Точность и износостойкость: какие параметры важны при изготовлении осей

Ось представляет собой цилиндрический стержень, необходимый для закрепления деталей в механизмах или машинах. Оси можно классифицировать в зависимости от форм сечения и типа поверхности.

По первому признаку они могут быть полыми или сплошными, а по второму гладкими или ступенчатыми. Назначение осей состоит в соединении различных частей механизмов и обеспечении их вращения. Эти изделия воспринимают поперечные нагрузки и подвергаются деформациям изгиба.

Ось получает нагрузку от деталей, которые на ней находятся. Посадочные поверхности осей, на которые устанавливают разные детали, имеют форму конусов или цилиндров. Это позволяет легко поставить и снять тяжелую деталь, если требуется высокая точность центрирования.

Виды осей

Оси могут вращаться или быть не вращающимися. Они могут изготовлены в разных вариантах:

–   с радиальными отверстиями;

–   с фасками;

–   с выемками;

–   с канавками.

Оси, которые испытывают высокие нагрузки, изготавливают из качественной стали. Она должна отличаться повышенной прочностью, упругостью и способностью к любому виду обработки, устойчивостью к износу.

Для изготовления осей может применяться сталь разных марок, например, конструкционная, легированная, низколегированная. Чтобы продлить срок службы оси, на эту деталь наносится защитное покрытие. В документах на изделия указывается твердость стали, которые использовалась для их изготовления. Также отмечается необходимость в дальнейшей термообработке.

Для повышения износоустойчивости осей проводятся специальные мероприятия, благодаря которым можно увеличить твердость рабочих поверхностей. Для этого используется закаливание благодаря токам высокой частоты. Если планируется изготовление осей из малоуглеродистых сталей, то производится углеродное насыщение их поверхностей. После этого детали проходят закалку и термическую обработку.

Какие методы применяются для обработки осей?

При обработке осей самой важной задачей является обеспечение качества поверхностных слоев, так как от этого зависит срок службы машин. Благодаря обработке поверхностей оси получают нужные характеристики.

Основные методы:

–   способ поверхностного закаливания, в результате которого происходит нагревание оси. Для этого может применяться газопламенное оборудование, лазер или ток. После остывания сердцевина детали будет прочной и сохранит свою вязкость. Но поверхностный слой изделия получит необходимую износостойкость;

–   в результате метода цементации сталь насыщается углеродом. Для этого ее нагревают, а затем выдерживают в карбюризаторе. Далее деталь проходит процедуру закалки, что делает ее поверхность очень твердой. При этом сердцевина остается пластичной;

–   метод азотирования позволяет насытить поверхность стали азотом. Для этого деталь нагревают в газообразном аммиаке и выдерживают некоторое время при температуре + 450 градусов. После окончания охлаждения поверхностный слой приобретает необходимую износостойкость и антикоррозийные свойства;

–   после процедуры цианирования поверхность стали насыщается азотом и углеродом, приобретая повышенную износоустойчивость и твердость;

–   в результате диффузионной металлизации сталь получает требуемые свойства. Стальная поверхность оси разогревается до нужной температуры и затем насыщается металлами. Это может быть хром или алюминий;

–   для увеличения износоустойчивости осей их часто покрывают металлами. Для напыления металлических порошков используется плазменное оборудование или лазер;

–   благодаря поверхностно-пластическому деформированию можно легко улучшить важные характеристики изделий, которые применяются в машиностроении. Этот вид обработки придает им прочность, твердость, а также уменьшает показатель шероховатости;

–   с помощью метода абразивной доводки проводится финальная обработка осевых заготовок. В результате его использования можно добиться соблюдения точных форм, размеров деталей, а также свести к минимуму отклонения показателей шероховатости. Данная технология предполагает обработку деталей с помощью ручных притиров или доводочных станков;

–   в результате применения метода суперфиниширования оси обрабатываются с помощью абразивных брусков, что позволяет уменьшить  шероховатость деталей и увеличить опорную длину профилей. Во время обработки обязательно применяется смазка;

–   при полировке можно снизить показатель шероховатости детали, но сохранить заданные формы и размеры. В этом случае обработка проводится с помощью тканевых, кожаных или войлочных кругов, которые пропитываются полировальными составами. Могут применяться свободные абразивы и специальные шкурки для проведения шлифовки.

 Особенности изготовления оси

Изготовление этой детали осуществляется в заданной последовательности. Этот процесс проводится в несколько этапов:

– подготовка заготовки, которая включает обрезку или рубку прутков с помощью станков или прессов;

– правка заготовок на прессах и коррекция прутков на калибровочных машинах;

– обработка торцов, высверливание центровых отверстий на станках;

– проведение токарной черновой обработки с целью создания канавок. Таким же образом выполняется резка наружных поверхностей. В результате этой операции обеспечивается необходимая шероховатость и точность деталей;

– чистовая токарная обработка, во время которой выполняется чистовая металлообработка шеек;

– выполнение фрезерной обработки для создания зубцов, шпицев и бороздок. В данном случае применяются дисковые или пальцевые фрезы, фрезеровальные станки и шпоночно-фрезерные автоматы на крупных предприятиях;

– с помощью сверлильной операции в оси делают отверстия по установленным параметрам;

– с помощью резьбонарезной процедуры получают мелкую резьбу на осях. Для этого применяется резьбонарезное, сверлильное оборудование.

Благодаря современным методам обработки стали можно добиться нужных показателей прочности, точности и износостойкости осей.