывают на металлорежущем оборудовании с припуском 20 по всей длине. Если контролируют больший диаметр конического отвер тия, то обработку выполняют таким образом, чтобы угол ко уса отверстия был меньше угла конуса калибра. При 25 таком соотношении конусности ступица контактируется с калибром большим диаметром.

После механической обработки выполняют калибровку отверстия, т.е. 30 напрессовку ступицы на калибр. Калибровку можно производить на любом оборудовании, обеспечивающем необходимое усилие. Рассмотрим последовательность выполнения способа с помощью гидоав лических домкратов.

Ступицу 1 надевают коническим отверстием на вертикально установленный калибр 2, на который нанесена антифрикционная смазка. Навинчивают на 40 верхний резьбовой хвостовик калибра домкрат 3 до упора о верхний торец ступицы. Устанавливают нуль шкалы индикатора 4, упертого подвижным стержнем в ступицу 1. Гидравлическим на- 4к сосом высокого давления (не показан) нагнетают масло в домкрат 3 и перемещают ступицу 1 вниз по калибру 2 по направлению к его большему диаметру.

Процесс калибровки контролируют, например, сопоставляя величины перемещения ступицы (по индикатору) и давления масла в гидравлической системе (no манометру).

В начале напрессовки при упругом деформировании ступицы зависимость между осевым натягом и давлением масла линейна, а при возникновении плас-. тической деформации пропорциональность нарушается и приращение осевого натяга начинает опережать приращение давления. Нарушение пропорциональности свидетельствует о появлении остаточных деформаций, т.е. 0 начале калиброки отверстия. В этот момент калибровку прекращают. Помкрат 3 соединяют с атмосферой, и с помощью нижнего домкрата 5 спрессовывают ступицу с калибра, перемещая ее вверх до устранения силы трения на сопрягаемых поверхностях ступицы и калибра. Сигналом oG окончании расспрессовки является гадение давления масла до нуля. 0 этот момент фиксируют по индикатору остаточный осевой натяг первой калибровки о и рассчитывают остаточ1 ный больший диаметр отверстия по форму пс. где d . — исходный больший диаметр ото верст»я.

Затем так же калибруют ступицу второй раз до осевого натяга большего h, но меньшего расчетного значения 60 . Целесообразно принимать

8 = 0,5 1. Р, + Ep ) . По результатам второй калибровки определяют остаточнь;й натяг -„ и остаточный больший дио аметр Л отверстия по формуле а2 -л Сrj 1 .> + (1о °

Выполняют окончательную третью калибровку до величины осевого натяга

Обрабатывали коническое отверстие в ступице гDpáíoão винта с контролем большего д 1аметра отверстия, чертеж+Qof ное значение которого D = 173 2 мм. о -опо

Предварительную расточку отверстия на карусельном станке выполнили с диаметром Припуска do = 172,66 мм и конусностью 0,063. Значение-осевого натя-.а, рассчитанное по номинальному диаметру отверстия, равно Рр = 19 мм пр» конусности калибра Кк = 0,0714.

На вертикально установленный калибр, смазанный графитовой смазкой, завели ступицу, завернули верхний домкрат до упора о ступицу и установили нуль шкалы индикатора. Затем верхним домкратом стали напрессовывать ступицу на калибр, фиксируя показания индикатора и манометра, уста1 706844 новленного на гидравлическом насосе

ГРrl-1500-2. Отклонения от прямолинейной зависимости осевого натяга отдавления масла начали появляться при осевом натяге о = 9, 7 мм. Поэтому первую калибровку производили до в =

10 мм. При этом давление масла оыло равно 60 Mfla. Затем сняли давление масла в системе, соединив верхний домкрат с атмосферой, и стали подавать масло в нижний домкрат. При давлении масла 21 МПа ступица начала перемещаться вверх и по мере ее перемещения давление масла уменьшалось. При нулевом давлении ступица прекратила подъем. По индикатору зафиксировали остаточный осевой натяг, который оказался равным о; = 2,94 мм. Следовало тельно, больший диаметр конического отверстия после первой калибровки равен d< = 172,87 мм.

Таким же образом выполнили вторую калибровку до осевого натяга 8 =

14,5 мм. При этом остаточный осевой натяг g = 6 72 мм и остаточный боль%. Я t ший диаметр отверстия d< = 173,14 мм.

По результатам двух калибровок определено окончательное значение осевого натяга h3 = 173,14-172,87

15,5 мм.

После третьей калибровки до осевого натяга о = 15,5 мм ступицу сняли с калибра и измерили индикаторным нутромером больший диаметр отверстия,который оказался равным 1 73,18 мм, что соответствует чертежному значению.

Способ позволяет повысить точность калибровки конических отверстий в ступицах и снизить ее трудоемкость путем исключения работ по дополнительной обработке и исправлению дефектов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ обработки конических отверстий в ступицах, при котором осуществляют предварительную расточку и последующую калибровку напрессовкои ступицы на конусный калибр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости путем исключения дополнительной обраоотки и исправления дефектов, калибровку осуществляют в три этапа с последовательным увеличением осевых натягов от этапа к эта5 пу, при этом два первых - предварительные, а третий - окончательный, причем пеовый предварительный этап осуществляют до возникновения пластической реформации в ступице, на втором предварительном этапе осевой натяг поинимают меньше расчетного, после первого и второго этапов ступицу спрессовывают с калибра и определяют значения диаметра отверстий, а окончательную калибровку производят до значения осевого натяга, определяемого выражением о 1 td2.

3 1- )

Где E>, gg, gy - Осевые натяги, мм1

Э вЂ” расчетный диаметр ото верстия ступицы, мм;

d,d — диаметры отверстия ступицы после перво25 го и второго этапов.

2. Спосоо по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что диаметр отверстия после первого и второго этапов при вертикальном расположении ступицы и

3Q калибра определяют по формулам юо Ьo

"< K„+ d() ° d) 0) 1 к + d() ° где 0 и 0 — остаточные осевые натя2 ги, мм; — конусность калибра; исходный диаметр отверстия ступицы.

3. Спосоо по пп.l и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что предвари40 тельную расточку отверстия ступицы выполняют с углом конуса, меньшим угла конусности калибра, при этом осуществляют контроль по большему диаметральному размеру конического от4 верстия ступицы, сравнивая с исходным.

4ч. Способ по пп.l и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что предварительную оасточку отверстия ступицы выполняют с углом конуса, большим угла конуса калибра, при этом осуществляют контроль по меньшему диаметральному размеру конического отверстия ступицы, сравнивая с исходным.

170С 344

Составитель И.Апраксин

Редактор О.Хоипта Техреа Л.Олийнык КорректорС.Черни

Заказ 230 Тиоаж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101